XXXIV. Theoretische Werthbestimmung der feuerfesten Thone; von Dr. Carl Bischof. Bischof, theoretische Werthbestimmung der feuerfesten Thone. Bei Beurtheilung des pyrometrischen Werthes eines feuerfesten Thones aus der Analyse kommt es im Großen und Ganzen auf zwei Verhältnisse an, die in's Auge zu fassen sind: 1)das Verhältniß der Thonerde zu den Flußmitteln, und 2)das der Thonerde zu der Kieselsäure. Die genaue Feststellung, wie viel Thonerde auf eine gewisse Menge oder 1 Theil Flußmittel, sowie zugleich, wie viel Kieselsäure auf eine gewisse Menge oder ebenso 1 Theil Thonerde kommt, gibt den Maaßstab zur pyrometrischen Beurtheilung des Thones. Je mehr Thonerde ein Thon auf 1 Theil Flußmittel enthält, um so mehr schwerschmelzbar ist er, wie andererseits umgekehrt die Feuerflüssigkeit eines Thones zunimmt mit der größeren Kieselsäuremenge. Enthält z.B. unter zwei Thonen in gedachter Beziehung der eine mehr Thonerde und zugleich weniger Kieselsäure, so ist dieser nothwendig der strengflüssigere; umgekehrt ist der thonerdeärmere wie kieselsäurereichere, gleiche oder ähnliche physikalische Eigenschaften vorausgesetzt, unbedingt der leichtflüssigere. Ist bei zwei Thonen das Thonerdeverhältniß zu den Flußmitteln ein gleiches, so ist der relativ weniger kieselsäurehaltige der feuerfestere, wie umgekehrt. Sind von zwei Thonen die in Rede stehenden Verhältnisse dieselben, so wird im Allgemeinen – nur vereinzelte bestimmte Fälle, bedingt durch gewisse äußere Kennzeichen, ausgenommen, wovon weiter unten die Rede – das pyrometrische Verhalten ein gleiches seyn. Ist unter zwei oder mehreren Thonen bald das eine Verhältniß vorwiegend, bald das andere zurücktretend, so läßt sich durch eine einfache Rechnung ermitteln, welcher der pyrometrisch höher stehende ist. Einige concrete Beispiele mögen das Gesagte bestätigen. Gehen wir zu dem Zwecke die Analysen der von mir aufgestellten Normalthone durchPolytechn. Journal, 1870, Bd. CXCVI S. 438 und Bd. CXCVIII S. 407., resp. die daraus abgeleiteten Formeln, welche die bezeichneten Verhältnisse veranschaulichen. I. Classe. Normalthon Nr. I von Saarau in Nieder-Schlesien. a. Durchschnittsprobe aus einigen tausend Centnern vom Jahre 1863. Repräsentant der als beste bekannten feuerfesten Thone. Grad der Feuerfestigkeit = 100. Bindevermögen = 2. Die analytische Zusammensetzung gibt die chemische Formel: 16,39 (Al²O³, 1,69 SiO³) + RO oder auf 1) 16,39 Thonerde kommt 1 Flußmittel; 2) 1 Theil Thonerde kommt auf 1,69 Kieselsäure. Derselbe Thonb, ausgesuchte reine Probe aus einigen Centnern. Die Zusammensetzung gibt die chemische Formel: 19,25 (Al²O³, 1,38 SiO³) + RO oder auf 1) selbst 19,25 Thonerde kommt erst 1 Flußmittel; 2) 1 Theil Thonerde kommt auf 1,38 Kieselsäure. Das letztere Material ist ohne allen Zweifel das bessere, das noch vorzüglichere in feuerfester Hinsicht; nicht allein hat die Thonerde den Flußmitteln, sondern auch der Kieselsäure gegenüber zugenommen. Geht man noch einen Schritt weiter und reducirt die beiden Zahlenwerthe 19,25 und 1,38 auf einen einzigen, durch Division, und zwar von letzterem in ersteren, so gibt uns dieser Quotient eine ganz einfache Norm für die pyrometrische, aus der Analyse eines Thones abgeleitete Werthstellung. 