GLÜCKAUF '
Berg- und Hüttenmännische Zeitschrift
N r. 5 0 16. D e z e m b e r 1933 69. J a h rg .
Ph y sik alisch e u n d c h e m is c h e U n te rs u c h u n g e n ü b e r Flözgase.
V on D r. K. P e t e r s , M ülheim (R uhr), un d S tu d ie n a s s e s s o r A. W a r n e c k e , H o m b e r g (N ied e rr h ein ).
(M itte ilu n g aus dem K a ise r -W ilh elm -In stitu t für K o h len fo r s ch u n g in M ü lh e im 1.)
S c h o n s e i t s e h r l a n g e r Z e i t w e i ß m a n , d a ß d i ei n K o h l e n f l ö z e n e i n g e s c h l o s s e n e n G a s e b e i d e r Z e r k l e i n e r u n g d e r K o h l e , w i e s i e z . B . i m A b b a u e r f o l g t , o d e r b e i d e r Z e r m ü r b u n g d u r c h d e n G e b i r g s d r u c k z u m T e i l i n F r e i h e i t g e s e t z t w e r d e n . Ü b e r d i e M e n g e u n d d i e g e n a u e Z u s a m m e n s e t z u n g d e r i n d e n K o h l e n e i n g e s c h l o s s e n e n G a s e h e r r s c h t n o c h v i e l f a c h U n k l a r h e i t , o b w o h l s i c h z a h l r e i c h e F o r s c h e r e i n g e h e n d m i t d i e s e m G e g e n s t a n d b e f a ß t h a b e n . V i e l f a c h i s t a u c h s c h o n v e r s u c h t w o r d e n , g e s e t z m ä ß i g e B e z i e h u n g e n z w i s c h e n d e n i n d e n K o h l e n e i n g e s c h l o s s e n e n G a s e n e i n e r s e i t s u n d d e m V e r h a l t e n d e r K o h l e n b e i m A b b a u , d e m A u f t r e t e n v o n s c h l a g e n d e n W e t t e r n , A u s b r ü c h e n , B l ä s e r n u s w . a n d e r s e i t s a u f z u f i n d e n . E i n e Ü b e r s i c h t ü b e r d i e i m S c h r i f t t u m v o r h a n d e n e n u m f a n g r e i c h e n U n t e r s u c h u n g s e r g e b n i s s e , d i e h i e r b e n u t z t w o r d e n s i n d , a u f d i e a b e r i m R a h m e n d i e s e r A r b e i t n u r z u m T e i l B e z u g g e n o m m e n w e r d e n k a n n , g i b t d a s S c h r i f t t u m s v e r z e i c h n i s a m S c h l u ß 2.
I n n e u e r e r Z e i t i s t b e s o n d e r s d i e F r a g e n a c h d e n U r s a c h e n v o n K o h l e n s ä u r e a u s s t r ö m u n g e n u n d G a s a u s b r ü c h e n e i n g e h e n d b e h a n d e l t w o r d e n . H i e r s i n d n a m e n t l i c h A r b e i t e n v o n R u f f 4 3 > 4 7 , H e r r m a n n 4 6 , J o n e s
48
u n d B o d e50
z u e r w ä h n e n . N e b e n v e r s u c h s m ä ß i g g u t b e g r ü n d e t e n T h e o r i e n f i n d e t m a n a b e r h ä u f i g E r ö r t e r u n g e n , d i e s i c h n u r a u f V e r m u t u n g e n s t ü t z e n , u n d a u s d i e s e m G r u n d e w e i s e n d i e A u f f a s s u n g e n v e r s c h i e d e n e r F o r s c h e r g r o ß e W i d e r s p r ü c h e a u f . D a n e b e n n e h m e n d i e t h e o r e t i s c h e n V e r s u c h e z u r K l ä r u n g d e s P r o b l e m s a u f G r u n d b e r g m ä n n i s c h e r u n d g e o l o g i s c h e r B e o b a c h t u n g e n e i n e n b e s o n d e r s g r o ß e n R a u m e i n . E i n i g e p h y s i k a l i s c h e u n d c h e m i s c h e E i g e n s c h a f t e n d e r K o h l e n , d i e f ü r d a s Z u s t a n d e k o m m e n v o n G a s a u s s t r ö m u n g e n u n t e r U m s t ä n d e n v o n a u s s c h l a g g e b e n d e r B e d e u t u n g s e i n k ö n n e n , h a b e n d e m g e g e n ü b e r b i s h e r n u r g e r i n g e B e a c h t u n g g e f u n d e n .D i e n a c h s t e h e n d b e h a n d e l t e n U n t e r s u c h u n g e n
3
b e s c h r ä n k e n s i c h d e s h a l b b e w u ß t a u f d i e M e n g e u n d B e s c h a f f e n h e i t d e r i n d e n K o h l e n e i n g e s c h l o s s e n e n G a s e , d i e A r t , w i e d i e s e G a s e i n d e r K o h l e f e s t g e h a l t e n u n d a u s i h r a b g e g e b e n w e r d e n , u n d a u f d i e S c h l u ß f o l g e r u n g e n , d i e s i c h d a r a u s f ü r d a s W e s e n d e r G a s a u s s t r ö m u n g e n e r g e b e n .
1 Vorgetragen von Dr. Pe*ters in Vortragssitzungen des Kaiser-Wil
helm-Instituts für Kohlenforschung am 12. Juni 1933 und des Bergbau- Vereins in Essen am 30. November 1933.
2 Die Anmerkungsziffern bei den Namen der im Text erwähnten Ver
fasser entsprechen den Zahlen, die den einzelnen Veröffentlichungen des Schrifttumsverzeichnisses vorangestellt sind.
* Die Arbeit ist mit Mitteln des Kaiser-Wilhelm-Instituts für Kohlen
forschung ausgeführt und von der Notgemeinschaft der deutschen Wissen
schaft dadurch unterstützt worden, daß sie dem zweitgenannten Verfasser ein Stipendium zur Verfügung gestellt hat.
B e v o r a u f d i e V e r s u c h s e r g e b n i s s e e i n g e g a n g e n w i r d , s e i d i e B e z e i c h n u n g s w e i s e k l a r g e s t e l l t . I n d e r P r a x i s i s t e s h e u t e ü b l i c h , u n t e r G a s g e h a l t e i n e r K o h l e d i e G a s e r g i e b i g k e i t o d e r a u c h d i e M e n g e d e r f l ü c h t i g e n B e s t a n d t e i l e z u v e r s t e h e n , d i e i m K o k s o f e n o d e r b e i d e r B o c h u m e r T i e g e l p r o b e i n f o l g e d e r Z e r s e t z u n g d e r K o h l e b e i T e m p e r a t u r e n b i s z u e t w a 1 0 0 0 ° e n t s t e h e n . D e n i m K o k s o f e n s t a t t f i n d e n d e n V o r g a n g b e z e i c h n e t m a n i n d e r K o k e r e i i n d u s t r i e a l s E n t g a s u n g . U m i m S p r a c h g e b r a u c h V e r w e c h s l u n g e n d i e s e r B e g r i f f e m i t d e m w i r k l i c h e n G a s g e h a l t d e r K o h l e , d . h . m i t d e n G a s e n , d i e i n d e r K o h l e a l s s o l c h e v o r g e b i l d e t e n t h a l t e n s i n d , u n d u m d i e e s s i c h i n d e r v o r l i e g e n d e n A r b e i t a u s s c h l i e ß l i c h h a n d e l t , z u v e r m e i d e n , h a b e n F r a n z F i s c h e r u n d P e t e r s
52
d a f ü r d e n n e u e n A u s d r u c k F l ö z g a s g e h a l t e i n g e f ü h r t . F ü r d i e A b g a b e d e s F l ö z g a s e s a u s d e r K o h l e w i r d i m G e g e n s a t z z u d e n A u s d r ü c k e n E n t g a s e n i m K o k s o f e n u n d V e r g a s e n i m G e n e r a t o r d a s W o r t A u s g a s e n v o r g e s c h l a g e n . I m f o l g e n d e n w e r d e n s t e t s d i e s e n e u e n B e z e i c h n u n g e n g e b r a u c h t .M e n g e und A rt d er in d en K o h le n e in g e s c h lo s s e n e n G a se .
