Titel: | Ueber Verbesserung saurer Grubenwässer zum Gebrauche für den Dampfkesselbetrieb; von Dr. Erwin Willigk, Privat-docent an der Prager Hochschule. |
Autor: | Erwin Willigk |
Fundstelle: | Band 192, Jahrgang 1869, Nr. LIV., S. 212 |
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LIV.
Ueber Verbesserung saurer Grubenwässer zum
Gebrauche für den Dampfkesselbetrieb; von Dr. Erwin Willigk, Privat-docent an der Prager
Hochschule.
Willigk, über Verbesserung saurer Grubenwässer zum Gebrauche für
den Dampfkesselbetrieb.
In einem der größten Kohlenwerke Böhmens traten stark saure Grubenwässer auf, welche,
weil sie mittelst Pumpwerken gehoben und auch als Speisewasser für einen sehr
ausgedehnten Dampfkesselbetrieb verwendet werden mußten, nicht nur Steigrohre und
Ventile, sondern auch die Kesselwände stark angriffen.
Es handelte sich, da kein anderes Wasser zur Speisung der Kessel vorhanden war,
darum, dasselbe von den die Metalle angreifenden Verbindungen zu befreien oder
dieselben unschädlich zu machen.
Zunächst wurde das Wasser der Analyse unterworfen, deren Resultate hier folgen.
Probe A ist Wasser so wie es aus der Grube zu Tage
gehoben wird; dasselbe ist von ausgeschiedenem Ocker und aufgeschwemmtem Thone
trübe, hat filtrirt einen schwachen Stich in's Gelbliche, ist geruchlos, besitzt
einen tintenhaften Geschmack, reagirt stark sauer, trübt sich auch nach mehrtägigem
Stehen an der Luft nicht und hat ein Volumgewicht von 1,016 (bei 15°C.) Beim
Kochen bildet es ein bedeutendes Sediment; der feste Rückstand schwärzt sich bei
hoher Temperatur durch Zersetzung der beigemengten organischen Substanz.
Probe B ist Wasser aus derselben Grube, welches, um es
von den aufgeschwemmten Substanzen zu befreien, an der Grube wiederholt durch
Kohkscinder filtrirt und dann unmittelbar zur Speisung der Dampfkessel verwendet
wird. Das Wasser war klar, zeigte dasselbe Volumgewicht sowie die übrigen
physikalischen Eigenschaften wie Probe A
A. Die qualitative Analyse ergab folgende
Uebergemengtheile: Kali, Natron, Kalk, Magnesia, Eisenoxydul, Eisenoxyd,
Manganoxydul (Spur), Zinkoxyd, Thonerde, Chlor (Spur), Schwefelsäure, kieselsäure
und organische substanz. Der Chlorgehalt ist für die Gewichtsbestimmung zu
klein.
Bei der quantitativen Analyse wurden: Kali, Natron, Kalk, Magnesia, Thonerde,
Zinkoxyd, Schwefelsäure und Kieselsäure für sich, Eisen (als Eisenoxyd) zugleich mit
dem Manganoxyd, und die organische Substanz aus dem Verluste bestimmt.
Berechnet wurden die Salze sämmtlich im wasserfreien Zustande.
Wassermenge
in 1000 Thln.
303.2 Grm. gaben
0,5595 Grm.
= 1,8453
345,6 Grm. gaben
0,6375 Grm.
= 1,8446
im Mittel
= 1,8449
festen Rückstand
1238,5 Grm. gaben
0,0315 Grm.
= 0,02540
Kali
624,6 Grm. gaben
0,0376 Grm.
= 0,06012
Natron
404.5 Grm. gaben
0,1092 Grm.
= 0,26920
Kalk
625.6 Grm. gaben
0,0843 Grm.
= 0,13170
Magnesia
416,9 Grm. gaben417,4 Grm. gaben
0,0640 Grm.0,0634 Grm.
= 0,1530= 0,1519
Eisenoxyd
629,8 Grm. gaben613,9 Grm. gaben
0,0210 Grm.0,0185 Grm.
= 0,0333= 0,0301
Thonerde
416,9 Grm. gaben417,4 Grm. gaben
0,0125 Grm.0,0109 Grm.
= 0,0299= 0,0261
Zinkoxyd
307,3 Grm. gaben310,5 Grm. gaben
0,3364 Grm.0,3406 Grm.
= 1,0940= 1,0970
Schwefelsäure
416,9 Grm. gaben417,4 Grm. gaben
0,0085 Grm.0,0110 Grm.
= 0,0240= 0,0260
Kieselsäure
0,0254 Grm.
Kali
verlangen
0,0216 Grm. Schwefelsäure
0,0601 Grm.
Natron
verlangen
0,0775 Grm. Schwefelsäure
0,2692 Grm.
Kalk
verlangen
0,3988 Grm. Schwefelsäure
0,1347 Grm.
