DE851055C

DE851055C - Verfahren zur Waermebehandlung von Gut aller Art, insbesondere zum Azotieren von Calciumcarbid

Info

Publication number: DE851055C
Application number: DEB254A
Authority: DE
Inventors: Eduard Dipl-Ing Bornhardt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-10-25
Filing date: 1949-10-25
Publication date: 1952-10-02

Description

Verfahren zur Wärmebehandlung von Gut aller Art insbesondere zum Azotieren von Calciumcarbid Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung von mehl- oder grießförmigem Gut aller Art, wie insbesondere zur Azotierung von Calciumcarbid.
Verfahren zur ununterbrochenen Herstellung von Kalkstickstoff sind an sich bekannt, und zwar ist die heute am meisten gebräuchliche Arbeitsweise immer noch die in sog. Einsatzöfen mit absatzweisem Betriebe.
.lSei der.\nlaerung des Stickstoffes an das Carl,id nach der Formel CaC2 + N2 = CaCN2 + C + 71 WE ist der Prozeß so zu leiten, daß eine bestimmte Temperatur nicht überschritten wird. Erfahrungsgemäß findet die Azotierung bei I000 bis 11000 statt, jedoch kann sie mit Zusatz eines Katalysators auf 700 bis 8000 herabgesetzt werden. Die Frage der Lenkung des Prozesses, und zwar so, daß die Reaktionstemperatur genau eingehalten wird, ist von allergrößter Wichtigkeit, denn infolge der exothermen Wirkung nach Eintreten der Reaktion kann der Prozeß einen rapiden und unheeinflußbaren Verlauf nehmen, und es können Störungen eintreten, die auf die Güte des erhaltenen Kalkstickstoffes großen Einfluß haben.
In den meisten Einsatzöfen ruht das unter Gasschutz eingebrachte mehlförmige Carbid in deren Einsätzen, während der Stickstoff entlang dem durchbrochenen Chamottemantel durch diesen hindurchtritt und durch den in der Carbidfüllung liegenden senkrechten Gaskanal, in welchem auch die Heizelektroden liegen, abzieht.
Diese Ofen haben im Laufe der Zeit viele Wandlungen erfahren, und die Dauer der Azotierung einer Charge, die 30 bis 36 Stunden betrug konnte wesentlich herabgesetzt werden, doch blieben trotz vieler Verbesserungen überstände bestehen, und der Kalkstickstoff fiel immer noch als zusammengesinterter, steinharter Block an, der aus dem Einsatz schwer herauszubekommen war und hohe Brechkosten bei der Vermahlung verursachte. Wie erklärlich, trägt die Kühlung dieser Masse mit bei zur langen Dauer einer Charge.
Die Ursache liegt in der schweren Durchlässigkeit des Carbids in den Einsätzen, in denen es mehr oder weniger zusammengedrückt ruht. Durch inerte Verdünnungsmittel, wie z. B. fertigen Kalkstickstoff, sollte die Durchlässigkeit verbessert und ein Schutz gegen das Zusammensintern geboten werden.
Man hat die Füllmasse auch in Packpapier oder Wellpappe eingewickelt, um ein besseres Durchdringen des Stickstoffes zu bewirken. Verdünnungsmittel drücken aber sehr auf die Wirtschaftlichkeit, und Packpapier und Wellpappe lassen Fehlgase und besonders Wasserstoff entstehen, die sich mit dem Stickstoff vermischen und dessen Wirkung beeinträchtigen.
In den Ofen treten auch oft infolge der ungleichen Durchlässigkeit Wärmestauungen ein, die einerseits infolge des gestörten Ofenganges Carbidnester entstehen lassen, die im Kalkstick,stoff erhalten bleiben und die Ursache des Staubens und der ätzenden Wirkung beim Streuen auf dem Felde sind.
Es ist nun aber auch nicht mehr neu, das Verfahren zur Erzeugung von Kalkstickstoff aus Calciumcarbid und Stickstoff in einem Drehrohrofen durchzuführen. Das aus dem Carbidofen ausfließende, glühflüssige Carbid wird nach zwecksmäßig feiner Verteilung auf beliebige Weise in eine sich drehende Trommel übergeführt, insbesondere hineingeschleudert, wobei es vor oder im vorderen Teil der Trommel im Stickstoffstrom unter Wärmeabgabe erstarrt. Nun erfolgt anschließend mittels durchgeleiteten Stickstoffes von höheren Temperaturen im Zustand der Bewegung die Azotierung.