B i s h e r i g e B e s t i m m u n g s v e r f a h r e n . Z u r B e s t i m m u n g d e s F l ö z g a s g e h a l t e s s i n d f r ü h e r f o l g e n d e V e r f a h r e n a n g e w a n d t w o r d e n : 1 . A u s k o c h e n d e r K o h l e m i t W a s s e r , 2 . A u s g a s e n v o n K o h l e n s t ü c k e n i m V a k u u m , 3 . B e f r e i u n g d e s G a s e s a u s d e r K o h l e d u r c h Z e r k l e i n e r u n g i n g e s c h l o s s e n e n M ü h l e n o h n e V a k u u m , 4 . U n t e r s u c h u n g d e s A u f n a h m e v e r m ö g e n s v o n K o h l e f ü r v e r s c h i e d e n e G a s e u n t e r D r u c k , 5 . B e r e c h n u n g d e s F l ö z g a s g e h a l t e s a u s d e r M e t h a n m e n g e , d i e m i t d e m W e t t e r s t r o m d i e G r u b e v e r l ä ß t , i m V e r h ä l t n i s z u r g e f ö r d e r t e n K o h l e n m e n g e .D a s e r s t e V e r f a h r e n i s t 1 8 7 1 v o n E . v o n M e y e r
2
b e s c h r i e b e n w o r d e n , d e r K o h l e n s t ü c k e m i t l u f t f r e i e m W a s s e r a u s k o c h t e , d a b e i a b e r n u r e i n e n T e i l d e s F l ö z g a s e s e r h i e l t . A u c h b e i d e r z w e i t e n B e s t i m m u n g s - * w e i s e , n a c h d e r z . B . B r o o c k m a n n
18’ 24
z a h l r e i c h e U n t e r s u c h u n g e n a u s g e f ü h r t h a t , e n t z i e h t s i c h e i n T e i l d e s F l ö z g a s e s d e r A n a l y s e . D i e A n w e n d u n g d e s d r i t t e n V e r f a h r e n s i s t e r s t m a l i g v o n A . H o f m a n n7
i m J a h r e 1 8 8 3 v o r g e s c h l a g e n w o r d e n .
I n e i n e r g a s d i c h t e n K u g e l m ü h l e h a b e n F o n t e - n e l l e u n d L e c o c q
20
d i e d u r c h Z e r k l e i n e r u n g a u s m e h r e r e n K i l o g r a m m K o h l e f r e i w e r d e n d e n G a s e b e i A t m o s p h ä r e n d r u c k a u f g e f a n g e n . C h a m b e r l i n26- 29
g i n g i n d e r s e l b e n W e i s e v o r , n u r b e n u t z t e e r s t a t t e i n e r K u g e l m ü h l e e i n e n g a s d i c h t e n M ö r s e r . A u c h b e i m Z e r k l e i n e r n d e r K o h l e i n g e s c h l o s s e n e n M ü h l e n o h n e A n w e n d u n g v o n V a k u u m w ä h r e n d d e s M a h l e n s l ä ß t s i c h a u s v e r s c h i e d e n e n G r ü n d e n , d i e w e i t e r u n t e n
1182 G l ü c k a u f Nr. 50
t r i t t d u r c h S c h l i e ß u n g d e s H a h n e s 9 a n d i e S t e l l e d e r Ö l p u m p e u n d d e s A k t i v k o h l e n g e f ä ß e s a l s V o r v a k u u m f ü r d i e D i f f u s i o n s p u m p e d i e Q u e c k s i l b e r h u b p u m p e
d,
v o n d e r a u s d a s G a s z u r g e n a u e n M e s s u n g i n d i e Q u e c k s i l b e r b ü r e t t ee
g e l a n g t . D e r 4 1 f a s s e n d e K o l b e ng
k a n n d u r c h V e r s t e l l u n g d e s H a h n e s 9 a l s V o r v a k u u m r a u m z u r v o r ü b e r g e h e n d e n A n s a m m l u n g k l e i n e r i n l ä n g e r e r Z e i t g e p u m p t e r G a s m e n g e n d i e n e n . Ü b e r d e n H a h n11
l ä ß t s i c h d i e s e s G a s i n k u r z e r Z e i t w i e d e r d u r c h d i e D i f f u s i o n s p u m p e u n d d i e Q u e c k s i l b e r h u b p u m p e a b p u m p e n u n d i n d i e Q u e c k s i l b e r b ü r e t t ee
b r i n g e n . D i e B e w e g u n g d e s Q u e c k s i l b e r s i n d e r Q u e c k s i l b e r h u b p u m p e u n d d e r Q u e c k s i l b e r b ü r e t t e s o w i e i n d e m M a c L e o d - M a n o m e t e r e r f o l g t m i t H i l f e e i n e r W a s s e r s t r a h l p u m p e , d i e m i t S c h l ä u c h e n b e io, p
u s w . a n g e s c h l o s s e n i s t 3 3 . S t a t t d i e s e r U n i v e r s a l - P u m p e n e i n r i c h t u n g k a n n m a n b e i t e c h n i s c h e n F l ö z g a s a n a l y s e n e i n e e i n f a c h e T ö p l e n - P u i n p e v e r w e n d e n . F ü r d a s M a h l e n i m V a k u u m i s t e i n e b e s o n d e r e K u g e l m ü h l e g e b a u t w o r d e n , i n d e r s i c h a u c h s e h r h a r t e P r o b e n , z . B . v o n K e n n e l k o h l e o d e r S c h i e f e r , i n k u r z e r Z e i t b i s z u e i n e r K o r n g r ö ß e v o n d u r c h s c h n i t t l i c h 1 p z e r k l e i n e r n l a s s e n , s o d a ß z . B . a u c h e i n e q u a n t i t a t i v e B e s t i m m u n g d e r i m N e b e n g e s t e i n d e r K o h l e n e i n g e s c h l o s s e n e n G a s e m ö g l i c h i s t . l n A b b . 1 i s t d a s e r s t e M o d e l l d e r M ü h l e v e r a n s c h a u l i c h t 31. E s b e s t e h t a u s z w e i t e l l e r a r t i g e n D e c k e l n , d i e d u r c h S c h r a u b e n a u f e i n e n z y l i n d r i s c h e n R i n g v o n 2 4 c m D m r . u n d 4 c m B r e i t e f e s t a u f g e p r e ß t w e r d e n .
D i e D i c h t u n g e r f o l g t d u r c h B l e i - o d e r K u p f e r r i n g e , d i e i n N u t e n d e r D e c k e l e i n g e l a s s e n s i n d . D i e I n n e n s e i t e d e s G e h ä u s e s i s t a m U m f a n g , d e m D u r c h -
S i e b e s t e h t a u s d e m P u m p e n t e i l
a - g ,
a n d e n w a h l w e i s e d i e V a k u u m k u g e l m ü h l e , d i e V o r r i c h t u n g f ü r d i e B e s t i m m u n g d e r F e u c h t i g k e i t u n d d i e A n a l y s e v o n K o h l e n w a s s e r s t o f f g e m i s c h e nh - k
s o w i e d i e A u s g a s u n g s g e r ä t el - m
u n d b e in
d i e E i n r i c h t u n g e n z u r E r m i t t l u n g d e s E d e l g a s g e h a l t e s a n g e s c h l o s s e n w e r d e n k ö n n e n . D i e P u m p e w i r d w i e f o l g t b e t ä t i g t . W e n n m a n e v a k u i e r e n u n d d i e g e p u m p t e n G a s e e n t f e r n e n w i l l , w i r d v o r d i e Q u e c k s i l b e r d a m p f s t r a h l p u m p e / . a l s V o r v a k u u m z u e r s t d i e Ö l k a p s e l p u m p ea
u n d . d a n n . a n i h r e S t e l l e z u r B e s e i t i g u n g d e r F e u c h t i g k e i t u n d d e r k o n d e n s i e r b a r e n B e s t a n d t e i l e d a s . m i t f l ü s s i g e r L u f t g e k ü h l t e A k t i v k o h l e n g e f ä ß
b
g e s c h a l t e t . H a n d e l t e s s i c h a b e r d a r u m , d i e M e n g e u n d A r t d e s . g e p u m p t e n G a s e s g e n a uzu
b e s t i m m e n , s om e s s e r d e r . z u m M a h l e n v e r w e n d e t e n S t a h l k u g e l n e n t s p r e c h e n d , s o a u s g e d r e h t , d a ß d i e K u g e l n g e n a u a n l i e g e n . D i e M ü h l e w i r d m i t s e c h s S t a h l k u g e l n u n d m i t
100
g K o h l e b e s c h i c k t . S i e d r e h t s i c h i n z w e i a u f e i n e m e i s e r n e n B o c k r u h e n d e n G l e i t l a g e r n ; d e r A n t r i e b e r f o l g t d u r c h e i n e n 76
- P S - M o t o r ü b e r e i n S c h n e c k e n g e t r i e b e m i t F a h r r a d k e t t e u n d K e t t e n r a d . D u r c h d i e h o h l e n A c h s e n d e r M ü h l e s i n d z w e i E i s e n r ö h r c h e n v a k u u m d i c h t e i n g e f ü h r t . D i e z u r A b d i c h t u n g , d i e n e n d e n S t o p f b ü c h s e n w e r d e n i n A s b e s t s c h n u r g e p a c k t , d i e m i t w e n i g f e s t e m P a r a f f i n o d e r H e i ß d a m p f z y l i n d e r ö l g e t r ä n k t i s t . W a t t e f i l t e r v e r h i n d e r n , d a ß b e i m M a h l e n K o h l e n s t a u b i n d i e G l a s l e i t u n g e n o d e r i n d a s z u r D r u c k m e s s u n g i n d e r M ü h l e d i e n e n d e M a c L e o d - M a n o m e t e r e i n d r i n g t . W e n n s i c h d i e s e s e r ö r t e r t w e r d e n , n i e m a l s d i e g e s a m t e F l ö z g a s m e n g ee r f a s s e n . D i e v i e r t e A r b e i t s w e i s e , d i e m a n a l s s y n t h e t i s c h e b e z e i c h n e n k ö n n t e
43
u n d b e i d e r M e t h a n o d e r K o h l e n s ä u r e u n t e r h o h e m D r u c k a u f K o h l e n s t ü c k e a u f g e p r e ß t w i r d , e r l a u b t g l e i c h f a l l s n u r q u a l i t a t i v e S c h l ü s s e . M a n g e w i n n t z w a r d u r c h V e r g l e i c h m i t G a s d r u c k m e s s u n g e n i n B o h r l ö c h e r n 16’46
A n h a l t s p u n k t e f ü r d i e B e u r t e i l u n g d e r A u s b r u c h g e f ä h r l i c h k e i t d e r K o h l e , e r f ä h r t a b e r n i c h t s ü b e r i h r e n w i r k l i c h e n F l ö z g a s g e h a l t .N e u e s V e r f a h r e n z u r B e s t i m m u n g d e s F l ö z g a s g e h a l t e s d u r c h F e i n s t m a h l u n g d e r K o h l e
i m V a k u u m .