19,25 : 1,38 gibt 13,95. In derselben Weise wird für die Formel der Probe a gefunden 16,39/1,69 = 970. Ebenso ließe sich ein solcher Quotient ermitteln z.B. durch Umkehrung des Bruches, durch Division des größeren Divisors in den kleineren Dividenden. Es werden aber alsdann selbstredend kleinere Werthe gefunden, welche die Differenzen bei verschiedenen Thonen sehr bedeutend geringer, an sich, wie unter sich, hervortreten lassen, und findet dabei das Umgekehrte statt, daß mit dem Größerwerden des Quotienten die Feuerfestigkeit abnimmt. Wird der erwähnte Quotient gefunden durch die Division dieses meist kleineren Werthes in den größeren, so ist mit der größeren Zahl auch die Feuerfestigkeit proportional. Wir erhalten also für den Saarauer Thon: Probe. a den QuotientenSauerstoffquotient der Kieselsäure innerhalb der Klammer, in die Thonerde außerhalb der Klammer.   9,70 bessere Probe. b    „         „ 13,95 Umgekehrt die Division ausgeführt: Probe a den Quotienten (nur) 0,103 Probe b den Quotienten (abnehmend) 0,072 II. Classe. Normalthon, geschlämmter Kaolin von Zettlitz in Böhmen. Repräsentant einer natürlich reinen, geschlämmten Kaolinerde. Grad der Feuerfestigkeit = 70–60 Procent. Bindevermögen = 3. Berechnete Formel: 12,82 (Al²O³, 1,35 SiO³) + RO oder auf 1) 12,82 Thonerde kommt 1 Flußmittel; 2) 1 Theil Thonerde kommt auf 1,35 Kieselsäure. Das erstere Verhältniß, welches ich kurzweg als das Thonerdeverhältniß bezeichne, hat abgenommen, das der Kieselsäure hat sich ein wenig gebessert. Gibt Quotient 12,82/1,35 = 9,49. III. Classe. a.Normalthon, weißer ungeschlämmter, sehr kieselsäurereicher von Saarau. Grad der Feuerfestigkeit = 50 Procent. Bindevermögen = 2–2 1/2. Formel nach der Analyse von E. Richters: 14,15 (Al²O³, 5,01 SiO³) + RO oder auf 1) 14,15 Thonerde kommt 1 Flußmittel; 2) 1 Theil Thonerde kommt auf 5,01 Kieselsäure. Das Thonerdeverhältniß hat zugenommen, aber das Verhältniß der Kieselsäure auch zugleich sehr bedeutend. Gibt Quotient 14,15/5,01 = 2,82. b. Normalthon unter den durch größte Fettigkeit wie Bildsamkeit am meisten hervorragenden Thonen – der beste und vorzüglichste Thon bei Andennes. Grad der Feuerfestigkeit = 50 Procent. Bindevermögen = 10–11. Chemische Formel: 6,86 (Al²O³, 1,63 SiO³) + RO oder auf 1) 6,86 Thonerde kommt 1 Flußmittel; 2) 1 Theil Thonerde kommt auf 1,63 Kieselsäure. Im Vergleich zu Classe II hat das Thonerdeverhältniß sich beträchtlich vermindert und das Verhältniß der Kieselsäure gleichzeitig zugenommen. Der Thon gehört nothwendig in eine tiefere Classe als I und II. Gibt Quotient 6,86/1,63 = 4,21. IV. Classe. Thon von Mühlheim bei Coblenz (beste Durchschnittsqualität), Ersatzthon für den belgischen. Grad der Feuerfestigkeit = 45 Procent. Bindevermögen = 9–10. Chemische Formel: 5,96 (Al²O³, 1,51 SiO³) + RO oder auf 1) 5,96 Thonerde kommt 1 Flußmittel; 2) 1 Theil Thonerde kommt auf 1,51 Kieselsäure. Das