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Inhaltsverzeichnis

INHALTSVERZEICHNIS-------------------------------------------------------------------------   2

ABBILDUNGSVERZEICHNIS  ------------------------------------------------------------------  3

1.  EINLEITUNG-------------------------------------------------------------------------------------  4

2.  GRUNDLAGEN ----------------------------------------------------------------------------------  4

2.1  HOLZ------------------------------------------------------------------------------------------------  5

2.2  STEINKOHLE ---------------------------------------------------------------------------------------  6

2.2.1  Chemische Grundlagen-----------------------------------------------------------------  6

2.2.2  Historische Entwicklung----------------------------------------------------------------  8

2.3   VERKOKUNG--------------------------------------------------------------------------------------10

3.  KOKEREITECHNIK---------------------------------------------------------------------------  12

3.1  MEILER  --------------------------------------------------------------------------------------------12

3.2  SCHAUMBURGER ÖFEN  -------------------------------------------------------------------------13

3.3  BIENENKORBÖFEN  -------------------------------------------------------------------------------14

3.4  FLAMMÖFEN  --------------------------------------------------------------------------------------16

3.5  REGENERATIV-ÖFEN  ----------------------------------------------------------------------------17

3.6  VERBUNDÖFEN  -----------------------------------------------------------------------------------19

3.7  FAZIT  KOKEREITECHNIK------------------------------------------------------------------------20

4.  KOKEREINEBENPRODUKTE -------------------------------------------------------------  22

4.1  GAS  ------------------------------------------------------------------------------------------------25

4.2  TEER  -----------------------------------------------------------------------------------------------26

4.3  AMMONIAK  ---------------------------------------------------------------------------------------26

4.4   BENZOL--------------------------------------------------------------------------------------------27

5.  MECHANISIERUNG---------------------------------------------------------------------------  29

6.  FAZIT----------------------------------------------------------------------------------------------  31

7.  LITERATURVERZEICHNIS ----------------------------------------------------------------  34

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Gehalt an Wasser und an flüchtigen Bestandteilen sowie Elementarzusammensetzung von Holz- und Steinkohle ................................7

Abbildung 2: Koksofensysteme im Vergleich..............................................21

Abbildung 3: Koksherstellung (Zechenkoks) in Deutschland (1913-1918)

......................................................................................................................21

Abbildung 4: Nebenproduktgewinnung im Oberbergamtsbezirk Dortmund

(1883 - 1918) ...............................................................................................28

1. Einleitung

Die folgende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung der Kokereiindustrie in Westdeutschland bis zum Ende des Ersten Weltkrieges. Der in dieser Arbeit behandelte geografische Raum umfasst die Steinkohlenreviere Ruhrgebiet, Ibbenbüren, den Aachener Raum und das Saargebiet. Im Laufe des 19. Jahrhunderts kamen all diese Reviere unter preußische Herrschaft. Da die Koksproduktion des Ruhrgebietes im Untersuchungsraum mit Abstand die umfangreichste war und auch im Bereich der Nebenproduktgewinnung entscheidende Impulse von dieser Region ausgingen, erfolgt die Darstellung im Wesentlichen an Beispielen aus dieser Region. Der Fokus der Arbeit liegt vor allem auf der technischen und wirtschaftlichen Entwicklung. Frühe Ausprägungen der

Kokereiindustrie wie Eisenbahn- und Privat-Kokereien ohne eigene Rohstoffgrundlage werden in dieser Arbeit ebenso ausgeklammert wie der Bereich Umweltschutz. Nach einer begrifflichen Erläuterung der für die Kokereiindustrie wichtigen Grundlagen folgt eine Darstellung über die Entwicklung der für die Verkokung eingesetzten Heizsysteme. Ein Überblick über das Wirken und Entstehen der Firma Dr. C. Otto & Comp. führt zunächst in das Thema der Nebenproduktgewinnung ein, bevor beispielhaft die Gewinnung und Bedeutung einzelner Nebenprodukte besprochen wird. Im Kapitel 5 „Mechanisierung“ werden einige in gewisser Weise „Randbereiche der Kokereitechnik“ behandelt, die allerdings für eine wirtschaftlichere Produktion in den Kokereibetrieben von großer Bedeutung waren. Im Fazit werden die herausgearbeiteten allgemeinen Entwicklungstrends zusammengeführt und anhand der gewonnenen Ergebnisse weiterführende Fragen und Forschungsmöglichkeiten formuliert.

2. Grundlagen

Die Kokereiindustrie hat sich in einem über Jahrhunderte verlaufenden Prozess entwickelt, weswegen für das Verständnis dieser Entwicklung Kenntnis über die für die Verkokung eingesetzten Rohstoffe grundlegend ist. Für den in dieser Arbeit behandelten Teil Deutschlands waren für die Verkokung lediglich zwei Stoffe von Bedeutung und zwar zunächst Holz

und später Steinkohle. Bevor der Vorgang der Verkokung erläutert wird, ist es zunächst erforderlich, neben einer allgemeinen Einordnung auch wichtige Charakteristika dieser Stoffe zu erläutern.