: W i e s c h o n i n e i n e r f r ü h e m A r b e i t v o n F r a n z F i s c h e r , P e t e r s u n d W a r n e c k e
31
m i t g e t e i l t w o r d e n i s t , g e l i n g t e i n e e i n w a n d f r e i e E r m i t t l u n g d e r n a c h d e m A b b a u i n d e n K o h l e n s t ü c k e n n o c h e n t h a l t e n e n F l ö z g a s m e n g e n u r , w e n n d i e K o h l e n b e i d a u e r n d e m V a k u u m i n e i n e r g a s d i c h t e n M ü h l e z u ä u ß e r s t e r F e i n h e i t z e r m a h l e n w e r d e n , w ä h r e n d g l e i c h z e i t i g d a s e n t w e i c h e n d e G a s f o r t l a u f e n d b i s z u r E r s c h ö p f u n g i m H o c h v a k u u m a b g e p u m p t u n d a n s c h l i e ß e n d a n a l y s i e r t w i r d .Versuchseinrichtung.
D i e f ü r d i e F l ö z g a s b e s t i m m u n g e n u n d f ü r d i e w e i t e r u n t e n b e s c h r i e b e n e n A u s g a s u n g s v e r s u c h e v e r w e n d e t e V e r s u c h s a n o r d n u n g i s t i n A b b . 1 d a r g e s t e l l t .
A bb. 1. E in rich tu n g für d ie F lö z g a sa n a ly s e .
A b b ..2. N e u e A u sfü h ru n g der
V a k u ü trik u gelm ü h le.
16. D e zem b er 1933 G l ü c k a u f 1183
M o d e l l a u c h s e h r g u t b e w ä h r t h a t , s o h a t e s s i c h d o c h f ü r d i e H e r s t e l l u n g w e i t e r e r V a k u u m k u g e l m ü h l e n a l s z w e c k m ä ß i g e r w i e s e n , e i n e n d e r b e i d e n D i c h t u n g s r i n g e d a d u r c h z u v e r m e i d e n , d a ß m a n d a s M ü h l e n g e h ä u s e n u r a u s z w e i g u ß e i s e r n e n T e i l e n z u s a m m e n s e t z t . D i e B a u a r t d i e s e s n e u e n M o d e l l s
1
z e i g t A b b . 2 , a u s d e r a u c h d i e A n o r d n u n g d e r S t a u b f i l t e r i m I n n e r n d e r M ü h l e u n d d i e A r t d e r S t o p f b ü c h s e n d i c h t u n g h e r v o r g e h e n .Gang der Analyse.
D i e m i t K o h l e u n d S t a h l k u g e l n b e s c h i c k t e u n d v e r s c h r a u b t e M ü h l e v e r b i n d e t m a n m i t H i l f e v o n S c h l i f f e n o d e r V a k u u m s c h l ä u c h e n i n d e r a u s A b b . 1 e r s i c h t l i c h e n W e i s e m i t d e r P u m p e i n r i c h t u n g . D a n n w i r d d i e H a u p t m e n g e d e r L u f t a u s d e r M ü h l e d u r c h d i e D i f f u s i o n s p u m p e / u n d d i e Ö l p u m p e
a
b i s a u f u n g e f ä h r 5 0 m m Q S w e g g e p u m p t , d a s A u s f r i e r g e f ä ßh
m i t f l ü s s i g e r L u f t g e k ü h l t u n d d i e r e s t l i c h e L u f t d u r c h A b s c h a l t e n d e r Ö l p u m p e
a
ü b e r d i e Q u e c k s i l b e r h u b p u m p ed
i n d i e B ü r e t t ee
g e p u m p t , b i s i n d e r M ü h l e e i n D r u c k v o n w e n i g e r a l s 1 m m h e r r s c h t . D u r c h d i e A n a l y s e d i e s e r e r s t e n G a s p r o b e s o l l f e s t g e s t e l l t w e r d e n , w i e v i e l G a s d i e K o h l e n s t ü c k e s c h o n v o r d e m M a h l e n a b g e b e n . I n d e n m e i s t e n F ä l l e n e n t h ä l t d i e s e G a s p r o b e n u r L u f t . D i e M ü h l e w i r d d a n n m i t 3 0 b i s 5 0 U m l . / m i n i n B e w e g u n g g e s e t z t u n d d a s d a b e i s o f o r t v o n d e r K o h l e a b g e g e b e n e G a s d a u e r n d d u r c h / u n dd
i n d i e B ü r e t t ee
g e p u m p t . B e i B e g i n n d e s M a h l e n s s t e i g t d e r D r u c k i n d e r M ü h l e i n d e r R e g e l a u f 5 - 7 m m , u m d a n n b e i w e i t e r m M a h l e n u n d P u m p e n w i e d e r u n t e r 1 m m Q S z u s i n k e n . D i e H a u p t m e n g e d e s G a s e s w i r d m e i s t e n s i n d e r e r s t e n S t u n d e e r h a l t e n . M a n p u m p t s o l a n g e , b i s s i c h j e m i n w e n i g e r a l s Y100
c m3
G a s a u s d e r K o h l e e n t w i c k e l t . D e r M a h l v o r g a n g i s t i n d e r R e g e l i n 3 S t u n d e n b e e n d e t . D a s w ä h r e n d d i e s e r Z e i t a b g e p u m p t e G a s w i r d i n d e r Q u e c k s i l b e r b ü r e t t e g e m e s s e n , a l s z w e i t e G a s p r o b e i n B ü r e t t e n m i t k o h l e n s ä u r e g e s ä t t i g t e r K o c h s a l z l ö s u n g a l s S p e r r f l ü s s i g k e i t u m g e f ü l l t u n d w i e d i e e r s t e G a s p r o b e d e r t e c h n i s c h e n G a s a n a l y s e u n t e r w o r f e n .A u c h b e i s t u n d e n l a n g w e i t e r f o r t g e s e t z t e m M a h l e n e r h ä l t m a n k e i n e m e ß b a r e n G a s m e n g e n m e h r a u s d e r K o h l e . D e r m ö g l i c h e E i n w a n d , d a ß d a s G a s i n f o l g e d e r b e i m M a h l e n a u f t r e t e n d e n R e i b u n g s w ä r m e d u r c h t h e r m i s c h e Z e r s e t z u n g a u s d e r K o h l e g e b i l d e t w e r d e , i s t d a h e r h i n f ä l l i g . E i n e n e n n e n s w e r t e T e m p e r a t u r e r h ö h u n g d e r M ü h l e f i n d e t n i c h t s t a t t .
F e u c h t i g k e i t u n d K o h l e n s ä u r e s o w i e h ö h e r e K o h l e n w a s s e r s t o f f e h ä l t d a s m i t f l ü s s i g e r L u f t g e k ü h l t e A u s f r i e r g e f ä ß z u r ü c k . D a n n w i r d d e s s e n T e m p e r a t u r v o n - 1 8 5 ° a u f - 8 0 ° C e r h ö h t , i n d e m m a n d a s D e w a r g e f ä ß m i t f l ü s s i g e r L u f t g e g e n e i n K o h l e n s ä u r e s c h n e e - A z e t o n b a d a u s t a u s c h t . D i e b e i d i e s e r T e m p e r a t u r f l ü c h t i g e n A n t e i l e d e s K o n d e n s a t e s b i l d e n d i e d r i t t e G a s p r o b e . W i r d d a s A u s f r i e r g e f ä ß v o n A n f a n g a n n u r a u f - 8 0 ° g e k ü h l t , w a s b e i S c h n e l l a n a l y s e n z u e m p f e h l e n i s t , s o b e f i n d e t s i c h d i e K o h l e n s ä u r e i n d e r z w e i t e n G a s p r o b e ; d i e d r i t t e P r o b e f ä l l t d a n n f o r t .
