Untersuchung der Gichtgase eines Norwegischen Eisenhohofens

IV. Untersuchung der Gichtgase eines Norwegischen Eisenhohofens;

von Th. Scheerer und Chr. Langberg in Christiania

Obgleich die Untersuchung der in Schachtöfen sich entwickelnden Gase schon der Gegenstand von einigen größeren, mühevollen Arbeiten gewesen ist, so dürfte dennoch jeder fernere Beitrag zu diesem noch so neuen Theile hüttenmännischer Erfahrungen nicht unwillkommen seyn, um so mehr da jene Arbeiten nicht ganz übereinstimmende Resultate geliefert, sondern einige nicht unwesentliche Punkte zweifelhaft gelassen haben. Erst durch eine große Reihe genauer Untersuchungen, die unter wesentlich verschiedenen Umständen angestellt sind, kann die sehr schwierige Aufgabe: »die chemischen Veränderungen des, durch die Beschickungssäule eines Schachtofens aufsteigenden Luftstromes, für alle Punkte zwischen Form und Gicht, genau zu bestimmen,« künftig vielleicht in ihrer ganzen Allgemeinheit gelöst werden. Wir schmeicheln uns daher keineswegs durch unsere vorliegende Arbeit mehr als einen kleinen Beitrag zu dieser Lösung geliefert zu haben.

Die Auffangung der Gichtgase geschah auf dem, etwa $1{\tfrac {3}{4}}$ Norw. M. von hier entfernten Eisenhüttenwerke Bärum, dessen Besitzer, Hr. Baron v. Wedel-Jarlsberg, sich durch die sehr zuvorkommende Weise, auf welche er uns diese Arbeit erleichterte, große Ansprüche auf unsern Dank erworben hat. Wir bedienten uns der Bunsen’schen Auffangungsmethode, und transportirten die gesammelten Gase in zugeschmolzenen Glasröhren nach Christiania, weil es uns an Zeit und Gelegenheit fehlte, die analytische Untersuchung an Ort und Stelle vorzunehmen. Anstatt des Bleirohrs, welches bei Bunsen’s Apparat das Eisenrohr mit dem Chlorcalcium-Apparat verbindet, wählten wir ein Rohr von Zinn. Die Gase strömten aus jeder Tiefe mit einer Lebhaftigkeit aus der letzten Glasröhre des Auffangungs-Apparates, welche den Gebrauch einer Saugpumpe ganz überflüssig machte. Dennoch bedienten wir uns einer solchen für die oberen Teufen, um ganz sicher zu seyn, jede Spur von Luft aus dem Apparate vertrieben zu haben.

Die Hauptdimensionen des Bärumer Hohofenschachtes zwischen Gicht und Form sind auf Taf. III Fig. 1 angegeben. Der Wind wird durch eine Düse von $2{\tfrac {3}{4}}$ Zoll Rheinl. im Durchmesser zugeführt. Während der Zeit der Gichtgas-Auffangung war der mittlere Manometerstand 14 Linien Rheinl. Quecksilber. Die Temperatur der durch einen Wasser-Alfinger-Apparat erwärmten Gebläseluft hielt sich etwa zwischen 200° und 230° C., indem nämlich darin eine Stange metallischen Zinns dem Schmelzen mehr oder weniger nahe gebracht wurde. Ein an der Windleitungsröhre angebrachtes Metall-Spiralen-Thermometer konnte nicht zur näheren Bestimmung der Temperatur gebraucht werden, da es, wie dieß mit allen derartigen Thermometern der Fall zu seyn pflegt, schon nach kurzer Zeit faul und ungenau geworden war.

Man verschmelzt auf Bärum ein Gemenge aus Eisenglanz und Magneteisenstein mit einem durchschnittlichen Eisengehalte von 40 bis 42 Procent. Da die Erze theils kalkige (kohlensauren Kalk bei sich führende), theils kieselige sind, so entgeht man durch eine zweckmäßige Gattirung jedem Zusätze eines schlackenbildenden Flußmittels. Als Brennmaterial werden gute Tannenkohlen angewendet. Die wöchentliche Produclion beträgt etwa 140 Schiffpfund graues Roheisen.

Die Analyse der aufgefangenen Gase geschah vermittelst eudiometrischer Bestimmung. Der Liebig’sche Apparat, dessen sich Ebelmen^[1] bei seinen Untersuchungen bedient hat, läßt sich schwierig anwenden, wenn die Gichtgase nicht in der Nähe des Hohofens analysirt werden können. In unserem Falle wären wir alsdann genöthigt gewesen, einen Meilen weiten Transport sehr großer Gasvolumina verzunehmen, was bedeutende Schwierigkeiten gehabt haben würde, und dennoch vielleicht zu Ungenauigkeiten hätte Veranlassung geben können. Uebrigens kann die eudiometrische Analyse, bei einigen Vorsichtsmaßregeln, zu einer Genauigkeit gebracht werden, wie sie wohl kaum größer bei Untersuchungen dieser Art erfordert wird, deren mehr oder weniger schwankende Resultate keineswegs in der nicht hinreichend vollkommenen analytischen Methode, sondern leider hauptsächlich in den Vorgängen im Inneren des Ofenschachtes selbst begründet sind.

