Kalk
,
im gewöhnlichen
Sinn s. v. w. kohlensaurer Kalk
, welcher in größten
Mengen als
Kalkstein,
Marmor,
Kreide,
[* 2]
Kalkspat
[* 3] etc. vorkommt; dann s. v. w. gebrannter Kalk
(Calciumoxyd) oder gelöschter Kalk
(Ätzkalk,
Calciumhydroxyd).
Der gebrannte Kalk
wird im großen zur Bereitung von
Mörtel dargestellt. Dies geschieht durch sehr starkes Erhitzen (Kalk
brennen)
des bei hoher
Temperatur sich zersetzenden kohlensauren Kalks
unter Verhältnissen, welche das Entweichen der
Kohlensäure
gestatten. Man verarbeitet in
Steinbrüchen gewonnenen Steinkalk
, als
Geschiebe oder
Gerölle gesammelten Lesekalk
, erdigen
Mergelkalk
, der vor dem
Brennen meist eingesumpft und in
Formen gestrichen werden muß, und am
¶
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Meeresstrand gesammelte Muschelschalen (Muschelkalk). Bei Rotglut verliert der kohlensaure Kalk
Wasser, und es beginnt das Entweichen
von Kohlensäure, welche indes erst bei Weißglut vollständig ausgetrieben wird. Reiner Kalk
verändert sich dabei nicht weiter;
häufig aber enthält der kohlensaure Kalk
Thon (kieselsaure Thonerde) und Kieselsäure, und dann entstehen bei hoher Temperatur
sinternde Verbindungen, welche bewirken, daß der gebrannte Kalk
sich beim Übergießen mit Wasser nicht mehr löscht (totgebrannter
Kalk). Um dies zu vermeiden, ist die Temperatur sorgfältig zu regeln; aber auch dann bleibt unreiner Kalk minderwertig, weil
die Beimengungen nicht jene Eigenschaft besitzen, wegen welcher man den Kalk anwendet.
Man brennt den Kalk bisweilen noch in Meilern, in denen man den Kalkstein mit Stein- oder Braunkohle schichtet, in meilerähnlichen Feldöfen oder Gruben, bei größerm Betrieb aber in besondern Kalköfen. Von diesen haben die liegenden im Grundriß länglich viereckige Gestalt und sind mit einem flachen Gewölbe [* 5] überspannt, welches verschließbare Zuglöcher zur Regulierung des Zugs besitzt. Jeder Ofen besitzt drei Schüröffnungen mit Rost und Aschenfall und denselben gegenüber einen während des Brandes zu vermauernden Eingang zum Einbringen des Kalksteins.
Von letzterm setzt man, anschließend an die Schüröffnungen, durch die Tiefe des ganzen Ofens kleine Gewölbe auf und füllt dann den weitern Ofenraum durch die seitwärts angebrachten, später gleichfalls zu vermauernden Öffnungen. Gewöhnlich liegen zwei Öfen [* 6] beisammen und besitzen einen gemeinsamen Schornstein. Der Brand wird bis zur Weißglut fortgesetzt und diese je nach der Beschaffenheit längere oder kürzere Zeit unterhalten, worauf man den Ofen langsam erkalten läßt.
Ein Brand währt 36-40 Stunden. Viel häufiger werden stehende Kalköfen angewandt, welche man zweckmäßig an oder in einem Bergabhang neben dem Kalkbruch anlegt und 1,25-12,5 m hoch und zwar cylindrisch, viereckig, konisch, elliptisch etc. baut. Man unterscheidet auch Flaschenöfen mit Verjüngung nach oben und Trichter- oder Kesselöfen mit Erweiterung nach oben, im letztern Fall zweckmäßig von der Gestalt eines halben Eies. Beide Ofenarten werden auch Schneller- oder Fixöfen genannt.
Nach dem Betrieb unterscheidet man Öfen mit periodischem und kontinuierlichem Gang, [* 7] je nachdem man den Ofen nach dem Ausziehen des garen Kalks abkühlen läßt und dann wieder füllt oder rohen Kalkstein ununterbrochen in dem Maß oben aufgibt, wie garer unten ausgezogen wird. Dabei modifiziert sich der Betrieb nach der Beschaffenheit des Brennmaterials. Koks und Kohlenklein, magere Steinkohle etc. schichtet man in abwechselnden Lagen mit dem Kalk und entzündet die Beschickung im untern Teil des Ofens.