Analyse verwickelter Gasgemische durch Desorption.
S i n d a u ß e r K o h l e n s ä u r e a u c h h ö h e r e K o h l e n w a s s e r s t o f f e i m F l ö z g a s v o r h a n d e n , s o w i r d d e r b e i m E r w ä r m e n d e s A u s f r i e r g e f ä ß e s
h
v o n - 1 8 5 a u f - 8 0 °1 Die Vakuumkugelmiihlen werden in den Werkstätten des Kaiser- Wilhelm-Instituts von dem Feinmechanikermeister Haage hergestellt.
i m V a k u u m f l ü c h t i g e A n t e i l d e s K o n d e n s a t s n i c h t d u r c h d i e D i f f u s i o n s p u m p e / i n d i e B ü r e t t e g e p u m p t , s o n d e r n n a c h S c h l i e ß e n d e s H a h n e s 1 6 u n d ö f f n e n d e s H a h n e s 1 9 d u r c h d i e m i t f l ü s s i g e r L u f t g e k ü h l t e A k t i v k o h l e i m G e f ä ß
k
a d s o r b i e r t u n d v e r b l e i b t d o r t v o r l ä u f i g , d u r c h d e n H a h n 1 9 v o n d e r ü b r i g e n V e r - s u c h s e i n r i c h t u n g a b g e s c h l o s s e n . D e r i m A u s f r i e r g e f ä ßh
b e i - 8 0 ° z u r ü c k g e b l i e b e n e u n d b e i d i e s e r T e m p e r a t u r f e s t e , i m H o c h v a k u u m n i c h t f l ü c h t i g e A n t e i l w i r d d a n n a u f g e t a u t u n d i n d a s m i t f l ü s s i g e r L u f t g e k ü h l t e R ö h r c h e ni
ü b e r d e s t i l l i e r t . E r e n t h ä l t d i e F e u c h t i g k e i t d e r K o h l e u n d d i e K o h l e n w a s s e r s t o f f e v o m H e p t a n a u f w ä r t s . I n d e m m i t M a ß e i n t e i l u n g v e r s e h e n e n R ö h r c h e ni
w i r d e r a u f g e t a u t u n d s e i n V o l u m e n a b g e l e s e n .Z u r A n a l y s e d e r i n
k
a d s o r b i e r t e n K o h l e n w a s s e r s t o f f e m u ß m a n z u n ä c h s t e i n e T r e n n u n g i n F r a k t i o n e n v o r n e h m e n , v o n d e n e n j e d e h ö c h s t e n s z w e i v e r s c h i e d e n e K o h l e n w a s s e r s t o f f e e n t h ä l t . F ü r d i e s e T r e n n u n g i s t d a s V e r f a h r e n d e r f r a k t i o n i e r t e n D e s o r p t i o n i n d e r v o n P e t e r s u n d W e i l a n g e g e b e n e n F o r m a n g e w a n d t w o r d e n 5 4 . W e n n m a n d i e T e m p e r a t u r d e s g e k ü h l t e n A k t i v k o h l e n g e f ä ß e sk
v o n1 8 5 °
a l l m ä h l i c h a n s t c i g e n l ä ß t u n d d a b e i f o r t w ä h r e n d m i t d e r Q u e c k s i l b e r d a m p f s t r a h l p u m p e a b p u m p t , w e r d e n v o n d e m a n d e r A k t i v k o h l e a d s o r b i e r t e n K o h l e n w a s s e r s t o f f g e m i s c h z u e r s t d i e m i t k l e i n e r K o h l e n s t o f f z a h l u n d s o d a n n d i e h ö h e r n G l i e d e r d e r R e i h e d e s o r b i e r t . D i e A u f r e c h t e r h a l t u n g d e r f ü r j e d e n K o h l e n w a s s e r s t o f f k e n n z e i c h n e n d e n D e s o r p t i o n s t e m p e r a t u r k a n n m i t e i n e m S t o c k s c h e n A l u m i n i u m b l o c k t h e r m o s t a t e n55
o d e r m i t H i l f e ü b l i c h e r T e m p e r a t u r b ä d e r g e s c h e h e n . D i e s e s A n a l y s e n v e r f a h r e n h a t g e g e n ü b e r d e r K o n d e n s a t i o n s a n a l y s e d e n V o r t e i l , d a ß e s s i c h v e r h ä l t n i s m ä ß i g s c h n e l l a u s f ü h r e n l ä ß t u n d a u c h b e i k l e i n e n G a s m e n g e n z u v e r l ä s s i g e E r g e b n i s s e l i e f e r t 5 6 .Ermittlung des Edelgasgehaltes.
S o l l i n d e m v o n e i n e r K o h l e b e i m M a h l e n i m V a k u u m a b g e g e b e n e n G a s d e r A r g o n - u n d H e l i u m g e h a l t b e s t i m m t w e r d e n , s o l e i t e t m a n d e n b e i d e r t e c h n i s c h e n G a s a n a l y s e z u r ü c k b l e i b e n d e n R e s t s t i c k s t o f f b e i
n
( A b b . l ) d u r c h d e n H a h n 1 7 i n d i e E d e l g a s v o r r i c h t u n g , n a c h d e m e r i n e i n e m T r o c k e n r o h r n a c h D e n n i s59
ü b e r P h o s p h o r p e n t o x y d g e t r o c k n e t w o r d e n i s t . F ü r d i e A n a l y s e h a t i n e t w a s v e r e i n f a c h t e r F o r m d a s v o n P a n e t h u n d P e t e r s57
a n g e g e b e n e V e r f a h r e n A n w e n d u n g g e f u n d e n 58, d a s m i t g r o ß e r G e n a u i g k e i t d e n A r g o n - u n d H e l i u m g e h a l t d e s G a s e s n a c h w e i s t .D a d a s V e r h ä l t n i s v o n A r g o n z u S t i c k s t o f f i n d e r a t m o s p h ä r i s c h e n L u f t k o n s t a n t i s t , l ä ß t s i c h a u s d e m g e f u n d e n e n A r g o m v e r t d i e M e n g e d e s S t i c k s t o f f s b e s t i m m e n , d i e a u s d e r L u f t s t a m m t u n d z . B . d u r c h U n d i c h t i g k e i t e n i n d i e G a s p r o b e g e l a n g t s e i n k a n n . D u r c h A b z i e h e n d i e s e s S t i c k s t o f f w e r t e s v o n d e m b e i d e r t e c h n i s c h e n G a s a n a l y s e g e f u n d e n e n e r h ä l t m a n d i e i m F l ö z g a s e n t h a l t e n e S t i c k s t o f f m e n g e , d i e a l s f o s s i l e r S t i c k s t o f f b e z e i c h n e t w e r d e n s o l l . A u s d e m A r g o n w e r t l ä ß t s i c h a u ß e r d e m d i e M e n g e d e s N e o n s u n d d e s H e l i u m s b e r e c h n e n , d i e m i t d e r L u f t i n d i e P r o b e g e l a n g t i s t , w e i l a u c h d a s V e r h ä l t n i s A r g o n z u N e o n - f H e l i u m i n d e r L u f t s t e t s k o n s t a n t i s t . D e r U n t e r s c h i e d z w i s c h e n d e m g e f u n d e n e n N e o n - H e l i u m - w e r t u n d d e m a u s L u f t e r g i b t d e m n a c h d i e M e n g e a n
» f o s s i l e m « H e l i u m .
1184 G l ü c k a u f Nr. 50
Z u v e r l ä s s i g k e i t d e s A n a l y s e n V e r f a h r e n s .
Vergleich der Ergebnisse der frühem Verfahren mit denen der neuen Bestimmungsweise.