Da die Analyse im Allgemeinen auf die von Bunsen zuerst in Anwendung gebrachte Art geschah, so wird es hier nur nöthig seyn, einiger specieller Vorsichtsmaßregeln zu gedenken, welche wir anzuwenden für zweckmäßig erachteten. 1) Nach der, durch zugelassenen Sauerstoff und vermittelst des elektrischen Funkens bewirkten Verbrennung der brennbaren Gase, wurde nicht allein einen ganzen Tag gewartet, damit sich die erhöhte Temperatur des Gases wieder mit der der umgebenden Luft in’s Gleichgewicht setzen konnte, sondern es wurde auch noch während dieser Zeit alles gebildete Wasser durch ein Stück eingeführtes Chlorcalcium^[2] absorbirt. 2) Die Absorption des überschüssig zugesetzten Sauerstoffs geschah durch Phosphor, aber bei Berücksichtigung folgender Umstände. Der um einen Draht angeschmolzene Phosphor muß bis an das oberste Ende des Eudiometers eingeführt werden, damit sich die Nebel der entstehenden phosphorigen Säure nach unten senken, wo sie das Phosphorstück nicht umhüllen, und dadurch dessen fernere Wirkung beeinträchtigen können. Dennoch aber ist man genöthigt den Phosphor 1 bis 2 Mal aus dem Eudiometer zu nehmen, und ihm durch Abschaben unter Wasser eine neue, schnell absorbirende Oberfläche zu verschaffen. Nur bei Beachtung dieser Vorsicht gelingt die gänzliche Absorption des Sauerstoffs, welche sonst allerdings, wie Heine^[3] sehr richtig behauptet, keineswegs vollständig geschieht 3) Die Spannkraft der zuletzt beim Stickstoff zurückgebliebenen phosphorigen Säure brachten wir nicht dadurch in Anschlag, daß wir ${\tfrac {1}{40}}$ von dem Gesammtvolumen des Stickstoffs und der phosphorigen Säure in Abrechnung brachten. Im Allgemeinen mag dieß ziemlich richtig seyn; jedoch fanden wir, indem wir es vorzogen die phosphorige Säure durch Kali zu absorbiren, jenen Correctionsbruch fast stets größer.

Wir geben nun nach diesen nothwendigen Präliminarien eine Uebersicht unserer analytischen Beobachtungs-Resultate, und werden alsdann die durch Rechnung hieraus gefundenen Zusammensetzungen folgen lassen. Es scheint uns einen Vorzug zu verdienen, anstatt die Tiefen der verschiedenen Ansammlungspunkte unter der Gicht, die Höhen derselben über der Form anzugeben. Während der Zeit der Ansammlung der Gase kamen keine bedeutenden Niveauveränderungen in dem oberen Theile der Beschickungsäule vor.

	Beobachtet. Gasvolumen, in C.C.	Barometerst., reduc. auf 0° R.	Temperat. des Gases in 0° R.	Auf 0° R. und 336''' Bar. reducirtes Vol.
I. a. Gas aus 23 Fuß Rheinl. Höhe über der Form.
1) Angewendete Gasmenge	47,50	338,97	12,30	45,37
2) Nach Absorption der Kohlensäure	37,60	333,80	13,20	35,23
3 ) Nach Einlassung von Sauerstoff	57,40	333,53	12,20	53,97
4) Nach der Bildung und Absorption des Wassers	51,00	333,32	14,20	47,49
5) Nach Absorption der gebildeten Kohlensäure	45,60	332,03	15,25	42,13
6) Nach Absorption des Sauerstoffs und der ph. Säure	30,60	340,87	13,00	29,31
I. b. Gas aus gleicher Höhe üb. d. F.
1) Angewendete Gasmenge	44,00	341,06	13,20	42,12
2) Nach Absorption der Kohlensäure	33,90	343,85	12,40	32,38
3 ) Nach Einlassung von Sauerstoff	55,50	343,89	12,60	53,72
4) Nach der Bildung und Absorption des Wassers	49,25	342,43	10,10	47,98
5 ) Nach Absorption der gebildeten Kohlensäure	44,90	340,21	12,90	42,94
6) Nach Absorption des Sauerstoffs und der ph. Säure	28,70	334,31	12,00	27,07
II.[4] Gas aus $20{\tfrac {1}{2}}$ Fuß Höhe üb. d. F.
1) Angewendete Gasmenge	38,40	338,41	13,00	36,51
2) Nach Absorption der Kohlensäure	30,75	342,69	12,40	29,86