2.1 Holz

Holz war seit ältesten Zeiten einer der wichtigsten Rohstoffe. Noch bis weit in das 19. Jahrhundert hinein war es dazu noch nahezu das einzige Feuerungsmittel. Obwohl Holz ein nachwachsender Rohstoff ist, häuften sich auch in dem hier behandelten geografischen Raum seit dem späten Mittelalter Berichte über Holzmangel, Waldverwüstung und Kahlschlag. Mit dem Erlass von Forstordnungen, die die Nutzung des Waldes regeln sollten, wurde versucht, auf diese Missstände zu reagieren. Als Rechts-grundlage dafür bot sich das aus älteren Rechten und Befugnissen im Laufe des 15. und 16. Jahrhunderts entwickelnde Forstregal der Landesherren an, das neben der Oberaufsicht und gerichtlichen Befugnisse hinsichtlich des Waldes auch das Recht zur Regelung der Nutzung desselben vorsah. Dieses Recht war allerdings territorial unterschiedlich ausgeprägt. Die sich im 18. und 19. Jahrhundert entwickelnden Forstgesetzgebungen schrieben diese Unterschiede fort. Im Übrigen gab es auch nach Ende des Ersten Weltkrieges noch kein reichseinheitliches Forstrecht, welches die Nutzung des Waldes regelte. ¹ Doch trotz Regelungen über die Nutzung des Waldes und Aufforstungen kam es durch Übernutzung regional immer wieder zu Holzmangel und insgesamt zu Preissteigerungen. Neben dem Bedarf an Nutzholz z.B. als Bauholz oder für den Schiffsbau stieg vor allem der Brennholzbedarf stark an. Zum Brennen von Kalk und Ziegelsteinen, für das Sieden von Salz in den Salinen oder für die Glasherstellung wurden große Mengen Holz benötigt. Im Rahmen dieser Arbeit ist dabei vor allem die Verwendung von Holzkohle von Interesse, die zu einem großen Teil für das Schmelzen von Erzen benötigt wurde. ² Auf die Herstellung derselben wird bei der Behandlung der Meiler näher eingegangen.

¹ HASEL, KARL: Forstgeschichte. Ein Grundriss für Studium und Praxis, Hamburg und Berlin 1985 (Pareys Studientexte; Nr. 48), S. 107-127 (im Folgenden zitiert als: HASEL, Forstgeschichte).

² HASEL, Forstgeschichte, S. 161-181.

Holzkohle war bis ins 18. Jahrhundert der einzige für die Roheisenverhüttung geeignete Brennstoff, der die benötigten hohen Temperaturen für die Verhüttung erreichte und schwefelfrei war, wodurch das Eisen nicht brüchig wurde. Nach den Angaben von Franz Michael Ress benötigte man für die Erstellung einer Tonne Roheisen umgerechnet 30 Tonnen Holz, da dabei fünf Tonnen Holzkohle verbraucht wurden und pro Tonne Holzkohle ungefähr sechs Tonnen Holz im Meiler verkokt werden mussten. ³ Diese Angaben sind allerdings nicht allgemeingültig, da zum einen durch Verbesserungen bei der Verhüttung der Holzkohlenbedarf sank und zum anderen natürlich die Konzentration des Eisens im Erz den Verbrauch beeinflusste. Die Konzentration von Eisenhütten führte verschiedenen Berichten zufolge immer zur zeitweiligen Einstellung der Produktion, da das Holz nicht schnell genug nachwachsen konnte und bis zum Ausbau der Eisenbahn das Einzugsgebiet der Hütten begrenzt war, wodurch wiederum auch die Standortwahl eingeengt war. ⁴ Solche Produktionshemmnisse zusammen mit steigenden Holzpreisen können als Ursachen für den Wechsel von Holzkohle zum Steinkohlenkoks angesehen werden. Allerdings lief dieser Wechsel nicht einheitlich ab, sondern regional verschieden und bis zum heutigen Tag existieren mit Holzkohle betriebene Hochöfen.

2.2 Steinkohle

Da die Steinkohlenverwendung für die Herstellung von Koks den Hauptteil dieser Arbeit ausmacht, werden vor der Darstellung der historischen Entwicklung zunächst die chemischen Grundlagen erläutert.

2.2.1 Chemische Grundlagen

Bei den unter dem Begriff Steinkohle geführten Brennstoffen handelt es sich um komplexe organische Kohlenstoff-Ringverbindungen.

Charakteristisch für Steinkohle ist ein über 50%-ger Kohlenstoffanteil am Gewicht und ein Kohlenstoffanteil am Volumen von 70%. Neben dem

³ RESS, FRANZ MICHAEL: Geschichte der Kokereitechnik, Essen 1957, S. 17 (im Folgenden zitiert als: RESS, Kokereitechnik).