V e r g l e i c h t m a n d i e E r g e b n i s s e d e r F l ö z g a s b e s t i m m u n g i n d e r V a k u u m k u g e l m ü h l e m i t f r ü h e m F e s t s t e l l u n g e n , s o z e i g t s i c h , d a ß k e i n s d e r f r ü h e r a n g e w a n d t e n V e r f a h r e n r i c h t i g e W e r t e g e l i e f e r t h a t . D i e G r ü n d e d a f ü r , d a ß m a n n i c h t d i e G e s a m t m e n g e d e s F l ö z g a s e s e r f a ß t h a t , s i n d f o l g e n d e . G r o b e K o h l e n k ö r n e r v o n
1/2
m m D m r . a u f w ä r t s k ö n n e n n o c h s e h r v i e l G a s e i n s c h l i e ß e n , d a s b e i b l o ß e m A b p u m p e n n i c h t a u s t r i t t . A u c h Z e r k l e i n e r u n g d e r K o h l e o h n e d a u e r n d e s A b p u m p e n l i e f e r t n u r e i n e n T e i l d e s F l ö z g a s e s , w e i l d i e f e i n g e m a h l e n e K o h l e d a s F l ö z g a s n u r i m h o h e n V a k u u m v ö l l i g a b g i b t . G e g e n j e n e V e r f a h r e n , d i e v o n v e r h ä l t n i s m ä ß i g f e i n k ö r n i g e r K o h l e a u s g e h e n , i s t e i n z u w e n d e n , d a ß s c h o n b e i d e r V o r z e r k l e i n e r u n g v i e l G a s v e r l o r e n g e h t . A l l e b i s h e r e r h a l t e n e n E r g e b n i s s e s t e l l e n d a h e r M i n d e s t w e r t e d a r .B e i d e r n e u e n B e s t i m m u n g s w e i s e v e r w e n d e t m a n K o h l e n s t ü c k e v o n 3 0 - 5 0 m m D m r . ; d i e d a r i n e n t h a l t e n e F l ö z g a s m e n g e w i r d e i n w a n d f r e i e r f a ß t . D i e W e r t e k o m m e n d e m w i r k l i c h e n F l ö z g a s g e h a l t n a h e , a b e r a u c h h i e r b e i h a n d e l t e s s i c h n o c h u m M i n d e s t w e r t e . W i e w e i t e r u n t e n n a c h g e w i e s e n w i r d , k ö n n e n n ä m l i c h a u c h d i e s e K o h l e n s t ü c k e s c h o n t e i l w e i s e a u s g e g a s t s e i n , u n d z w a r d e s t o s t ä r k e r , j e m e h r Z e i t z w i s c h e n d e r P r o b e n a h m e u n d d e r F l ö z g a s b e s t i m m u n g v e r s t r i c h e n u n d j e g a s d u r c h l ä s s i g e r d i e b e t r e f f e n d e K o h l e i s t . D i e i m L a b o r a t o r i u m d u r c h A u s g a s e n d e r K o h l e i n M ü h l e n e n t b u n d e n e n G a s m e n g e n s t e l l e n d e m n a c h i m m e r e i n e n s c h e i n b a r e n F l ö z g a s g e h a l t d a r , d e r u m d i e d u r c h s e l b s t ä n d i g e A u s g a s u n g d e r K o h l e v e r l o r e n g e g a n g e n e G a s m e n g e g e r i n g e r i s t a l s d e r w i r k l i c h e F l ö z g a s g e h a l t .
Z u r B e u r t e i l u n g d e r z a h l r e i c h e n i m S c h r i f t t u m a n g e g e b e n e n F l ö z g a s g e h a l t e i s t e s w i c h t i g , z u w i s s e n , w i e v i e l v o n d e m w i r k l i c h e n F l ö z g a s g e h a l t n a c h d e n a l t e r n V e r f a h r e n e r f a ß t w o r d e n i s t . D e s h a l b s i n d V e r g l e i c h s v e r s u c h e m i t d e m A u s k o c h v e r f a h r e n v o n E . v o n M e y e r 2 u n d d e r B e s t i m m u n g d u r c h A u s p u m p e n n a c h B r o o c k m a n n l s v o r g e n o m m e n w o r d e n . D a b e i z e i g t e s i c h z . B . , d a ß v o n e i n e m A n t h r a z i t d e r Z e c h e S o p h i a J a c o b a , d e r r d . 9 0 0 c m
3
M e t h a n j e 1 0 0 g K o h l e e n t h ä l t , d u r c h A u s k o c h e n m i t W a s s e r n u r e t w a 5 0 c m3
G a s , d a s s i n d 5 , 5 °/o d e r F l ö z g a s m e n g e , u n d n a c h B r o o c k i n a n n e t w a 2 0
0/0
e r h a l t e n w e r d e n . I m e r s t e n F a l l e k o m m t d i e K o h l e m i t e i n e r K o r n g r ö ß e v o n 4 b i s6
m m , i m z w e i t e n a u f e i n e K o r n g r ö ß e v o n 2 - 4 m m z e r k l e i n e r t z u r V e r w e n d u n g . D u r c h M a h l v e r s u c h e m i t v e r s c h i e d e n e n K o r n g r ö ß e n d e r g l e i c h e n K o h l e k o n n t e g e z e i g t w e r d e n , d a ß s c h o n b e i d e r V o r z e r k l e i n e r u n g d e s s e h r g a s u n d u r c h l ä s s i g e n A n t h r a z i t s b e i m e r s t e n V e r f a h r e n 1 V i e r t e l , b e i m z w e i t e n 1 D r i t t e l d e r G e - Ä a m t f l ö z g a s m e n g e v e r l o r e n g e h t . B e i G a s f l a m m k o h l e n u n d F e t t k o h l e n i s t d e r A n t e i l d e s b e i d e r Z e r k l e i n e r u n g e n t w e i c h e n d e n F l ö z g a s e s n o c h e r h e b l i c h g r ö ß e r , s o d a ß z . B . b e i A n w e n d u n g d e r f r ü h e m V e r f a h r e n a u f e i n e m ü r b e F e t t k o h l e u n t e r U m s t ä n d e n f a s t d i e g e s a m t e F l ö z g a s m e n g e s c h o n v o r d e r A n a l y s e e n t w i c h e n s e i n k a n n .Art der Probenahme.
U m b e i d e r F l ö z g a s b e s t i m m u n g d e m w i r k l i c h e n F l ö z g a s g e h a l t m ö g l i c h s t n a h e z u k o m m e n , m u ß m a n n a c h d e n v o r s t e h e n d e n A u s f ü h r u n g e n d i e A n a l y s e
m ö g l i c h s t b a l d n a c h d e r P r o b e n a h m e a u s f ü h r e n . D i e A u s g a s u n g d e r K o h l e n e r f o l g t , w i e w e i t e r u n t e n g e z e i g t w i r d , s e h r v e r s c h i e d e n s c h n e l l , u n d d a h e r i s t a u c h d e r a n t e i l m ä ß i g e G a s v e r l u s t v o n F a l l z u F a l l v e r s c h i e d e n . F ü r d i e B e f ö r d e r u n g d e r P r o b e n v o n d e r G r u b e z u m L a b o r a t o r i u m h a b e n s i c h d i e b e i m a n c h e n Z e c h e n g e b r ä u c h l i c h e n B l e c h b ü c h s e n , d i e v e r l ö t e t w e r d e n , b e w ä h r t . D i e G a s a b g a b e a u f d e m W e g e k a n n d a n n i n d e r W e i s e e r m i t t e l t w e r d e n , d a ß m a n d i e b e i m A n b o h r e n d e r B l e c h b ü c h s e u n t e r Ü b e r d r u c k e n t w e i c h e n d e G a s m e n g e a u f f ä n g t u n d a n a l y s i e r t . D i e A u f b e w a h r u n g v o n P r o b e n i n B l e c h b ü c h s e n , b e i d e n e n d e r D e c k e l m i t I s o l i e r b a n d a b g e d i c h t e t i s t , b i e t e t n u r e i n e n g e r i n g e n S c h u t z g e g e n G a s v e r l u s t e . B e s o n d e r e V e r s u c h e h a b e n g e z e i g t , d a ß m ü r b e K o h l e n a u c h i n d e r a r t v e r s c h l o s s e n e n B e h ä l t e r n i m L a u f e e i n i g e r M o n a t e i h r g e s a m t e s F l ö z g a s v e r l i e r e n . E i n s e h r b r a u c h b a r e s V e r f a h r e n b e s t e h t f e r n e r d a r i n , d a ß d i e 1 0 0 - g - P r o b e n u n m i t t e l b a r v o r d e r A n a l y s e i m L a b o r a t o r i u m a u s d e r M i t t e v o n K o h l e n b l ö c k e n v o n 1 0 - 3 0 k g h e r a u s g e s c h l a g e n w e r d e n . S o l c h e K o h l e n s t ü c k e s i n d u n s , i n H o l z w o l l e v e r p a c k t , v o n v e r s c h i e d e n e n Z e c h e n ü b e r s a n d t w o r d e n .
D e r e r f a ß b a r e F l ö z g a s g e h a l t v e r s c h i e d e n e r K o h l e n .
I n d e r Z a h l e n t a f e l 1 s i n d f ü r v e r s c h i e d e n e K o h l e n , d i e n a c h d e r M e n g e d e r f l ü c h t i g e n B e s t a n d t e i l e g e o r d n e t s i n d , d i e E r g e b n i s s e d e r F l ö z g a s b e s t i m m u n g e n z u s a m m e n g e s t e l l t .