	Beobachtet. Gasvolumen, in C.C.	Barometerst., reduc. auf 0° R.	Temperat. des Gases in 0° R.	Auf 0° R. und 336''' Bar. reducirtes Vol.
3 ) Nach Einlassung von Sauerstoff	40,40	342,53	12,9	39,09
4) Nach der Bildung und Absorption des Wassers	34,95	342,37	11,4	34,06
5) Nach Absorption der gebildeten Kohlensäure	29,00	339,95	12,1	27,90
6) Nach Absorption des Sauerstoffs und der ph. Säure	23,60	341,41	12,0	22,87
III. a. Gas aus 18 Fuß Höhe üb. d. F.
1) Angewendete Gasmenge	44,20	341,38	12,0	42,58
2) Nach Absorption der Kohlensäure	38,20	344,73	12,0	37,16
3 ) Nach Einlassung von Sauerstoff	50,33	344,52	12,8	48,76
4 ) Nach Bildung u. Absorption des Wassers	41,66	344,76	11,0	40,70
5) Nach Absorption der gebildeten Kohlensäure	33,70	341,62	10,6	32,68
6) Nach Absorption des Sauerstoffs und der ph. Säure	28,26	335,37	11,4	26,81
III. b. Gas aus gleicher Höhe üb. d. F.
1) Angewendete Gasmenge	45,60	331,03	13,7	42,28
2) Nach Absorption der Kohlensäure	39,33	333,20	11,0	37,14
3 ) Nach Einlassung von Sauerstoff	50,66	333,27	11,2	47,81
4) Nach Bildung u. Absorption des Wassers	42,40	335,05	12,0	40,09
5 ) Nach Absorption der gebildeten Kohlensäure	32,80	337,93	12,1	31,27
6) Nach Absorption des Sauerstoffs und der ph. Säure	28,13	336,78	11,2	26,82

	Beobachtet. Gasvolumen, in C.C.	Barometerst., reduc auf 0° R.	Temperat. des Gases in 0° R.	Auf 0° R. und 336''' Bar. reducirtes Vol.
IV. a. Gas aus $15{\tfrac {1}{2}}$ Fuß Höhe üb. d. F.
1) Angewendete Gasmenge	67,96	336,81	12,4	61,47
2) Nach Absorption der Kohlensäure	66,05	329,28	11,5	61,55
3) Nach Einlassung v on Sauerstoff	88,90	329,04	12,0	82,54
4) Nach Bildung u. Absorption des Wassers	75,24	330,80	11,0	70,54
5) Nach Absorption der gebildeten Kohlensäure	54,24	331,56	11,3	50,90
6) Nach Absorption des Sauerstoffs und der ph. Säure	43,80	333,58	10,5	41,50
IV. b. Gas aus gleicher Höhe üb. d. F.
1) Angewendete Gasmenge	46,26	333,50	12,5	43,44
2) Nach Absorption der Kohlensäure	43,78	337,76	11,9	41,74
3) Nach Einlassung von Sauerstoff	58,44	337,68	13,5	55,33
4) Nach Bildung u. Absorption des Wassers	49,52	337,89	12,0	47,21
5) Nach Absorption der gebildeten Kohlensäure	35,70	337,61	12,0	34,01
6) Nach Absorption des Sauerstoffs und der ph. Säure	29,00	341,72	13,5	27,78
V. a. Gas aus 13 Fuß Höhe üb. d. F.
1) Angewendete Gasmenge	56,20	340,19	13,9	53,51
2) Nach Absorption der Kohlensäure	51,24	338,17	11,7	48,96
3) Nach Einlassung von Sauerstoff	68,80	337,92	12,1	65,57
4) Nach Bildung u. Absorption des Wassers	58,78	336,58	12,8	55,63

	Beobachtet. Gasvolumen, in C.C.	Barometerst., reduc auf 0° R.	Temperat. des Gases in 0° R.	Auf 0° R. und 336''' Bar. reducirtes Vol.
5) Nach Absorption der gebildeten Kohlensäure	47,30	336,07	11,8	44,89
6) Nach Absorption des Sauerstoffs und der ph. Säure	37,18	338,04	12,3	35,42
V. b. Gas aus gleicher Höhe üb. d. F.
1) Angewendete Gasmenge	44,62	338,03	11,9	42,58
2) Nach Absorption der Kohlensäure	40,82	336,98	11,1	38,97
3) Nach Einlassung von Sauerstoff	54,90	337,02	12,0	52,21
4) Nach Bildung u. Absorption des Wassers	46,62	336,78	11,2	44,46
5) Nach Absorption der gebildeten Kohlensäure	36,22	338,27	11,0	34,72
6) Nach Absorption des Sauerstoffs und der ph. Säure	29,56	337,70	12,4	28,12
VI. Gas aus 10 Fuß Höhe üb. d. F.
1) Angewendete Gasmenge	49,99	338,72	12,0	47,78
2) Nach Absorption der Kohlensäure	48,02	337,59	15,5	45,06
3) Nach Einlassung von Sauerstoff	58,22	337,63	15,5	54,64
4) Nach Bildung u. Absorption des Wassers	49,34	335,66	14,6	46,21
5) Nach Absorption der gebildeten Kohlensäure	36,40	328,47	12,9	33,61
6) Nach Absorption des Sauerstoffs und der ph. Säure	32,90	334,08	11,8	31,04

Die auf diesen Beobachtungs-Resultaten begründete Berechnung ergiebt die procentische Zusammensetzung der Gichtgase, aus den sechs verschiedenen Höhen über der Form, wie folgt:

I.

23 Fuß über der Form.

	a.	b.	Mittel.
Stickstoff	64,59	64,27	64,43
Kohlensäure	22,35	22,05	22,20
Kohlenoxyd	7,49	8,59	8,04
Grubengas	4,34	3,39	3,87
Wasserstoff	1,23	1,70	1,46
	100,00	100,00	100,00
Brennbare Gase	13,06	13,68	13,37
Verbrauchter Sauerstoff	13,04	11,92	12,48

II.