Man kann hierbei geringes, billiges Brennmaterial anwenden und erzielt eine gute Ausnutzung der Wärme, [* 8] während freilich der Kalk durch die Asche des Brennmaterials verunreinigt und leicht zum Sintern gebracht wird. Bei dem etwas teuern Betrieb mit besonderer Feuerung kommt der Kalk nur mit der Flamme [* 9] in Berührung, er wird besser, gleichmäßiger, und man kann ihn in größern Stücken brennen, die sich bei der Aufbewahrung weniger leicht löschen. In neuerer Zeit wendet man mit Vorteil Gasfeuerung [* 10] beim Kalkbrennen an. Dieselbe gestattet die Benutzung jeglichen Brennmaterials, vermeidet die lästige Rauchbildung bei Beginn des Brandes, gewährt Ersparnis an Brennmaterial und größere Leistungsfähigkeit und liefert ein gutes Produkt.
[* 4] Fig. 1-3 zeigen einen Kalkofen für periodischen Betrieb. Zum Brennen dient der untere, oben überwölbte Raum von 4 m Höhe. Er besitzt 4 Schürlöcher e e e e mit Rosten für das Brennmaterial (Braun- oder Steinkohle). Der Kalk wird durch die Öffnung b eingetragen, welche man nach der Füllung des Ofens vermauert. Durch d wird der gebrannte Kalk ausgetragen, a ist der Zugang zu dem Raum über dem Gewölbe. Man beobachtet von dort das Austreten der Flamme aus den Gewölbeöffnungen, um nach Erfordernis einzelne derselben durch aufgelegte Steine zu verschließen und die Glut in andre Teile des Ofens zu lenken. [* 4] Figur 2 und 3 zeigen, wie der Ofen eingesetzt wird. Bei jeder Feuerung baut man ein zur bessern Verteilung der Flamme dienendes Gewölbe, und in der Mitte wird ein Stück Holz [* 11] angebracht, durch dessen Verbrennung ein zentraler Schacht zur Leitung der Flamme entsteht. Man feuert in den ersten sechs Stunden schwach und gibt dann allmählich stärkeres Feuer, bis die gelbe Kalkflamme aus den Gewölbeöffnungen
[* 4] ^[Abb.: Fig. 1. Durchschnitt.]
[* 4] ^[Abb.: Fig. 2. Grundriß.]
[* 4] ^[Abb.: Fig. 3. Beschickung.]
[* 4] ^[Abb.: Fig. 1-3. Kalkofen für periodischen Betrieb.] ¶
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hervorschlägt und eine klare Glut im Ofen sichtbar ist.
Als Repräsentant der kontinuierlichen Öfen gilt der Rüdersdorfer [* 12] (Fig. 4 u. 5). Er besteht aus dem Schacht, welcher durch die Futtermauer d und das von dieser durch einen mit Asche oder Schutt gefüllten Zwischenraum getrennte Rauhgemäuer e gebildet wird, und besitzt außerdem eine Umhüllungsmauer c, so daß zwischen dieser und dem Rauhgemäuer ein Raum bleibt, welcher durch Gewölbe in Zellen geteilt ist. Letztere benutzt man zur Aufbewahrung von Material. Während des Ganges des Ofens ist der untere Teil des Schachtes mit gar gebranntem Kalk gefüllt, der durch die vier Zugöffnungen a an der Schachtsohle von Zeit zu Zeit gezogen wird.
Der Schacht hat eine Höhe von etwa 14 m. Etwa 4 m über der Sohle befinden sich die Feuerungen b für Torf und Holz, welche zu drei oder fünf um den Ofen herum angebracht und mit Rost und Aschenfall versehen sind. Um die Arbeiter vor der von dem gezogenen Kalk ausströmenden Hitze zu schützen, ist ein Kanal [* 13] angebracht, durch welchen die Hitze in die Gewölbe gelangt. Der einmal angeheizte Ofen wird so lange im Gang erhalten, bis Reparaturen erforderlich werden. Man verbraucht in diesem Ofen auf 1 Volumen gebrannten Kalk 1,4 Vol. hartes oder 2-2,25 Vol. weiches Holz oder 1,5-2 Vol. Torf. Mit 1 Vol. Braunkohle erhält man 1-1,5, mit 1 Vol. Steinkohle bis 3,5 Vol. gebrannten Kalk.