A l l e a n g e f ü h r t e n A n a l y s e n s i n d a u f S a u e r s t o f f - u n d s t i c k s t o f f f r e i e s G a s u m g e r e c h n e t , w e i l S a u e r s t o f f , w i e w i e d e r h o l t f e s t g e s t e l l t w e r d e n k o n n t e , n i e m a l s i m F l ö z g a s v o r h a n d e n i s t u n d b e i m S t i c k s t o f f e i n e E n t s c h e i d u n g , o b e r a u s d e r L u f t s t a m m t o d e r i m F l ö z g a s a l s
» f o s s i l e r S t i c k s t o f f « v o r h a n d e n w a r , n u r a u f G r u n d v o n E d e l g a s a n a l y s e n m ö g l i c h i s t ( v g l . d i e Z a h l e n t a f e l
6
) .A u s d e r Z a h l e n t a f e l
1
g e h t h e r v o r , d a ß v o n d e r K e n n e l k o h l e ü b e r d i e G a s f l a m m k o h l e , F e t t k o h l e u n d M a g e r k o h l e d i e F l ö z g a s m e n g e n i m a l l g e m e i n e n z u n e h m e n u n d b e i m A n t h r a z i t d e r Z e c h e S o p h i a J a c o b a e i n e n a u ß e r o r d e n t l i c h h o h e n W e r t e r r e i c h e n . O b e i n e g e s e t z m ä ß i g e B e z i e h u n g i n d e m S i n n e b e s t e h t , d a ß d e r F l ö z g a s g e h a l t m i t a b n e h m e n d e r M e n g e d e r f l ü c h t i g e n B e s t a n d t e i l e r e g e l m ä ß i g a n s t e i g t , w i r d s i c h e r s t a u f G r u n d u m f a n g r e i c h e r U n t e r s u c h u n g e n e n t s c h e i d e n l a s s e n . S c h o n j e t z t l ä ß t s i c h a b e r m i t B e s t i m m t h e i t s a g e n , d a ß e s s i c h n i c h t e t w a u m e i n e P r o p o r t i o n a l i t ä t h a n d e l t , s o n d e r n d a ß e i n e s o l c h e G e s e t z m ä ß i g k e i t n u r i n g r o ß e n Z ü g e n v o r h a n d e n s e i n k a n n .B e s o n d e r s s t a r k a u s d e r R e i h e f a l l e n d i e K o h l e n v o n M i n d e n u n d O b e r n k i r c h e n , d i e i m G e g e n s a t z z u d e n m e i s t e n d e r ä n d e r n a n g e f ü h r t e n K o h l e n n i c h t d e m K a r b o n , s o n d e r n d e r W e a l d e n f o r m a t i o n a n g e h ö r e n . N a m e n t l i c h d i e K o h l e d e s S t e i n k o h l e n b e r g w e r k s M i n d e n i s t w e g e n i h r e r F l ö z g a s z u s a m m e n s e t z u n g b e m e r k e n s w e r t . B e i m M a h l e n i m V a k u u m l i e ß e n s i c h d a r a u s b e i R a u m t e m p e r a t u r d i e K o h l e n w a s s e r s t o f f e M e t h a n b i s B u t h a n a b p u m p e n . E r w ä r m t m a n d a n n d i e M ü h l e m i t H i l f e e i n e s W a s s e r b a d e s a u f 1 0 0 ° , s o w e r d e n n o c h P e n t a n , H e x a n u n d 0 , 3 c m
3
f l ü s s i g e K o h l e n w a s s e r s t o f f e v o n 1 0 0 g K o h l e a b g e g e b e n . D i e s i s t e i n B e w e i s d a f ü r , d a ß » B e n z i n « i n d i e s e r K o h l e v o r g e b i l d e t e n t h a l t e n i s t , w i e s c h o n v o r J a h r e n F r a n z F i s c h e r u n d G l u u dc0
a n g e n o m m e n h a b e n . A u c h d i e K o h l e a u s O b e r n k i r c h e n e n t h ä l t i m F l ö z g a s r e c h t b e t r ä c h t l i c h e M e n g e n h ö h e r e r K o h l e n w a s s e r s t o f f e . D i e s e16. D ezem b er 1933 G l ü c k a u f 1185
Z a h l e n t a f e l 1 . F l ö z g a s g e h a l t v e r s c h i e d e n e r K o h l e n .
K ohle
F lü c h tig e B e s ta n d
teile
F lö z g a s je 100 g K ohle
O OIO
C O
h2 C H ,
c2
h0 C 3H 8
c m 3 % % °/o % % %
K en n elk o h le, Z e ch e R h ein 1, F lö z 5 . . . . 58,5 10,5 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
B a y e r isc h e P e c h k o h le , G e w e r k s c h a ft M a rien
stein ... 48,2 53,6 5,7 1,5 6,9 85,9 0,0 0,0
G a sfla m m k o h le, Z e ch e B ra sse r t, F lö z 7 . . 40,9 31,1 88,3 3,9 0,0 7,8 0,0 0,0
S c h u ck m a n n flö z , H o h e n z o lle r n g r u b e ,
B eu th en ( O . - S . ) ... 37,8 21,2 79,2 0,0 0,0 20,8 0,0 0,0
F e ttk o h le, G la n zk o h le, Z e c h e M a th ia s S tin n es 29,5 167,9 3,3 1,2 4,4 89,9 0,6 0,6
K oh le v o n B a r s in g h a u s e n ... 29,2 47,0 70,0 0,0 0,0 30,0 0,0 0,0 F e ttk o h le, S tre ife n k o h le, Z e c h e M ath ias
S t i n n e s - ... 27,6 125,0 1,7 1,3 2,5 93,8 0,7 0,0
K ohle der R u b en g ru b e, N e u r o d e (N .-S .) . . 26,2 105,8 59,2 0,9 1,1 7,5 17,8 13,5
F e ttk o h le, M a ttk o h le, Z e c h e M ath ias S tin n es 24,5 85,7 7,2 0,6 2,8 88,0 0,7 0,7
F e ttk o h le, Z e c h e G n e isen a u , F lö z Joh an n 11 F ettk o h le, Z e c h e W e stfa le n , F lö z E F . . .
23,8 103,5 2,1 0,6 2,1 91,8 0,2 0,2
20,2 137,2 1,6 0,1 0,0 82,8 15,5 0,0
K o k sk o h le, K o h len b e rg w er k M in d en , 7. S o h le 20,2 18,9
235,0 3,0 0,1 0,0 3,9 17,1 30,1'
K o k sk o h le v o n O b e r n k ir c h e n ... 168,0 22,0 0,3 0,0 36,8 33,5 4 ,4 2
E ß k o h le, Z e c h e N ied errh ein , F lö z G iro n d elle 5 13,3 79,3 6,6 0,5 0,4 92,5 0,0 0,0
M a g er k o h le , Z e ch e L a n g e n b r a h m ... 9,9 127,0 25,2 0,0 0,7 71,9 2,2 0,0
M a g erk o h le, Z e c h e W ie s c h e , F lö z S arnsban k 9,0 158,6 4,2 0,6 9,7 85,5 0,0 0,0
M a g erk o h le, Z e c h e L u d w ig , F lö z K reften -
sc h e e r ... 8,2 127,1 12,0 1,0 2,2 •8 4 ,8 0,0 0,0
A n th razit, Z e c h e S o p h ia J a c o b a , F lö z 7 . . 5,7 890,0 5,2 0,5 2,7 90,8 0,8 0,0
1 ln der Kohle von Minden sind außerdem enthalten: 42,6% Butan, der Kohle von Ouernkirchen sind außerdem 3% Butan enthalten.