20,5 Fuß über der Form.

Stickstoff	62,65
Kohlensäure	18,21
Kohlenoxyd	15,33
Grubengas	1,28
Wasserstoff	2,53
	100,00
Brennbare Gase	19,14
Verbrauchter Sauerstoff	11,50

III.

18 Fuß über der Form.

	a.	b.	Mittel.
Stickstoff	62,97	63,44	63,20
Kohlensäure	12,73	12,17	12,45
Kohlenoxyd	17,97	19,17	18,57
Grubengas	0,87	1,67	1,27
Wasserstoff	5,46	3,55	4,51
	100,00	100,00	100,00
Brennbare Gase	24,30	24,39	24,35
Verbrauchter Sauerstoff	13,46	14,71	14,09

IV.

15${\tfrac {1}{2}}$ Fuß über der Form.

	a.	b.	Mittel.
Stickstoff	64,36	64,20	64,28
Kohlensäure	4,54	3,99	4,27
Kohlenoxyd	28,84	29,50	29,17
Grubengas	1,62	0,85	1,23
Wasserstoff	0,64	1,46	1,05
	100,00	100,00	100,00
Brennbare Gase	31,10	31,81	31,46
Verbrauchter Sauerstoff	17,97	17,18	17,58

V.

13 Fuß über der Form.

	a.	b.	Mittel.
Stickstoff	66,21	66,04	66,12
Kohlensäure	8,50	8,49	8,50
Kohlenoxyd	19,60	20,96	20,28
Grubengas	0,47	1,90	1,18
Wasserstoff	5,22	2,61	3,92
	100,00	100,00	100,00
Brennbare Gase	25,29	25,47	25,38
Verbrauchter Sauerstoff	13,36	15,59	14,47

VI.

10 Fuß über der Form.

Stickstoff	64,97
Kohlensäure	5,69
Kohlenoxyd	26,38
Grubengas	0,00
Wasserstoff	2,96
	100,00
Brennbare Gase	29,34
Verbrauchter Sauerstoff	14,68

Um eine bessere Uebersicht dieser Resultate zu gewähren, haben wir sie in der folgenden tabellarischen Anordnung zusammengestellt. Von allen Analysen, welche zwei Mal gemacht wurden, sind hierbei die Mittelwerthe benutzt worden.

	23' üb. d. F.	$20{\tfrac {1}{2}}'$ üb. d. F.	18' üb. d. F.	$15{\tfrac {1}{2}}'$ üb. d. F.	13' üb. d. F.	10' üb. d. F.
Stickstoff	64,43	62,65	63,20	64,28	66,12	64,97
Kohlensäure	22,20	18,21	12,45	4,27	8,50	5,69
Kohlenoxyd	8,04	15,33	18,57	29,17	20,28	26,38
Grubengas	3,87	1,28	1,27	1,23	1,18	0,00
Wasserstoff	1,46	2,53	4,51	1,05	3,92	2,96
	100,00	100,00	100,00	100,00	100,00	100,00
Brennbare Gase	13,37	19,14	24,35	31,46	25,38	29,34
Verbrauchter Sauerstoff	12,48	11,50	14,09	17,58	14,47	14,68

An diese durch die Analyse erhaltenen Resultate knüpfen sich die folgenden Betrachtungen:

1) Ob die Abweichungen, welche sich zwischen den berechneten Zusammensetzungen von Gichtgasen aus gleichen Höhen über der Form zeigen, allein auf schwer vermeidlichen Beobachtungsfehlern beruhen, oder ob sie theilweise auch in der, selbst in gleichen Höhen über der Form, mehr oder weniger wechselnden Beschaffenheit der Gichtgase ihren Grund haben, läßt sich natürlich nicht mit Sicherheit entscheiden. So viel dürfte aber ausgemacht seyn, daß die mittlere Zusammensetzung der Gichtgase desto schwieriger zu bestimmen ist, je näher der Form dieselben entnommen sind.