Thonerdeverhältniß hat (im Vergleich zu dem belgischen Thone) abgenommen, das Verhältniß der Kieselsäure aber auch zugleich. Welcher Thon der bessere ist, der von Andennes oder der Mühlheimer, geht aus den bezeichneten Verhältnissen nicht unmittelbar deutlich hervor. Berechnen wir den in Rede stehenden Quotienten 5,96/1,51 = 3,95, so erhalten wir also eine geringere Zahl, welche die gefundene geringere pyrometrische Werthstellung mit einem Blick verdeutlicht. V. Classe. Grünstädter Hafenerde, Repräsentant kaolinartiger Thone auf secundärer Lagerstätte. Grad der Feuerfestigkeit = ca. 30 Procent. Bindevermögen =        8. Chemische Formel: 3,65 (Al²O³, 1,54 SiO³) + RO oder auf 1) 3,65 Thonerde kommt 1 Theil Flußmittel; 2) 1 Theil Thonerde kommt auf 1,54 Kieselsäure. Das Thonerdeverhältniß hat abgenommen, das Verhältniß der Kieselsäure ein wenig zugenommen. Die tiefere Stellung springt sofort in die Augen. Gibt Quotient 3,65/1,54 = 2,37. VI. Classe. Thon von Oberkaufungen bei Cassel. Repräsentant mittelmäßiger feuerfester Braunkohlenthone. Grad der Feuerfestigkeil = 20 Procent. Bindevermögen =   9. Chemische Formel: 4,41 (Al²O³, 2,37 SiO³) + RO oder auf 1) 4,41 Thonerde kommt 1 Flußmittel; 2) 1 Theil Thonerde kommt auf 2,37 Kieselsäure. Das Thonerdeverhältniß ist zwar gestiegen, aber auch das Verhältniß der Kieselsäure. Unmittelbar schätzbar ist der Werth durch Berechnung des Quotienten 4,41/2,37 = 1,86. VII. Classe. Thon von Niederpleis an der Sieg. Repräsentant der gewöhnlichen, aber feuerfesten Braunkohlenthone. Grad der Feuerfestigkeit = 10 Procent. Bindevermögen = 8–9. Chemische Formel: 3,89 (Al²O³, 2,37 SiO³) + RO oder auf 1) 3,89 Thonerde kommt 1 Theil Flußmittel; 2) 1 Theil Thonerde kommt auf 2,37 Kieselsäure. Das Verhältniß der Thonerde hat abgenommen, das der Kieselsäure ist constant geblieben. Die tiefere Stellung ist erklärt. Berechnen wir den Quotienten 3,89/2,37 = 1,06, so findet sich der pyrometrische Werth dieses wenigst feuerfesten Normalthones bis auf fast 1 hinabgerückt. Ein Ueberblick der so für die sieben Normalthone gefundenen Quotienten läßt mit aller Bestimmtheit drei Resultate constatiren: 1. Mit der Abnahme der Feuerfestigkeit werden auch die Quotienten stets kleiner. Bei den verhältnißmäßig geringeren Thonen nehmen die Zahlenwerthe nur wenig ab, bei den mittelmäßigen um eine mehr mittlere, und bei den hervorragend feuerfesten Thonen um eine progressive Größe. 2. Der Rohkaolin von Saarau Nr. III macht eine alleinige und auffällige Ausnahme in der bezeichneten Stellung. Der ermittelte Quotient weist den Thon zwei Classen tiefer. Entweder müssen daher hier Ausnahmsverhältnisse vorliegen, oder gar eine Unrichtigkeit in der Bestimmungsweise. Um diesem Widerspruche auf den Grund zu kommen, wiederholte ich die pyrometrische Bestimmung auf das Sorgfältigste. War der mittelst des Quotienten gegebene Fingerzeig richtig, so mußte schon ein directer pyrometrischer Vergleich mit dem Normalthone der nächstgeringeren Classe, einen zur Aufklärung führenden Anhalt geben. Zu dem Zwecke wurden