F e s t s t e l l u n g s t e h t i m G e g e n s a t z z u d e n v o n B r o o c k - m a n n
21
m i t g e t e i l t e n A n a l y s e n , d e n e n z u f o l g e d i e s e K o h l e n u r M e t h a n , K o h l e n s ä u r e u n d S t i c k s t o f f a l s F l ö z g a s e n t h a l t e n s o l l . D i e i n d e n W e t t e r n d i e s e r G r u b e a u f t r e t e n d e n h ö h e r n K o h l e n w a s s e r s t o f f e s t a m m e n a l s o n i c h t , w i e B r o o c k m a n n a u s s e i n e r B e o b a c h t u n g s c h l i e ß t , a u s d e m b e g l e i t e n d e n b i t u m i n ö s e n S c h i e f e r , i n d e m t i e r i s c h e Ü b e r r e s t e i n g r o ß e r M e n g e V o r k o m m e n s o l l e n , s o n d e r n a u s d e r K o h l e s e l b s t . I m G e g e n s a t z z u d i e s e n b e n z i n h a l t i g e n K o h l e n f e h l e n d i e h ö h e r n K o h l e n w a s s e r s t o f f e v o l l s t ä n d i g b e i d e r K o h l e a u s B a r s i n g h a u s e n , d i e e b e n f a l l s d e r W e a l d e n - f o r m a t i o n a n g e h ö r t . D i e s e K o h l e w e i s t a u c h v i e l w e n i g e r F l ö z g a s a u f , d a s s i c h z u 7 0 o/o a u s K o h l e n s ä u r e u n d z u 3 0 o/o a u s M e t h a n z u s a m m e n s e t z t .V e r g l e i c h t m a n d i e M e n g e u n d Z u s a m m e n s e t z u n g d e s F l ö z g a s e s d e r F e t t k o h l e v o n d e r Z e c h e M a t h i a s S t i n n e s u n d d i e i h r e r a u s g e k l a u b t e n G e f ü g e b e s t a n d t e i l e , s o f ä l l t b e s o n d e r s a u f , d a ß d i e G l a n z k o h l e e r h e b l i c h m e h r G a s e n t h ä l t a l s d i e M a t t k o h l e u n d d a ß d e r K o h l e n s ä u r e g e h a l t b e i d e m G a s a u s d e n G e f ü g e b e s t a n d t e i l e n h ö h e r i s t a l s b e i d e r S t r e i f e n k o h l e u n d b e i d e r M a t t k o h l e w i e d e r h ö h e r a l s b e i d e r G l a n z k o h l e . D i e s e E r s c h e i n u n g e r k l ä r t s i c h d a r a u s , d a ß d i e M a t t k o h l e l e i c h t e r a u s g a s t a l s d i e G l a n z k o h l e , e b e n s o w i e s i e b e k a n n t l i c h l e i c h t e r e n t g a s t . D e r h ö h e r e K o h l e n s ä u r e g e h a l t d e r G e f ü g e b e s t a n d t e i l e k a n n n u r a u f O x y d a t i o n z u r ü c k g e f ü h r t w e r d e n , d i e b e i d e n k l e i n e n S t ü c k e n , w i e m a n s i e b e i m A u s k l a u b e n e r h ä l t , l e i c h t e r v o r s i c h g e h t a l s b e i g r o ß e m , u n d b e i d e r p o r i g e n M a t t k o h l e w i e d e r l e i c h t e r a l s b e i d e r g a s u n d u r c h l ä s s i g e m G l a n z k o h l e . A u f f a l l e n d i s t a u c h , d a ß b e i d e r G l a n z k o h l e u n d d e r M a t t k o h l e g e r i n g e M e n g e n v o n P r o p a n g e f u n d e n w o r d e n s i n d , b e i d e r S t r e i f e n k o h l e d a g e g e n n i c h t .
A u ß e r o r d e n t l i c h f l ö z g a s r e i c h i s t d e r A n t h r a z i t d e r Z e c h e S o p h i a J a c o b a i n H ü c k e l h o v e n b e i A a c h e n . A u s 1 0 0 g d i e s e r K o h l e k o n n t e n b e i m M a h l e n u n t e r R a u m t e m p e r a t u r u n g e f ä h r 9 0 0 c m
3
F l ö z g a s a b g e p u i n p t„ w e r d e n , d i e v o r w i e g e n d a u s M e t h a n b e s t a n d e n . W e g e n
1,8% Pentan, 1,4% Hexan und 0,3cm3 flüssige Kohlenwasserstoffe. —
1In
s e i n e s g l e i c h m ä ß i g e n G e f ü g e s u n d s e i n e s h o h e n F l ö z g a s g e h a l t e s e r w i e s s i c h d i e s e r A n t h r a z i t a l s b e s o n d e r s g e e i g n e t f ü r d i e w e i t e r u n t e n a n g e f ü h r t e n U n t e r s u c h u n g e n .
A u s d e n Z a h l e n w e r t e n s c h e i n t h e r v o r z u g e h e n , d a ß s i c h d a s V e r h ä l t n i s v o n K o h l e n s ä u r e z u M e t h a n d e s t o m e h r z u g u n s t e n d e s M e t h a n s v e r s c h i e b t , j e g e r i n g e r d i e M e n g e d e r f l ü c h t i g e n B e s t a n d t e i l e o d e r j e h ö h e r d a s g e o l o g i s c h e A l t e r d e r K o h l e i s t . B e m e r k e n s w e r t i s t a u c h , d a ß d i e K o h l e a u s d e m S c h u c k m a n n f l ö z d e r H o h e n z o l l e r n g r u b e n i c h t n u r K o h l e n s ä u r e e n t h ä l t , w i e v i e l f a c h a n g e n o m m e n w i r d , s o n d e r n a u c h M e t h a n . F e r n e r f ä l l t a u f , d a ß i n d e r . n i e d e r s c h l e s i s c h e n K o h l e a u s d e m J o s e f - F l ö z d e r R u b e n g r u b e n e b e n K o h l e n s ä u r e u n d M e t h a n s e h r v i e l Ä t h a n u n d P r o p a n v o r k o m m t . D i e - K e n n e l k o h l e d e r Z e c h e R h e i n 1 i n W e h o f e n w e i s t a l s e i n z i g e d e r u n t e r s u c h t e n K o h l e n ü b e r h a u p t k e i n e K o h l e n w a s s e r s t o f f e u n d d e r A n t h r a z i t v o n Z e c h e S o p h i a J a c o b a d a s m e i s t e M e t h a n a u f . D a s F l ö z g a s e i n e r P e c h k o h l e v o n d e r o b e r b a y e r i s c h e n G r u b e M a r i e n s t e i n i s t ä h n l i c h z u s a m m e n g e s e t z t w i e d a s F l ö z g a s a u s R u h r f e t t k o h l e .
D a s i c h d i e U n t e r s u c h u n g a u f e i n e v e r h ä l t n i s m ä ß i g g e r i n g e A n z a h l v o n K o h l e n b e s c h r ä n k t h a t , b i l d e n d i e v o r l i e g e n d e n F e s t s t e l l u n g e n n u r e i n e n k l e i n e n A u s s c h n i t t , u m s o m e h r a l s z u r Z e i t d e r A u s f ü h r u n g e i n e s T e i l e s d i e s e r A n a l y s e n
51
d i eF e h l e r q u e l l e n n o c h n i c h t i n d e m M a ß e e r k a n n t w a r e n , w i e e s j e t z t d e r F a l l i s t . D a s V e r f a h r e n e r l a u b t , d e n i n d e r K o h l e u n m i t t e l b a r v o r d e r U n t e r s u c h u n g n o c h v o r h a n d e n e n F l ö z g a s g e h a l t m i t s e h r g r o ß e r G e n a u i g k e i t z u e r f a s s e n ; i m V e r l a u f d e r i n d e n n ä c h s t e n A b s c h n i t t e n b e s c h r i e b e n e n U n t e r s u c h u n g e n h a t s i c h j e d o c h g e z e i g t , d a ß v o n d e m u r s p r ü n g l i c h e n o d e r w i r k l i c h e n F l ö z g e h a l t d e r K o h l e d u r c h v e r s c h i e d e n e U m s t ä n d e s c h o n v o r d e r A n a l y s e m e h r o d e r w e n i g e r v e r l o r e n g e h e n k a n n , w a s b e i k ü n f t i g e n U n t e r s u c h u n g e n b e r ü c k s i c h t i g t w e r d e n m u ß . Z u d e n U r s a c h e n f ü r d i e s e G a s v e r l u s t e s e i d e s h a l b n o c h k u r z f o l g e n d e s b e m e r k t : 1 . E i n T e i l d e s w i r k l i c h e n F l ö z
1186 G l ü c k a u f Nr. 50
g a s g e h a l t e s g e h t b e i d e r Z e r k l e i n e r u n g z . B . s c h o n i m A b b a u s o w i e b e i d e r B e f ö r d e r u n g d e r K o h l e n - p r o b e n v e r l o r e n . 2 . D e r F l ö z g a s v e r l u s t i s t d e s t o g r ö ß e r , j e l ä n g e r d i e K o h l e l a g e r t u n d j e k l e i n - s t ü c k i g e r , m ü r b e r u n d g a s d u r c h l ä s s i g e r s i e i s t . 3 . B e i m L a g e r n a n d e r L u f t w i r d d i e K o h l e o x y d i e r t , w o d u r c h e i n h ö h e r e r K o h l e n s ä u r e g e h a l t o d e r e i n e a n d e r e Z u s a m m e n s e t z u n g d e s F l ö z g a s e s v o r g e t ä u s c h t w e r d e n k a n n .
A u s g a s u n g d er K o h len .
A u s g a s u n g d e r K o h l e b e i d e r Z e r k l e i n e r u n g .
Der Flözgasgehalt von Siebfraktionen.