2) Bei allen Analysen, mit Ausnahme der letzten, haben wir kleine Mengen von Grubengas erhalten, die bei den Analysen I. a und I. b sogar bis auf etwa 4 Procent steigen. Aehnliche Resultate erhielten Bunsen und Heine; Ebelmen fand dagegen, bei seiner Untersuchung der Gichtgase des Hohofens von Clerval, durchaus keinen Kohlenwasserstoff, und führt sogar ausdrücklich an, daß durch seine Analysen das Nichtvorhandenseyn dieser Gasart in den untersuchten Gasen bewiesen sey. Freilich lassen sich die Mengen der brennbaren Gasarten in den Gichtgasen durch die eudiometrische Methode nicht so genau bestimmen, wie Stickstoff und Kohlensäure. Die einfache Betrachtung der Formeln, nach welchen die relativen Quantitäten von Kohlenoxyd, Grubengas und Wasserstoff berechnet werden, genügt schon, um diese geringere Sicherheit einleuchtend zu machen. Während es zur Bestimmung des Stickstoffs nur einer Beobachtung (einer Ablesung am Eudiometer, Barometer und Thermometer) bedarf, und zu der der Kohlensäure deren zwei, so sind zur Bestimmung des Kohlenoxyds sechs, zu der des Grubengases fünf, und zu der des Wasserstoffs ebenfalls fünf derselben erforderlich. Aber auf der anderen Seite erscheint es auch als sehr unwahrscheinlich, dass Bunsen’s, Heine’s und unsere Angaben von vorhandenem Grubengase allein auf Fehlern in den Analysen beruhen sollten. Solche Fehler hätten alsdann doch eben so gut einmal ein Minus als ein Plus geben, und es hätte sich das absurde Resultat eines $\div$ Grubengases herausstellen müssen, was aber nie der Fall gewesen ist. Daß dagegen mehrere Analysen von Heine, so wie die letzte unserer Analysen, genau Null Grubengas ergeben haben, beweist genügend, daß keine constante Fehlerquelle vorhanden seyn kann, welche stets da Grubengas finden läßt, wo keins vorhanden ist. Wenn also, was wir nicht bezweifeln, Ebelmen’s analytische Resultate richtig sind, so bleibt nichts anderes anzunehmen übrig, als daß in den von Heine, Bunsen und uns untersuchten Gichtgasen Grubengas vorhanden war, in dem von Ebelmen untersuchten Gasgemengen dagegen kein solches existirte. Man braucht nicht zu fragen, woher das Kohlenwasserstoffgas in die erst erwähnten Gichtgase gekommen sey, sondern man wird vielmehr nach einem Grunde suchen müssen, aus welchem die Gase des Ofens von Clerval kein Grubengas enthielten, indem, wie Bunsen^[5] bewiesen hat, Holzkohlen wohl niemals so vollständig verkohlt sind, daß sie nicht, bei einer stärkeren, Erhitzung, noch kleine Mengen von Kohlenwasserstoff entwickeln. Bedenkt man zugleich, daß selbst unter guten Holzkohlen mehr oder weniger unvollständig verkohlte, bräunliche Kohlen vorkommen, so wird man in der That nicht einsehen können, wie es Fälle geben sollte, in denen Gichtgase (aus den oberen Schachtteufen) kein Grubengas enthielten. Man wird hierdurch auf den einzigen Ausweg geleitet, welcher noch offen bleibt, daß nämlich die Oelschicht, über welche Ebelmen bekanntlich seine Gase auffing, vielleicht condensirend auf das Grubengas gewirkt haben möge. Freilich bemerkt derselbe ausdrücklich, er habe die Gase, sowohl in einiger Zeit nach dem Auffangen, als auch nach längerer Aufbewahrung, stets von gleicher Zusammensetzung (und in beiden Fällen kein Grubengas enthaltend) gefunden. Dieß kann aber nur beweisen, daß weder Kohlensäure, noch Kohlenoxyd, Stickstoff oder Wasserstoff von Oel absorbirt werden; wie es sich aber in dieser Hinsicht mit dem Grubengas verhält, ist hierdurch keineswegs ausgemacht. Dieser fragliche Punkt würde sich durch einen mit reinem Grubengase angestellten Versuch leicht auf’s Reine bringen lassen, wenn es bekanntlich nicht sehr schwierig wäre, diese Gasart ganz frei von fremden Beimengungen zu erhalten. Wir wählten daher statt dessen ein Gasgemenge, wie man es bekommt, wenn Alkoholdampf durch eine stark glühende Porcellanröhre geleitet wird. Ein solches Gasgemenge besteht aus Kohlenoxyd, Wasserstoff, Grubengas und vielleicht Kohlensäure; enthält also jedenfalls gleiche Bestandtheile, wie die Gichtgase. Eine gemessene und vermittelst Chlorcalcium getrocknete Quantität desselben wurde in ein mit Oel gefülltes Eudiometer gebracht. Durch zweckmäßiges Bewegen der absperrenden Oelschicht verminderte sich das Gasvolumen schon sichtlich nach wenigen Minuten. Als darauf der Apparat 24 Stunden in Ruhe gelassen wurde, zeigte sich nach Verlauf dieser Zeit, daß von 48,5 Kubikcentimeter der Gasart etwa 6 Kubikcentimeter verschwunden waren. Sowohl gereinigtes Rüböl, als ganz reines Olivenöl zeigten ein solches Absorptionsvermögen. Es dürfte daher hierdurch zu einem hohen Grade von Wahrscheinlichkeit gebracht seyn, daß der Grund, warum Ebelmen kein Grubengas in den von ihm untersuchten Gichtgasen fand, hauptsächlich in der Oelschicht zu suchen sey, über welche er diese Gase auffing.