von beiden Thonen, a. dem Saarauer Nr. III wie b. dem Mühlheimer, gleiche kleine Pyramiden geformt und dieselben der Schmelzhitze des Schmiedeeisens ausgesetzt. Der Thon a hielt sich, wie bisher, unveränderter und besser, wie Thon b. Die Glühhitze wurde daher noch höher gesteigert, bis zur Schmelzhitze des Platins (ein Platinblech in einer Thonerdekapsel eingeschlossen, war zur Kugel zusammengeschmolzen), und doch verhielt sich wiederum a strengflüssiger als b. Die Saarauer Probe war stark glasirt, aber die Kanten der Pyramidenform noch erhalten und namentlich das Innere dicht; es ließen sich nur mit Hülfe der Loupe vereinzelte Bläschen wahrnehmen. Dagegen war der Mühlheimer Thon von einer gelben, ein wenig schaumigen Masse umflossen, die Kanten abgerundet und das Innere durch und durch mit größeren Bläschen erfüllt. Als derselbe Versuch nochmals wiederholt und die Temperatur über die Schmelzhitze des Platins hinaus gesteigert wurde, soweit als der Prüfungstiegel eben noch aushielt, waren beide Thone erweicht: der Saarauer zu einer glänzenden, theils feinblasigen, aber theils auch noch unverkennbar dichten Masse; dagegen bildete der Mühlheimer einen durch und durch porigen Kuchen. Ganz entsprechend wie in meiner Aufstellung der Normalthone geschehen, erscheint daher der Saarauer in dem wiewohl heftigst gesteigerten bezeichneten Hitzegrade mehr schwerschmelzbar, als der Thon der nächst tieferen Classe. Dieses Resultat wurde erhalten bei Anwendung der beiden Thone in gewissermaßen natürlichem Zustande ihres Vorkommens, nur zerdrückt, wobei freilich der Saarauer Thon stark knirscht in Folge Beimengung gröberer Quarzkörnchen bis zur Größe eines Stecknadelkopfes, wogegen der Mühlheimer eine fast unfühlbare Thonmasse bildet. Es lag daher der weitere Versuch nahe: beide Thone gleich fein mechanisch zu zertheilen, resp. äußerst fein bis zu einem ähnlichen Grade der Unfühlbarkeit zu zerreiben, wie der Mühlheimer gewissermaßen ursprünglich schon ist. Als beide Thone in feinster Beschaffenheit dargestellt, daraus kleine Pyramiden geformt und der Hitzegrad bis zu obigem höchsten Punkte, völliger Platinschmelzhitze, gesteigert wurde, war der Saarauer Thon zu einem Tropfen zerflossen, dagegen war bei dem Mühlheimer Thon die Form noch erkennbar, wenn auch die Kanten stark abgeschmolzen. Als ganz derselbe Versuch nochmals wiederholt und gleichzeitig eine Probe des unzerriebenen Saarauer Thones beigefügt wurde, hatte sich derselbe noch scharfkantig erhalten, während er feinst zerrieben wieder zerflossen war. Die bekannte Erscheinung, daß grobe QuarzstückchenRichters' Dissertation, S. 42. die Schmelzbarkeit eines Thongemenges relativ stets, und in diesem Falle sogar in absolutem Sinne, ungleich größer erscheinen lassen, als wenn derselbe Quarz in feiner Pulverform angewendet wird, wiederholt sich also bei dem Saarauer Thon, welcher wesentlich verschieden strengflüssig ist, je nachdem er den Sand als Körnchen oder als feinstes Mehl enthält – ein Beweis daß äußere, physikalische Verhältnisse eine nicht zu übersehende Rolle