Die mit Gasfeuerung betriebenen Kalköfen haben bis jetzt hauptsächlich in der Zucker- und Ammoniaksodafabrikation Anwendung gefunden, wo man die aus dem Kalk ausgetriebene Kohlensäure mit den Verbrennungsgasen unter der verschlossenen Gicht ableitet, um sie in dem Fabrikbetrieb zu benutzen. Der Gaskalkofen gleicht in der innern Form etwa einem Rüdersdorfer Ofen, nur sind an Stelle der Feuerungen Gasdüsen angebracht, welche mit einem nahe am Ofenschacht herumgehenden Gaszuführungskanal verbunden werden.
Die Verbrennungsluft tritt durch die noch glühenden Steine unterhalb der Düsen durch die im Boden befindlichen, mit Fallthüren versehenen schrägen Ausziehkanäle ein. An zwei Seiten des Ofens befinden sich Gasgeneratoren, aus welchen das Gas zunächst in Teersammler (zur Abscheidung der Teerdämpfe durch Abkühlung), dann in den erwähnten Gaszuführungskanal tritt. Man braucht auf den gebrannten Kalk nur 50 Proz. Braunkohle. Bisweilen werden auch die Gichtgase aus Hochöfen oder die Wärme aus Koksöfen [* 14] zum Kalkbrennen benutzt, und in neuerer Zeit findet auch der ursprünglich zum Ziegelbrennen bestimmte Ringofen zum Brennen von Kalk Anwendung. Er zeigt den gewöhnlichen Kalköfen gegenüber dieselbe Überlegenheit hinsichtlich der Ausnutzung der Wärme wie beim Brennen der Thonware. Während aber beim Ringofen das zu brennende Material festliegt und das Feuer beweglich gemacht ist, beruht der kontinuierliche Kanalofen auf dem entgegengesetzten Prinzip: das Feuer steht fest, und der Kalk wird auf Wagen demselben entgegengeführt.
Der kohlensaure Kalk verliert beim Brennen an Gewicht über 40 Proz., an Volumen aber nur 10-20 Proz., mithin ist der gebrannte Kalk porös und leichter (spez. Gew. 2,3); reines Calciumoxyd CaO ist weiß, unschmelzbar; der gewöhnliche gebrannte Kalk ist durch Eisenoxyd meist gelblich und durch Verunreinigungen, namentlich mit Silikaten, schmelzbar. Er saugt begierig Wasser auf, erhitzt sich dabei (bis 150°) und zerfällt unter starker Volumvergrößerung und Entwickelung eines laugenartigen Geruchs (er »löscht sich«) zu gelöschtem Kalk (Kalkhydrat, Calciumoxydhydrat, Calciumhydroxyd CaO2H2 ). 100 Teile Kalk erfordern etwa 32 Teile Wasser zur Bildung von Hydrat.
Trockner Kalk absorbiert keine Kohlensäure, aber an der freien Luft absorbiert er allmählich Feuchtigkeit und zerfällt zu pulverigem Kalkhydrat, welches begierig Kohlensäure aufnimmt und sich in kohlensauren Kalk verwandelt. Beim Löschen muß man den Kalk mit mehr Wasser übergießen, als er zur Bindung bedarf (2½-3 Teile), weil er nur in diesem Fall einen voluminösen, zarten Kalkbrei liefert. Dieser fühlt sich fett, schlüpfrig und zäh an, wenn aber der Kalk magnesia- und thonreich war, kurz, wenig geschmeidig, mager. Danach unterscheidet man fetten und magern Kalk. Reiner Kalk gibt mit 2,5 Teilen oder 3,2-3,6 Volumen Wasser das 2,5fache Gewicht oder das 3,2-3,6fache Volumen Kalkbrei (so weit abgetrocknet, daß er Risse bekommt), magerer Kalk aber mit 2-2,5 Volumen Wasser nur das zweifache Volumen Brei. Man sagt daher, fetter Kalk wächst oder gedeiht besser als magerer. 10 Proz. Magnesia machen den
[* 12] ^[Abb.: Fig. 4. Rüdersdorfer Kalkofen (Durchschnitt).]