3) Wenn man annimmt, daß die bei der Verbrennung der verschiedenen Gichtgase entwickelten Wärmemengen in demselben Verhältnisse zu einander stehen, wie die zu dieser Verbrennung erforderlichen respectiven Sauerstoffquantitäten, so zeigt sich, in der Höhe von $15{\tfrac {1}{2}}$ Fuß über der Form, ein deutlich ausgesprochenes Maximum des durch Verbrennung der Gichtgase zu erreichenden Wärme-Effectes. An dieser Stelle, also fast genau in ${\tfrac {3}{5}}$ Schachthöhe über dem Bodenstein, würden die Gase des Bärumer Hohofens daher abgeleitet werden müssen, wenn sie den größtmöglichsten Effect bei ihrer Anwendung zum Puddeln leisten sollten. In der Nähe der Gicht entnommen, würden sie dagegen ganz unbrauchbar für diesen Zweck seyn. Daß ein solches Maximum, je nach den obwaltenden, hierbei wesentlichen Umständen, in anderen Hohöfen theils eine etwas höhere, theils eine etwas niedrigere Lage im Schachte haben könne, ist kaum nöthig hinzuzufügen. Bei allen norwegischen Hohöfen sind jedoch die Abweichungen von dem hier aufgestellten Beispiele schwerlich bedeutend.

4) Der ganze Sauerstoffgehalt der Gichtgase kann hauptsächlich nur drei Quellen haben: 1) den Sauerstoffgehalt der eingeblasenen atmosphärischen Luft, 2) den der Erze, 3) den der Kohlensäure, welche sich aus dem kohlensauren Kalke der Beschickung entwickelt. Da man nun annehmen kann, daß die beiden letztgenannten Sauerstoffquellen, in dem untersten heißesten Theile der Beschickungssäule, von gar keiner Bedeutung sind, indem hier sowohl alle Kohlensäure aus der Beschickung entwichen, als auch das Erz reducirt seyn muß, so folgt daraus, daß die in den Gichtgasen, aus größeren Schachtteufen, enthaltenen Stickstoff- und Sauerstoffquantitäten, sehr nahe zu einander in dem Verhältnisse von 79 : 21 (wie in der atmosphärischen Luft) stehen, daß sich dagegen in allen Gichtgasen aus höheren Teufen größere, mit der Nähe der Gicht stets zunehmende relative Sauerstoffgehalte zeigen müssen. Man kann diesen Umstand zu einem Prüfungsmittel für die Richtigkeit von Gichtgas-Analysen benutzen. Wenden wir es auf unsere vorliegenden Analysen an, so ergiebt sich folgendes Resultat^[6]. Es enthielten die Gichtgase von:

23'	üb.	d.	Form	auf	79	Vol.	Stickstoff:	31,28	Vol.	Sauerstoff
$20{\tfrac {1}{2}}'$	–	–	–	–	79	–	–	31,03	–	–
18'	–	–	–	–	79	–	–	24,35	–	–
$15{\tfrac {1}{2}}'$	–	–	–	–	79	–	–	22,34	–	–
13'	–	–	–	–	79	–	–	19,93	–	–
10'	–	–	–	–	79	–	–	21,16	–	–

Aus Ebelmen’s Analysen ergeben sich diese Verhältnisse wie folgt:

$23{\tfrac {1}{2}}'$	üb.	d.	Form	auf	79	Vol.	Stickstoff:	29,69	Vol.	Sauerstoff
$21{\tfrac {1}{4}}'$	–	–	–	–	79	–	–	30,18	–	–
17'	–	–	–	–	79	–	–	30,38	–	–
$12{\tfrac {3}{4}}'$	–	–	–	–	79	–	–	28,11	–	–
$9{\tfrac {1}{2}}'$	–	–	–	–	79	–	–	22,52	–	–
$7{\tfrac {1}{2}}'$	–	–	–	–	79	–	–	20,72	–	–

Bei Bunsen’s Analysen der Gichtgase des Hohofens von Veckerhagen^[7] ergiebt sich dagegen:

$17{\tfrac {3}{4}}'$	üb.	d.	Form	auf	79	Vol.	Stickstoff:	27,17	Vol.	Sauerstoff
$16{\tfrac {1}{4}}'$	–	–	–	–	79	–	–	30,41	–	–
$14{\tfrac {3}{4}}'$	–	–	–	–	79	–	–	19,73	–	–
$13{\tfrac {1}{4}}'$	–	–	–	–	79	–	–	24,14	–	–
$11{\tfrac {3}{4}}'$	–	–	–	–	79	–	–	26,11	–	–
$8{\tfrac {3}{4}}'$	–	–	–	–	79	–	–	27,87	–	–
$5{\tfrac {3}{4}}'$	–	–	–	–	79	–	–	26,52	–	–