Magnesia
verlangen
0,2694 Grm. Schwefelsäure
0,1525 Grm.
Eisenoxyd
verlangen
0,2208 Grm. Schwefelsäure
0,0317 Grm.
Thonerde
verlangen
0,0740 Grm. Schwefelsäure
0,0280 Grm.
Zinkoxyd
verlangen
0.0275 Grm. Schwefelsäure
Darnach stellt sich das quantitative Verhältniß sämmtlicher Uebergemengtheile dieses
Wassers folgenderweise heraus:
Gesammtmenge des
festen Rückstandes in 1000 Thln.
= 1,8449
Schwefelsaures Kali in 1000 Thln.
= 0.0470
schwefelsaures Natron in 1000 Thln.
= 0,1376
schwefelsaurer Kalk in 1000 Thln.
= 0,6680
schwefelsaure Magnesia in 1000 Thln.
= 0.4041
schwefelsaures Eisenoxyd in 1000 Thln.
= 0,3745
schwefelsaure Thonerde in 1000 Thln.
= 0,1057
schwefelsaures Zinkoxyd in 1000 Thln.
= 0,0555
Kieselsäur in 1000 Thln.
= 0,0251
organ. Substanz u. Verlust in 1000 Thln.
= 0,0264
––––––––
1,8449
B. In diesem Wasser wurden der Menge nach bestimmt: der
feste Rückstand; Eisenoxyd (Manganoxyd), Thonerde und Zinkoxyd Zusammen; Kalk,
Magnesia, Schwefelsäure und Kieselsäure für sich.
Wassermenge
in 1000 Thln.
412,8
Grm. gaben
0,759 Grm.
= 1,838 Grm.
festen Rückstand
818,5
Grm. gaben
0,0664 Grm.
= 0,0811 Grm.
Alkalien (als Natron in Rechnnng)
605,5
Grm. gaben
0,1628 Grm.
= 0,2688 Grm.
Kalk
345,6
Grm. gaben
0,0454 Grm.
= 0,1381 Grm.
Magnesia
575,5
Grm. gaben
0,1335 Grm.
= 0,2320 Grm.
Eisenoxyd etc.
455,5
Grm. gaben
0,5009 Grm.
= 1,0984 Grm.
Schwefelsäure
625,6
Grm. aben
0,0150 Grm.
= 0,0239 Grm.
Kieselsäure.
Die Uebereinstimmung dieser Zahlen mit den bei A
gefundenen macht jede weitere Berechnung überflüssig und zeigt, daß bei der
Filtration über Kohkscinder keine basischen Salze ausgeschieden wurden, sonach die
beiden Wässer identisch sind.
Zehn Centner dieser Wässer enthalten, annähernd und in runden Zahlen ausgedrückt, die
bedeutende Menge von 1 pfund 25 Loth W. G. (1 Kilogramm) festen Rückstandes; und
dieser enthält, als für die Verwendung des Wassers besonders nachtheilig:
11 Loth schwefelsaures Eisenoxyd
3 Loth schwefelsaure Thonerde
20 Loth schwefelsauren Kalk.
Um eine Methode zu finden, das Wasser für die Kesselspeisung tauglich zu machen,
wurden nachfolgende Versuche angestellt:
Eine Probe mit körnigem Kalk in Berührung ergab erst nach drei Tagen Aufhören der
sauren Reaction und Ausscheiden von Eisenoxydhydrat.
Eine Probe mit Kreidestücken in Berührung, zeigte schon nach 30 Minuten Aufhören der
sauren Reaction und geringe Abscheidung von Eisenoxydhydrat.
Eine Probe über Magnesit stehen gelassen, war nach 24 Stunden noch sauer und zeigte
keine Abscheidung.
Mit Witherit in Berührung, zeigte das Wasser schon nach
zwei Stunden, viel rascher noch beim Schütteln, Abwesenheit von Eisenoxyd und
Aufhören der sauren Reaction.
Nach diesen Versuchen eignet sich zur Verbesserung des fraglichen Grubenwassers am
besten Witherit, indem Magnesit sehr langsam wirkend,
wohl auch zu kostspielig ist, bei Anwendung von Kalk (wenn auch in Form von Kreide
sehr schnell wirkend) aber die ohnehin sehr bedeutende Menge des im Wasser enthaltenen
Gypses unnöthig vermehrt würde, was bei Anwendung von Witherit wegfällt, indem die
durch Zersetzung der schwefelsauren Salze ausgeschiedene Schwefelsäure in Form von
unlöslichem schwefelsaurem Baryt zu Boden fällt.
Zur genaueren Ermittelung der Wirksamkeit des Witherites
wurde eine größere Wassermenge wiederholt durch ein langes Glasrohr geleitet,
welches mit kleinen Stücken desselben gefüllt war.