[* 12] ^[Abb.: Fig. 5. Rüdersdorfer Kalkofen (Grundriß).] ¶
Kalk
(lat. Calcaria, frz. chaux, engl. lime). - Unter dem Namen K. versteht man in der Chemie stets die Sauerstoffverbindungen oder das Oxyd des Calciummetalls, das Calciumoxyd, wie es, allerdings gewöhnlich in unreiner Form, als gebrannter K. in den Handel gebracht wird. Der ungebrannte K., wie er im gewöhnlichen Leben genannt wird, ist kein K., sondern kohlensaurer K., der erst durch Brennen, wodurch er seine Kohlensäure verliert, zu K. wird. Dieser kohlensaure K. kommt in der Natur in sehr verschiedner Form vor, am reinsten als Kalkspat und weißer Marmor, dann als Kreide, Kalkstein, Kalktuff, Kalksinter etc. Aus allen diesen Gesteinen kann man durch Brennen K. erhalten, gewöhnlich geschieht dies jedoch nur aus dem Kalkstein, von dem man wieder verschiedne Arten unterscheidet, so z. B. Urkalkstein, Muschelkalk, Jurakalk, Plänerkalk, Süßwasserkalk etc. -
Die festeren dieser Gesteine werden auch in ungebranntem Zustande als Bausteine benutzt. Wenn Kalkstein in einem geschlossenen Raume, z. B. in einem verstopften Flintenlaufe, geglüht wird, so schmilzt er und bildet nach dem Erkalten eine krystallinische Masse, die nach wie vor kohlensaurer K. ist. Anders gestaltet sich die Sache, wenn die Kohlensäure Gelegenheit hat zu entweichen; sie geht dann mit dem Wassergehalt des Steins beim Glühen fort und hinterläßt den Stein in so veränderter Beschaffenheit, daß er eine mürbe Masse bildet, an Gestalt kleiner und über die Hälfte leichter geworden ist als früher. Es ist nun gebrannter oder Ätzkalk. Das Brennen der Kalksteine geschieht in gemauerten Öfen, nach alter Art mit unterbrochenem Betrieb, sodaß ein Ofen mit Steinen ¶
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und Brennmaterial vollgeschichtet, abgebrannt, nach dem Erkalten geleert und von neuem beschickt wird. Neuere verbesserte Öfen gestatten, da sie ihre Feuerstellen an der Seite haben und daher Flamme und Hitze von da aus in den Ofen hineinschlägt, einen kontinuierlichen Betrieb, sodaß beständig oben Steine eingestürzt werden und unten gebrannter K. herausgezogen wird. Beim Brennen können zwei Mißstände eintreten, indem Portionen der Beschickung zu viel oder zu wenig Hitze erhalten können; dies gibt im ersten Falle tot gebrannten, im zweiten ungaren K., die sich beide schlecht oder gar nicht löschen, sondern als Klumpen oder Grus übrig bleiben. Das Totbrennen besteht in einer teilweisen Schmelzung oder Verglasung des K. und findet nur bei solchen Kalksteinen statt, die unrein sind und noch Thon oder andre Beimengungen enthalten. Solche, beim Löschen unlösliche Stücke sind begreiflich stets schwerer, als die gut gebrannten, und es ist darum rationell, daß der gebrannte K. durchgängig nach dem Maße verkauft wird, da beim Handel nach Gewicht der Ausschuß gerade am teuersten zu bezahlen wäre. -
Der gebrannte K. muß für weitere Versendung in Fässer geschlagen werden; für den Transport auf Eisenbahnen hat man jetzt besondere, mit einem Deckel verschlossene Lowries (Kalktransportwagen). Der gebrannte K. hält sich nicht lange unverändert an der Luft, indem er die ihm beim Brennen entzogene Kohlensäure nebst Wassergehalt successiv aus der Atmosphäre wieder anzieht und dabei endlich, ohne merkbare Erwärmung, in den Zustand eines mürben, trocknen Pulvers übergeht.
Dieser mild gewordene, sog. zerfallene K. hat für einzelne Zwecke Verwendung, ist namentlich als Düngmittel ganz passend, taugt aber nicht mehr zu einem gut bindenden Mörtel. In Benutzung dieser Anziehungskraft dient gebrannter K. häufig als ein sehr wirksames Austrocknungsmittel. Mit Wasser übergossen, schluckt der K. dasselbe bekanntlich mit Begierde ein, bläht sich auf und erhitzt sich so bedeutend, daß anstehendes Holzwerk in Brand geraten kann. Die Erhitzung ist Folge der chemischen Bindung des Wassers; das Calciumoxyd hat Hydratwasser aufgenommen und man hat nun den gelöschten K. (Kalkhydrat, Calciumhydroxyd), dessen Ätzkraft durch das gebundene Wasser nicht gemildert ist; er bildet ein lockeres Pulver.