Ebelmen’s und unsere Resultate stimmen also mit dem, was nach der obigen Betrachtung gefordert wird, sehr gut überein; dagegen ist dieß mit Bunsen’s Analysen nicht der Fall. Daß z. B. das Volumenverhältniß des Stickstoffs zum Sauerstoff in den aus $13{\tfrac {1}{4}}'$ Höhe über der Form entnommenen Gichtgasen wie 79 : 21,14 gewesen, in den Gasen aus $14{\tfrac {3}{4}}'$ Höhe dagegen bis auf 79 : 19,73 gesunken, und endlich in den aus $16{\tfrac {1}{4}}'$ Höhe wieder bis auf 79 : 30,41 gestiegen seyn sollte, sieht in der That wie eine Unmöglichkeit aus. Vielleicht dürfte der Grund dieses paradoxen Verhältnisses zum Theil in Bunsen’s Berechnung seiner Analysen liegen, welche, wie Heine^[8] bemerkt hat, nicht immer richtig seyn soll. — Ein sehr auffallendes Resultat, trotz der dafür von Ebelmen gegebenen Erklärung, bleibt es immer, daß derselbe in den aus $1{\tfrac {2}{5}}'$ Höhe über der Form aufgefangenen Gasen ein Verhältniß des Stickstoffs zum Sauerstoff wie 79 : 28,42 fand, und in den beim Tümpel entnommenen Gasen sogar wie 79 : 41,79. Man sollte die Menge des, aus dem geschmolzenen Roheisen entwickelten Kohlenoxydgases nicht für so groß erachten, daß dadurch ein solches Verhältniß zwischen Stickstoff und Sauerstoff entstehen könnte; um so weniger, da gewiß nicht die ganze Menge des auf diese Weise entwickelten Kohlenoxydgases seinen Sauerstoff von eisenoxydhaltigen Schlackentheilen (wie beim Frischprocesse), sondern auch gewiß durch direct eingeblasene atmosphärische Luft erhält. Nur das auf erstere Art entstandene Kohlenoxyd kann aber auf jenes Verhältniß sauerstoffvermehrend wirken. Die Beobachtung Ebelmen’s scheint uns daher Aufmerksamkeit zu verdienen.

Der übersichtlicheren Anschauung wegen haben wir unsere so eben mitgetheilten Resultate, über das Stickstoff-Sauerstoff-Verhältniß der Gichtgase aus verschiedenen Teufen, durch eine in der Zeichnung des Hohofenschachtes,

Fig. 1 Taf. III

, angebrachte Doppel-Curve

deutlich zu machen gesucht. Alle horizontalen Abstände zwischen beiden Curven entsprechen etwa den, in den zugehörigen Schachthöhen vorhandenen Sauerstoffmengen. Man ersieht aus dieser Darstellung, daß die Zunahme des Sauerstoffs über das Verhältniß desselben in der atmosphärischen Luft, in der Nähe des größten Schachtdurchmessers eintritt, woraus folgt: daß die Erze sich hier schon in fast völlig reducirtem Zustande befinden müssen. Ganz dasselbe Resultat ergiebt sich, nach Ebelmen’s Untersuchungen, für den Hohofen von Clerval.

Eine ähnliche bildliche Darstellung, wie die eben erwähnte, haben wir für die Zusammensetzung der Gichtgase der Hohöfen von Bärum, Clerval und Veckerhagen in den Figuren 2, 3 und 4 Taf. IIIgegeben. Die Linie $NN$, welche alle drei Figuren gemein haben, deutet die in gleiches Niveau gebrachte Lage der Formen aller drei Hohöfen an; die Linien $A$ Fig. 2, $B$ Fig. 3 und $C$${\displaystyle }$ Fig. 4 Taf. III entsprechen den Lagen der drei Ofengichten, deren Höhen über dem Form-Niveau durch die, zu beiden Seiten der ganzen Abbildung laufenden Skalen (in rheinl. Fußen) entnommen werden können. Die schraffirten Bänder, welche sich, in jeder der Figuren, neben einander hinziehen, geben ein Bild von den in jeder Schachthöhe (die zwischen den respectiven Gränzen der Untersuchungen liegt) vorhandenen relativen Mengen von Stickstoff, Kohlensäure, Kohlenoxyd, Wasserstoff und Grubengas. Die starken Linien $K$ Fig. 2 und $K$ Fig. 3 Taf. III deuten die Lage des größten Schachtdurchmessers^[9] an, und die punktirten Linien $M$ Fig. 2 und $(M)$ Fig. 4 Taf. III die Stelle, an welcher die Gichtgase den größten Wärme-Effect bei ihrer Verbrennung leisten. Bei dem Hohöfen von Clerval würde dieß Maximum dicht bei der Form zu liegen kommen; denn nach Ebelmen’s Versuchen ist die relative Menge des Kohlenoxydgases, von der Gicht abwärts bis zur Form, in steter Zunahme, die Menge der Kohlensäure dagegen in entsprechender Abnahme, wie auf Fig. 3 Taf. III durch zwei punktirte Linien angedeutet ist. In $7{\tfrac {1}{2}}'$ Höhe über der Form verschwindet die Kohlensäure sogar gänzlich, so daß der ganze Raum zwischen Kohlensack und Gicht, beim Ofen von Clerval, so gut wie gar keine Kohlensäure enthält. Wenn dieß wirklich der Fall ist, so glauben wir, mit Berzelius^[10] und Heine, nicht, daß ein solches Resultat eine Gültigkeit für alle Hohöfen haben könne. Wir vermuthen sogar, daß dieß hauptsächlich nur für den Hohöfen von Clerval und vielleicht für wenige andere Hohöfen gilt. Ebelmen^[11] giebt nämlich an, daß, bei 0^m,065 (=2,48'' rheinl.) Düsendurchmesser und 175 bis 190° C. Windtemperatur, der mittlere Manometers fand etwa 0^m,0165 (=7,57''' rheinl.) Quecksilber gewesen sey. Dieß ist eine so ungewöhnlich niedrige Pressung, daß sie wohl nur bei sehr wenigen anderen Holzkohlenhohöfen (bei Coakshohöfen natürlich gar nicht) angetroffen werden möchte. Es läßt sich hieraus leicht berechnen, daß der Hohofen von Bärum in einer Zeiteinheit über $1{\tfrac {1}{2}}$ Mal so viel Wind erhält, als der von Clerval, und dass folglich die Geschwindigkeit des Windstromes im Obergestell des Ofens von Bärum etwa $1{\tfrac {1}{4}}$, im Kohlensacke aber $1{\tfrac {1}{2}}$ Mal so groß ist, als an den entsprechenden Stellen des Ofens zu Clerval. Zwischen Kohlensack und Gestell kommt also, da der Kohlenverbrauch in beiden Oefen ziemlich gleich ist, durchschnittlich, auf einen Gewichtstheil Kohle, $1{\tfrac {3}{8}}$ Mal mehr Sauerstoff zur Verbrennung, als in dem letzteren. Daß dieß zu einer weit lebhafteren Verbrennung und zur Bildung einer größeren Menge Kohlensäure (zugleich auch besseren Brennmaterial-Benutzung) wesentlich beitragen müsse, kann keinem Zweifel unterworfen seyn. Daß dagegen der schwache Windstrom im Hohofen von Clerval fast nur Kohlenoxydgas erzeugt, ist hiernach sehr erklärlich, da sich diese Gasart bekanntlich bei jeder unvollkommenen Verbrennung von Kohle bildet. Unterstützt wird die Bildung des Kohlenoxydgases im Ofen von Clerval aber gewiß auch noch dadurch, daß sich, wie Ebelmen angiebt, eine nicht unbedeutende Menge Zinkdämpfe bei der Verschmelzung der Erze entwickeln. Da metallischer Zinkdampf sich in einer Atmosphäre von Kohlensäure sogleich oxydirt und Kohlenoxydgas erzeugt, so muß das Verschmelzen sehr zinkischer Erze natürlich die Bildung einer größeren relativen Menge von Kohlenoxyd zur Folge haben.