⁴ HASEL, Forstgeschichte, S. 165-172 und S. 181-184.

Kohlenstoff finden sich unterschiedliche Anteile von Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel. ⁵ Verschiedene Arten der Steinkohle werden durch den Anteil an flüchtigen Bestandteilen (Gasen) definiert - wie sie die folgende Tabelle aufführt. Die Zusätze „i.waf“ bzw. „i.wf“ bezeichnen dabei den Gehalt der Stoffe in der wasser- und aschefreien Substanz bzw. in der nur wasserfreien.

Zusammensetzung von Holz- und Steinkohle 6

Auch Steinkohlen gleicher Gruppen sind, wie aus der Tabelle ersichtlich, in ihren Stoffanteilen nicht gleich. Zusätzlich weisen die Steinkohlen noch unterschiedliche Anteile von Mineralien auf, die bei der Verbrennung als Asche anfallen. ⁷ Entstanden ist die Steinkohle aus vorzeitlichen pflanzlichen Ablagerungen, die durch den Prozess der Inkohlung umgewandelt wurden. Unter diesem Begriff wird der Ablauf bio- und geochemischer Prozesse zusammengefasst, die vor allem durch die Mikroorganismen, die Temperatur und die Dauer beeinflusst werden. Über diesen Prozess, sowie den genaueren molekularen Aufbau von Kohle im Allgemeinen und Steinkohle im Besonderen, sowie den unterschiedlichen Eigenschaften hat die Forschung im Laufe der Zeit immer genauere Kenntnisse erlangen

⁵ SCHNUR, FRIEDRICH u. KÖLLING, GEORG: Einleitung, in: Falbe, Jürgen (Hg.): Chemierohstoffe aus Kohle, Stuttgart 1977, S. 1-3 (im Folgenden zitiert als: SCHNUR/ KÖLLING, Einleitung).

⁶ SCHNUR/ KÖLLING, Einleitung, S. 3.

⁷ GUMZ, WILHELM/ REGUL, RUDOLF: Die Kohle. Entstehung, Eigenschaften, Gewinnung und Verwendung, Essen 1954, S. 38-43 (im Folgenden zitiert als: GUMZ/ REGUL, Kohle).

können. Im Rahmen dieser Arbeit kann darauf allerdings nicht weiter eingegangen werden, so dass zumindest auf die Literatur verwiesen sei. 8

Die Auswahl der Kohlen hatte Einfluss auf die Eigenschaften des Kokses und lange galt ausschließlich die Fettkohle als für die Verkokung geeignet. Durch verschiedene Verfahren, auf die weiter unten eingegangen wird, konnten auch andere Kohlenarten für die Verkokung eingesetzt werden.

2.2.2 Historische Entwicklung

Als Brennstoff zum Heizen oder für Schmieden ist die Steinkohle schon für Chinesen, Griechen und Römer bezeugt. Dort in Europa, wo Steinkohle nahe der Erdoberfläche zu finden war, ist die Verwendung und teilweise schon der Export seit dem Mittelalter nachweisbar. Überliefert sind allerdings auch Vorbehalte und Verbote, da der Rauch der Steinkohle als gesundheitsschädlich angesehen wurde. ⁹ Erst ab dem 16. Jahrhundert kommt es -parallel zum oben beschriebenen Holzmangel- zum umfangreicheren Einsatz als Brennstoff für gewerbliche Zwecke. Dass rohe Steinkohlen für das Schmelzen von Erzen nicht ohne weiteres verwendbar sind, war in der Produktion bekannt. Verantwortlich machte man dafür unter anderem den Schwefel. Es kam deshalb zur gleichen Zeit zu Versuchennach dem Vorbild der Holzkohlenherstellung - die Steinkohle „abzuschwefeln“. Obwohl es teilweise Berichte über erfolgreiche Verhüttungen von Erzen mit solchen „abgeschwefelten“ bzw. verkokten Kohlen gibt, ist der entscheidende Durchbruch wohl auf das Jahr 1709 zu datieren. 10

Dem Engländer Abraham Darby (I.) gelang es nämlich in diesem Jahr in seinem Hochofen in Coalbrookdale, mit dem Brennstoff Koks aus Erzen Roheisen zu schmelzen. Das Verfahren Koks bzw. „abgeschwefelte“ Kohlen herzustellen war schon 1636 in England patentiert worden. Dieser

⁸ GUMZ/ REGUL, Kohle, S. 26-60; SCHNUR/ KÖLLING, Einleitung, S. 1-7 und FRANCK, HEINZ-GERHARD u. KNOP, ANDRÉ: Kohleveredlung, Chemie und Technologie, Berlin 1979, S. 13-33 (im Folgenden zitiert als: FRANCK/ KNOP, Kohleveredlung).

⁹ RESS, Kokereitechnik, S. 21-23.

¹⁰ GUMZ/ REGUL, Kohle, S.63-65. Zu den Versuchen siehe: RESS, Kokereitechnik, S. 23- 30.