Bei 50 Fuß Gesammtlänge der Witheritsäule hörte die saure Reaction auf, bei 110 Fuß
Länge derselben waren keine Eisensalze in dem Wasser mehr nachzuweisen.
Die qualitative Analyse des so behandelten und filtrirten Wassers ergab, daß von den
ursprünglichen Uebergemengtheilen desselben: Eisenoxyd (Manganoxyd), Thonerde und
Zinkoxyd vollständig ausgeschieden wurden; nachweisbar blieben: Schwefelsäure,
Alkalien, Kalk und Bittererde.
Um zu ermitteln, wie weit die Zersetzung der im Wasser gelösten schwefelsauren Salze
durch Einwirkung des Witherites erfolgte, wurden: 1) die Gesammtmenge des festen
Rückstandes, 2) die Schwefelsäure und 3) der Kalk der Menge nach bestimmt.
1)
370,5
Grm. Wasser gaben
0,519
Grm. d. i. in 1000 Th.
1,3198
Grm. Rückstand
2)
370,5
Grm. Wasser gaben
0,2873
Grm. d. i. In 1000 Th.
0,7754
Grm. Schwefelsäure
3)
410,0295,0
Grm. Wasser gabenGrm Wasser gaben
0,107700,08115
Grm. d. i. in 1000 Th.Grm. d. i. in 1000 Th.
0,2600,275
Grm Kalk
Es enthält demnach das Wasser in 1000 Theilen:
aus der
Grube
mit Witherit
behandelt
Rückstand
=
1,8449 Th.
1,3198 Th.
Kalk
=
0;2692 Th.
0,2675 Th.
Schwefelsäure
=
1,0955 Th.
0,7754 Th.
Sonach stellt sich heraus, daß durch die Filtration über Witherit die Verbindungen
der Schwefelsäure mit KO, NaO, CaO und MgO
unzersetzt blieben, während sie aus ihren Verbindungen mit Fe2O
3, Al2O
3 und ZnO in unlöslicher
Form ausgeschieden wurde; nach folgender Berechnung:
Textabbildung Bd. 192, S. 215
Der Rückstand des ursprünglichen
Wassers betrug : 1,8449; Der Rückstand des filtrirten Wassers betrug : 1,3198;
Differenz = 0,5251; durch Filtration wurden ausgeschieden:; Schwefels. Eisenoxyd
: 0,3755 Schwefels. Thonerde : 0,1057 Schwefels. Zinkoxyd : 0,0555; im Ganzen :
0,5367
Textabbildung Bd. 192, S. 216
Das ursprüngliche Wasser enthielt
an Schwefelsäure : 1,0955; Das filtrirte Wasser enthielt an Schwefelsäure :
0,7754; Differenz = 0,3201; Es verlangen aber von den ausgeschiedenen: 0,1525
Th. Eisenoxyd an SO3 : 0,2208; 0,0317 Th. Thonerde an SO3 : 0,0740; 0,0280 Th. Zinkoxyd an SO3 : 0,0275; im
Ganzen = 0,3223; während die nach der Filtration im Wasser zurückgebliebenen:
0,0254 KO; NaO; CaO; MgO; an SO3; 0,0216;
0,0775; 0,3988; 0,2694; im Ganzen = 0,7673; Im filtrirten Wasser wurde an SO3 gefunden =
0,7754; Der Kalkgehalt im ursprüngl. Wasser wurde gefunden = 0,2692; Der
Kalkgehalt im ursprüngl. Wasser wurde gefunden = 0,2675
Die angewendete Reinigungsmethode erscheint nach dem Angeführten brauchbar, insofern
das Wasser nicht nur völlig neutralisirt, sondern auch die Abscheidung von
basisch-schwefelsaurem Eisenoxyd, welches erfahrungsgemäß nicht unwesentlich
zum Erhärten des Kesselsteines beiträgt, unmöglich gemacht wird, ohne daß der Gehalt
an schwefelsaurem Kalk steigen würde.
Die Kosten der Herstellung einer Vorrichtung, in welcher das Speisewasser eine 110
Fuß lange Witheritsäule durchläuft, verdienen wohl keine Beachtung und stellen sich,
mit Rücksicht auf die großen Nachtheile saurer Speisewässer, auch übrigens kaum zu
hoch, indem von dem untersuchten, ungewöhnlich schwefelsäurereichen Grubenwasser
1000 Ctr., in runden Zahlen 80 Pfd. Witherit zur Reinigung benöthigen.
An dem das besprochene Wasser liefernden Schachte sind zum Betriebe des
Wasserhebewerkes, der Aufzugs- und Fördermaschinen, sowie einer Dampfsäge,
durchschnittlich binnen 24 Stunden 113 Ctr., somit in einem Jahre (dort zu 320
Arbeitstagen gerechnet) 36,160 Ctr. Speisewasser erforderlich, zu dessen Reinigung
30 Ctr. Witherit völlig ausreichen.
Prag, im März 1869.