mitspielen können.Man vergleiche meine Werthbestimmung des Kaolins bei Strehlen, im polytechn. Journal Bd. CXCIX S. 307 (zweites Februarheft 1871). Für diesen Fall ist die Abhängigkeit von der gröberen oder feineren Beschaffenheit des dem Saarauer Thone beigemengten Sandes eine so große, daß darin der Grund der Abweichung zwischen dem pyrometrischen und analytischen Resultate zu suchen ist. Die pyrometrische Prüfung weist den Rohthon in eine höhere Classe als die Analyse; wird jedoch derselbe Thon feinst zerrieben angewendet, so sinkt seine Feuerfestigkeit unter die des Normalthones der nächst tieferen Classe hinab und beginnt damit in Uebereinstimmung zu treten mit dem Ergebniß der Analyse. Weiter unten werden wir sehen, daß bei den pyrometrischen Bestimmungen von Richters dieses anomalische Verhältniß gleichfalls zu Tage tritt. 3. Umgekehrt vermögen uns die Normalthone der beiden ersten Classen zu belehren, wie Thone von chemisch sehr ähnlicher Zusammensetzung pyrometrisch einen wesentlichen Abstand zeigen. Bei genauer Beobachtung dürfte aber auch hier die Erklärung in nichts Anderem als gewissen charakteristischen physikalischen Verhältnissen zu suchen seyn. Die Analyse des Saarauer Thones Nr. I, Durchschnittsprobe aus einigen tausend Centnern, gibt den Quotienten 9,70, hingegen die Analyse des Zettlitzer geschlämmten Kaolins den Quotienten 9,49; und doch ist in demselben hohen Feuersgrade, wo ersterer Thon keine Zeichen von Schmelzung zu erkennen gibt (noch ein körniges Ansehen zeigt), letzterer Thon zu einer porzellanähnlichen Masse erweicht. Betrachten wir jedoch die beiden Thone in ihrer äußeren Beschaffenheit, ehe sie geglüht werden, so bildet der Schieferthon ein festes, dichtes, steinartiges, specifisch weit schwereres Material, dessen feinere Zertheilung auch nicht so leicht zu bewirken ist; während die Kaolinerde bei leisem Zerdrücken ein höchst zartes, feines, lockeres, unfühlbares Pulver darstellt, bei welchem Einwirkungen durch die Hitze sich eher und vollständiger geltend machen. – Der äußerst feine Aggregatzustand bedingt die pyrometrisch erhebliche Differenz. Um auch anderweitig die Frage der Bedeutung des bezeichneten Quotienten in maaßgebender Hinsicht einer Prüfung zu unterwerfen, führe ich noch diese Quotienten an, berechnet aus den Analysen von Richters und dessen Formeln. Geordnet nach den von Richters mittelst Titrirung mit Thonerde ausgeführten sehr schätzenswerthen pyrometrischen Bestimmungen, beginne ich mit den strengflüssigsten Thonen und lasse stufenweise die leichter schmelzbaren folgen, bis hinab zu dem leichtflüssigsten und geringsten, kaum noch feuerfesten Thone. Thon von SaarauNr. I. Thon von SaarauNr. II. Thon von Valendarbei Coblenz. Formel für dieZusammensetzungdes Thones 14,30 (Al²O³, 1,32 SiO³) 4,85 (Al²O³, 1,71 SiO³) 3,16 (Al²O³, 1,57 SiO³) + RO + RO + RO gibt Quotient 10,83 2,84 2,01 Grad derFeuerbeständigkeit + 2 ± bis – 1 – 1 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Thon von SaarauNr. III. Thon von Mirow(Polen) Thon von Tillendorf(Bunzlau) Formel für dieZusammensetzungdes Thones 14,21 (Al²O³, 4,85 SiO³) 3,57 (Al²O³, 2,43 SiO³) 6,32 (Al²O³, 3,67 SiO³) + RO + RO + RO gibt Quotient 2,93! 