Man setzt ihm aber allmählich so viel Wasser zu, daß eine dünne Suppe entsteht, die man in die Grube einfließen läßt. Hier gesteht die Masse, wird speckig und nimmt allmählich an Güte zu, da sich immer noch kleine Teilchen nachträglich löschen und aufschließen. Ist K. in der Grube mit einer Sandschicht überdeckt und für Abhaltung der Wettereinflüsse gesorgt, so bleibt derselbe für unbeschränkte Zeit gut und man hat Beispiele, daß in hundertjährigen Gruben noch guter K. gefunden wurde. Je reiner ein K. ist, desto mehr nimmt er Wasser auf und die Masse kann nach dem Löschen dann 2½-3 mal mehr betragen als vorher.
Solcher K. heißt fett; mager dagegen einer, der aus Anlaß vieler fremder Bestandteile nach dem Brennen nicht die rechte Leichtigkeit hat, sich träge löscht, weniger Wasser und also geringe Schwellung annimmt. Fetter K. ist immer Luftkalk, d. h. in Vermischung mit Sand zu Luftmörtel dienlich, während magerer sich zu Wassermörtel eignen kann, im Fall nämlich seine fremden Bestandteile hauptsächlich Thon sind (wenigstens 8-10%, vgl. den Art. Zement). Magerer K. dient nur zu baulichen Zwecken; der reinere fette außerdem noch zu einer Menge andrer Verwendungen in der Technik, teils gebrannt und gepulvert, teils schon gelöscht, als Kalkbrei oder Kalkmilch.
Man gebraucht ihn zum Reinigen des Leuchtgases und zum Raffinieren des Zuckers, bei der Glasfabrikation, zur Darstellung des Chlorkalks und chlorsauren Kalis, der Seifensiederlauge, in der Stearinfabrikation, in der Gerberei als Enthaarungsmittel, zum Wegschaffen von Schwefelsäure aus Lösungen, bei der Weinstein-, Citronensäure- und Essigsäurefabrikation etc. Roher, ungebrannter Kalkstein wird dagegen in der Sodafabrikation, Zementfabrikation und beim Ausschmelzen der Eisenerze als Zuschlag verwendet. -
Reiner Ätzkalk zu chemischen Zwecken wird erhalten durch Glühen von Stückchen weißen Marmors in einem Thontiegel. Der gebrannte K. ist nicht ganz unlöslich in Wasser; er nimmt bei gewöhnlicher Temperatur etwa 1/700 auf. Wird etwas K. in einer verstopften Flasche mit reinem Wasser geschüttelt und bis zum Klarwerden stehen gelassen, so hat man das Kalkwasser (Aqua calcarea) der Apotheker, das deutlich nach K. schmeckt und sich beim Stehen an der Luft fast zusehends mit einem feinen Häutchen von kohlensaurem K. überzieht. -
Gebrannter K., wenn er die erforderliche Beschaffenheit hat, gibt auch ein ausgezeichnetes Schleif- und Poliermittel für Metalle ab. Der hierzu zu verwendende Stein muß rein, besonders sandfrei und zart sein, Thon- und Bittererdegehalt sind unschädlich. Bekannt und beliebt ist in dieser Hinsicht der Wiener K., der in verpichten Flaschen in weite Fernen versandt, aber auch anderwärts nachgemacht wird. Der Putzkalk verliert in längerer Berührung mit der Luft seine Brauchbarkeit, ist daher unter gutem Verschluß zu halten und davon immer nur so viel zu entnehmen, als sofort verbraucht werden soll. Die Stückchen werden rasch zerrieben und das Pulver für Messing mit Öl, für Stahl und Eisen mit Spiritus gemischt. -
Eine besondere Form des kohlensauren K. ist der Kalktuff, Tuff- oder Grottenstein, ein Mineral, das sich aus kalkreichen Gewässern noch fortwährend absetzt und in solchen an Pfählen, Mühlrädern etc. anwächst. Die Schichten, aus denen es gebrochen werden kann, befinden sich immer dicht unter der Oberfläche. Diese gesinterte Masse zeichnet sich durch eine eigentümliche, röhrige, blasige Struktur und blumenkohlartige Oberfläche aus und ist demnach beliebt zur Ausschmückung von Grotten, Aquarien, zu Beeteinfassungen, künstlichen Felspartieen u. dgl. Man bezieht diese Steine meist aus Thüringen, namentlich aus der Gegend von Weimar. - Zollfrei.