Nach Bunsen’s Analysen geben die Gichtgase aus $8{\tfrac {3}{4}}'$ Höhe über der Form das Maximum der Wärme bei ihrer Verbrennung. Untersucht man dieses Resultat genauer, so ergiebt sich, daß an der Lage dieses Maximums hauptsächlich die hier vorhandene größere Menge des Grubengases Schuld sey. In Fig. 4 Taf. III sieht^{[WS 1]} man dieß durch die Erweiterung des schraffirten Bandes, welches die Grubengasmengen angiebt, dargestellt. Diese vermehrte Grubengas-Entwicklung in der Nähe von $M$ erscheint uns etwas unmotivirt. - Man sollte meinen, daß das Kohlenwasserstoffgas, welches doch sicher nur durch eine, den Verkohlungsproceß fortsetzende Destillation der Holzkohlen, in den oberen Schachtteufen entwickelt wird, fast schon ganz, oder doch größtentheils entwichen seyn müßte, wenn sich die glühenden Kohlen nur noch 8 bis 9 Fuß von der Form befinden. Hält man daher die Angabe von 2,54 Proc. Grubengas in $8{\tfrac {3}{4}}'$ Höhe über der Form für fehlerhaft, oder doch wenigstens für kein normales Resultat, so würde jenes Maximum im Hohöfen von Veckerhagen, anstatt bei $M$, bei $(M)$ zu liegen kommen. Alsdann findet zwischen den Verlauf der Bänder, welche die relativen Mengen der verschiedenen Bestandtheile der Gichtgase in den Hohöfen von Bärum und von Veckerhagen darstellen, eine viel größere Analogie statt als zuvor, besonders in den Theilen derselben, welche über den entsprechenden Maximum-Linien belegen sind.

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1. Annal. des mines, T. XX.
2. Daß sowohl dieß Chlorcalcium, wie überhaupt jedes andere, bei unseren Analysen angewendete, nicht alkalisch reagirte, davon hatten wir uns natürlich überzeugt.
3. Bergwerksfreund, Bd. V S. 231.
4. Eine zweite mit dieser Gichtgasart vorgenommene Analyse mißglückte; ein Gleiches war der Fall mit dem aus 10 Fuß Höhe über der Form entnommenen Gase. Leider hatten wir nicht Material genug, um die Analysen zu wiederholen.
5. Poggendorff’s Annalen, Bd. XXXXVI S. 207.
6. Bei dieser Berechnung ist noch zu berücksichtigen, daß aller in den Gichtgasen enthaltene Wasserstoff von Wasser herrührt, welches durch die glühenden Kohlen zersetzt wurde, weshalb für jedes Volum Wasserstoff ${\tfrac {1}{2}}$ Vol. Sauerstoff in Abrechnung zu bringen ist.
7. Dessen Höhendimensionen angenommen wurden, wie man sie in „Merbach’s Anwendung der erwärmten Gebläseluft“ angegeben findet.
8. Bergwerksfreund, Bd. V S. 233, in der Anmerkung.
9. Beim Hohöfen von Veckerhagen war uns die Lage des größten Schachtdurchmessers nicht bekannt.
10. Jahresbericht, Bd. XX, Heft 2, S. 75.
11. In seiner früher gedachten Abhandlang.

Anmerkungen (Wikisource)

1. Vorlage: sieh