1,47 1,27 Grad derFeuerbeständigkeit – 2 – 3 – 3 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Thon von Grojece(Polen). Thon von Poremba(Polen). Thon von Bielschowitz(Oberschlesien). Formel für dieZusammensetzungdes Thones 2,85 (Al²O³, 2,64 SiO³) 2,80 (Al²O³, 3,54 SiO³) 2,46 (Al²O³, 3,63 SiO³) + RO + RO + RO gibt Quotient 1,08 0,79 0,68 Grad derFeuerbeständigkeit – 3 bis – 4 – 4 – 4 Thon vonComprachczütz Nr. I.(Oberschlesien). Thon von BriegNr. II. Thon von Czielze(Polen). Formel für dieZusammensetzungdes Thones 3,32 (Al²O³, 5,14 SiO³) 1,72 (Al²O³, 4,87 SiO³) 1,76 (Al²O³, 3,23 SiO³) + RO + RO + RO gibt Quotient 0,63 0,35? – 0,54? Grad derFeuerbeständigkeit – 4 bis – 5 – 5 – 5 bis – 6 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Thon vonComprachczütz Nr. II(Oberschlesien). Thon von BriegNr. I. Schlief vonMettkau(Schlesien). Formel für dieZusammensetzungdes Thones 1,42 (Al²O³, 4,46 SiO³) 1,35 (Al²O³, 4,53 SiO³) 1,99 (Al²O³, 13,12 SiO³) + RO + RO + RO gibt Quotient 0,32 0,30 0,15 Grad derFeuerbeständigkeit – 6 – 6 – 7 Im Ganzen finden sich obige Resultate ausreichend entschieden bestätigt. Mit der Abnahme der Feuerbeständigkeit werden, bis auf zwei Ausnahmen, die Quotienten kleiner, und findet diese Verminderung nicht stets gleichmäßiggeichmäßig oder regelmäßig statt, so ist zu berücksichtigen, daß die betreffenden Thone, ausgenommen die drei ersten, bei Weitem vorherrschend zu den besonders kieselhaltigen resp. sandreichen gehören. Einestheils kann – wie die wiederholten Versuche mit dem Saarauer Thon Nr. III evident darthun – bei derartigen Thonen das pyrometrische Resultat schwanken, je nachdem der beigemengte Sand mehr oder weniger zerrieben ist; andererseits ist bei diesen Thonen die genaue analytische Bestimmung eine unsicherere und dürften die Fehlerquellen größere seyn.Wie ich weiter unten zeigen werde. Ein anomalisches Verhalten des höchst kieselreichen Saarauer Thones Nr. III tritt uns hier gleichfalls entgegen – ein Beweis mehr für dessen erschwerte correcte pyrometrische Bestimmung. Der berechnete QuotientUnter Zugrundelegung der von Richters benutzten, theilweise älteren Aequivalentgewichte. weist dem Thone eine um einen bis zwei Grade höhere Stellung in der Richters'schen Scala an, als die pyrometrische Bestimmung hat finden lassen. Jedenfalls dürfte zu schließen seyn, daß Richters den Thon fein zerrieben anwendete. Nicht genügend zutreffend sind nur noch die Thone von Brieg Nr. II und von Czielze. Für ersteren, ebenfalls sehr sandreichen Thon weist der Quotient eine tiefere Stellung als die gefundene an; während für letzteren das Umgekehrte der Fall ist. Wollte man etwa sich versucht fühlen, bei der sonst bis auf den Saarauer Thon allgemeinen Uebereinstimmung, an eine Verwechselung der pyrometrischen Werthe zu denken, so steht durchweg das berechnete Ergebniß mit dem gefundenen pyrometrischen in Einklang. Wiesbaden, im April 1871. (Der Schluß folgt).