U m a u s L a b o r a t o r i u m s v e r s u c h e n m i t k l e i n e n M e n g e n K o h l e a u f d e n F l ö z g a s g e h a l t g r ö ß e r e r S t ü c k e s c h l i e ß e n z u k ö n n e n u n d f e s t z u s t e l l e n , w i e v i e l e H u n d e r t t e i l e d e s F l ö z g a s e s b e i d e r K o h l e n z e r k l e i n e r u n g a b g e g e b e n w e r d e n , s i n d K o h l e n s t ü c k e i m M ö r s e r z e r s t o ß e n u n d d a n n m ö g l i c h s t s c h n e l l d u r c h S i e b e n i n K o r n k l a s s e n e i n g e t e i l t w o r d e n . D a r a u f w u r d e d e r G a s g e h a l t j e d e r K o r n k l a s s e d u r c h M a h l e n i m V a k u u m e r m i t t e l t . Ü b e r d i e E r g e b n i s s e u n t e r r i c h t e t A b b . 3 , i n d e r a l s A b s z i s s e d i e K o r n g r ö ß e u n d a l s O r d i n a t e d e r i n j e d e r K o r n k l a s s e n o c h v o r h a n d e n e F l ö z g a s g e h a l t a u f g e z e i c h n e t i s t . D i e V e r s u c h e s i n d z u n ä c h s t m i t e i n e m A n t h r a z i t d e r Z e c h e S o p h i a J a c o b a a u s g e f ü h r t w o r d e n , w e i l d i e s e r , w i e s c h o n e r w ä h n t ,
S f o rn g r ö fs e
A bb. 3. F lö z g a s g e h a lt d er ein zeln en K o rn g rö ß en nach der Z erk lein eru n g der K ohle (A n th ra zit v o n S o p h ia Jacob a).
s e h r v i e l F l ö z g a s e n t h ä l t u n d l a n g s a m a u s g a s t . D a s W e s e n d e s A u s g a s u n g s v o r g a n g e s m u ß t e a u s d i e s e n G r ü n d e n b e s s e r z u e r k e n n e n s e i n a l s b e i f l ö z g a s a r m e n o d e r s e h r p o r i g e n K o h l e n . W i e m a n a u s d e m K u r v e n v e r l a u f e r s i e h t , g i b t d i e K o h l e b e i d e r Z e r k l e i n e r u n g i h r F l ö z g a s n u r d a n n z u m g r ö ß t e n T e i l a b , w e n n d i e K o r n g r ö ß e k l e i n e r w i r d a l s e t w a l / i o m m - M a n e r k e n n t f e r n e r , d a ß b e i d e r u n t e r s u c h t e n K o r n g r ö ß e v o n 1 1 m m n o c h l a n g e n i c h t d e r H ö c h s t w e r t d e r F l ö z - g a s m c n g e e r r e i c h t i s t , d a ß a l s o a u c h b e i d e r Z e r k l e i n e r u n g g r o ß e r K o h l e n s t ü c k e a u f N u ß g r ö ß e s c h o n v i e l F l ö z g a s e n t w e i c h e n m u ß .
D i e B e s t i m m u n g d e s F l ö z g a s g e h a l t e s b e i K o r n k l a s s e n u n t e r 0 , 2 m m d u r c h M a h l e n i m V a k u u m w i r d u n g e n a u , w e i l s c h o n b e i s c h w a c h e m U n t e r d r ü c k i n d e r M ü h l e e i n u n b e s t i m m t e r T e i l d e s G a s e s v e r l o r e n - g e h t . W i c h t i g i s t e s j e d o c h , e t w a s ü b e r d e n r e s t l i c h e n F l ö z g a s g e h a l t i n d e n K o r n g r ö ß e n d e r F e i n k o h l e n z u e r f a h r e n . D i e s i s t a u f z e i c h n e r i s c h e m W e g e m ö g l i c h , w i e A b b . 4 z e i g t , d i e d e n u n t e r n T e i l d e r K u r v e a u s
A b b . 3 i n s t a r k v e r g r ö ß e r t e m A b s z i s s e n m a ß s t a b w i e d e r g i b t . A u s d i e s e r t h e o r e t i s c h e n K u r v e k a n n d e r i n j e d e r K o r n k l a s s e d e s K o h l e n s t a u b e s d e r u n m i t t e l b a r n a c h d e r Z e r k l e i n e r u n g n o c h v o r h a n d e n e F l ö z g a s g e h a l t m i t z i e m l i c h e r G e n a u i g k e i t a b g e l e s e n w e r d e n .
600.
'
cm*
Abb. 4. Z e ic h n e r isc h e E rm ittlu n g d e s r estlich en F lö z g a s g e h a lte s in den K o rn g rö ß en der F ein k o h le.
Schätzung des wirklichen Flözgasgehaltes.
E i n e g r a p h i s c h e E x t r a p o l a t i o n d e s F l ö z g a s g e h a l t e s f ü r g r ö ß e r e K ö r n u n g e n a l s 1 1 m m l ä ß t s i c h a u s d e r K u r v e i n A b b . 3 m i t g e w i s s e n V o r b e h a l t e n v o r n e h m e n , w e n n d i e K o r n g r ö ß e n u n d G a s m e n g e n i n l o g a r i t h - m i s c h e m M a ß s t a b a u f g e t r a g e n w e r d e n . M a n e r h ä l t d a n n f ü r d i e s e K u r v e a n n ä h e r n d e i n e G e r a d e , w o r a u s h e r v o r g e h t , d a ß d i e A u s g a s u n g d e r K o h l e b e i d e r Z e r k l e i n e r u n g e i n e m e i n f a c h e n E x p o n e n t i a l g e s e t z g e h o r c h t . D i e E x t r a p o l a t i o n m u ß i m v o r l i e g e n d e n F a l l e d e s h a l b m i t V o r b e h a l t a u s g e f ü h r t w e r d e n , w e i l d i e A u s g a s u n g s g e s c h w i n d i g k e i t b e i m F e i n k o r n g r ö ß e r i s t a l s b e i m G r o b k o r n u n d d e r Z e i t u n t e r s c h i e d z w i s c h e n d e m A u g e n b l i c k d e s Z e r k l e i n e r n s u n d d e m Z e i t p u n k t d e s M a h l e n s i m V a k u u m i n d e r K u r v e n i c h t b e r ü c k s i c h t i g t i s t . D i e E x t r a p o l a t i o n e r g i b t b e i s c h ä t z u n g s m ä ß i g e r B e r ü c k s i c h t i g u n g d e s Z e i t f a k t o r s , d a ß i n d e n e t w a 3 0 m m d i c k e n S t ü c k e n , w i e s i e i m a l l g e m e i n e n z u r A n a l y s e V e r w e n d u n g g e f u n d e n h a b e n , n u r n o c h z w e i D r i t t e l o d e r d i e H ä l f t e d e s u r s p r ü n g l i c h e n F l ö z g a s g e h a l t e s v o r h a n d e n s i n d .
M a n v e r m a g a u s s o l c h e n M e s s u n g e n a b e r a u c h u m g e k e h r t z u s c h l i e ß e n , w i e v i e l G a s b e i m A b b a u d e r K o h l e i n d e r G r u b e f r e i w i r d , w e n n m a n d i e a n g e f a l l e n e n K o h l e n n a c h K o r n g r ö ß e n a n a l y s i e r t . D i e K e n n t n i s d i e s e r s o e r m i t t e l t e n G a s m e n g e n k a n n i m B e r g b a u v o n B e d e u t u n g s e i n , w e n n e s s i c h d a r u m h a n d e l t , ü b e r d i e H e r k u n f t d e s M e t h a n g e h a l t e s i m W e t t e r s t r o m g e n a u e A n g a b e n z u e r h a l t e n .
I n w e l c h e m M a ß e s i c h m i t f o r t s c h r e i t e n d e r Z e r k l e i n e r u n g a u c h d i e G a s z u s a m m e n s e t z u n g i n f o l g e v o n O x y d a t i o n s v o r g ä n g e n ä n d e r t , i s t a u s d e r Z a h l e n t a f e l 2 z u e n t n e h m e n .
Z a h l e n t a f e l
2
. M e n g e u n d Z u s a m m e n s e t z u n g d e s F l ö z g a s e s a u s v e r s c h i e d e n e n K o r n g r ö ß e n d e s A n t h r a z i t s v o n d e r G r u b e S o p h i a J a c o b a .K orn größ e F lö z g a s
c o 2 C O
h2
c h4
c,
h6
mm c m 3/1 0 0 g
11,0 850,0 4,0 0,3 3,0 92,5 0,2
5,0 693,3 4,8 0,4 3,0 91,4 0,4
1,5 502,4 6,7 0,3 1,5 91,2 0,3
0,2 304,7 12,3 0,6 0,4 86,4 0,3
Z u r F e s t s t e l l u n g , o b u n d w i e w e i t e i n e S c h ä t z u n g d e s w i r k l i c h e n F l ö z g a s g e h a l t e s a u s d e m r e s t l i c h e n F l ö z g a s g e h a l t v e r s c h i e d e n e r S i e b f r a k t i o n e n a u c h b e i g e o l o g i s c h j ü n g e r n K o h l e n m ö g l i c h , i s t u n d w e l c h e R o l l e