Bei dieser Durchführung des Verfahrens im Drehrohrofen wird wohl auch von einer Vorwärmung des Rohgutes auf die Zündungstemperatur gesprochen, von dem Einhalten der günstigsten Temperatur von etwa 9000 und schließlich auch von der Abkühlung des Fertiggutes vor Verlassen des Ofens. Die Durchführung eines solchen Verfahrens hat aber niemals eine praktische Bedeutung erlangt und ist nicht durchgeführt' worden. Auch die Schaffung einer Vorwärmzone, einer Brennzone und einer Kühlzone ist in der Drehtrommel nicht möglich, da diese Zonen nicht voneinander getrennt sind und unmittelbar ineinander übergehen.
Demgegenüber ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das zu behandelnde Gut beim Durchwandern des Ofens auf einer gasdurchlässigen Unterlage ruht, durch welche das hindurchgeleitete Gas oder die Luft in eine unendliche Vielzahl von Teilströmen zerlegt wird, diu das Aufgabegut hauchartig durchdringen und umspülen, in der Schwebe halten und transportieren. Mit einem derartigen Verfahren wird der Technik ein ganz neuer Weg gewiesen, hochwertigen Kalkstickstoff zu erzeugen sowie die Leistung des Ofens zu erhöhen und die Kosten für das Fertigfabrikat erheblich herabzusetzen. Der zugeführte Stickstoff soll also nach dem Verfahren durch Anwendung einer gasdurchlässigen Unterlage, auf der das Gut ruht, in eine Vielzahl von Teilströmen zerlegt werden, die nun dieses Aufgabegut durchdringen und flächenhaft und hauchartig umspülen. Auf dieser gasdurchlässigen Unterlage erfolgt die Umwandlung des Gutes zu Kalkstickstoff, der alsdann über die Kühlzone nach dem Auslauf des Ofens gefördert wird.
Das Gut durchläuft also in dem Ofen drei ineinander übergehende Zonen, wobei deren Temperatur durch eine elektrische Widerstandsheizung geregelt werden kann. Der zur Behandlung des Gutes dienende Ofen selbst kann mannigfach ausgebildet sein. Im vorliegenden Beispiel ist er als geradliniger Tunnelofen gedacht, durch den das auf der gasdurchlässigen Unterlage ruhende Gut geleitet wird. Diese Unterlage wird nachArt einerSchüttelrinne angetrieben, sie bewegt mit einstellbarer Geschwindigkeit das Gut nach dem Ofenauslauf.
Die gasdurchlässige Unterlage selbst, auf der das Aufgabegut liegt und durch die das Gas oder die Luft in eine unendliche Vielzahl von Teilströmen zerlegt wird, hat zweckmäßig eine rinnenförmige Form mit porösem Boden, z. B. aus porösen Platten oder Filtersteinen. Die drei Zonen des Ofens, also die Vorwärmtzone, die Brennzone und die Kühlzone, sind zweckmäßig durch Zwischenwände voneinander getrennt, die nur den Gutdurchgang frei lassen.
Außer der geradlinigen Form kann der Ofen aber auch als kreisartiger Tunnelofen mit im Kreise geführter gasdurchlässiger Unterlage ausgebildet sein, die das Gut mit Hilfe eines Gases mit regelbarer Geschwindigkeit der Austragsschleuse zuträgt.
Die gasdurchlässige Unterlage kann auch zur Herabsetzung der Antriebskraft eine Neigung von I bis 30/0 aufweisen, und bei dem kreisartig ausgebildeten Tunnelofen kann die Rinne mittels Zahnkranzes, mehrfachen Vorgeleges und regelbaren Motors in weiten Grenzen regelbar angetrieben werden. Dabei erfolgt die Abdichtung des Tunnels gegen die Außenluft durch Sand- oder Wassertassen.
Die Zeichnung veranschaulicht eine heispielsweise Ausführungsform zur Ausübung der Erfindung.
Abb. I zeigt eine gerade Tunnelrinne im Längsschnitt, Abb. 2 die gleiche Tunnelrinne im Querschnitt, Abb. 3 die gasdurchlässigen Platten im Grundriß, Abb. 4 einen Querschnitt durch die Platten der gasdurchlässigen Unterlage und Abb. 5 die Tunnelrinne in kreisförmiger Gestalt im Grundriß.
Der im ersten Beispiel gezeigte Ofen a ist nach den Abb. I bis 3 ein geradliniger Tunnelofen, der aus drei unmittelbar miteinander verhundenen und ineinander übergehenden Zonen besteht, und zwar aus der Vorwärmzone b, der Azotierzone c und der Kühlzone d. Die leiden ersten Zonen b und c sind durch die Zwischenwand f und die beiden folgenden durch die Wand g voneinander getrennt. Diese Zwischenwände f und g lassen nur den Gutdurchgang frei, während die Kühlzone d an ihrem Ende durch eine Schleuse ii abgeschlossen ist.
An der Einlaufseite dieses Ofens a ist ein Vorwärmer mit Mischtrommel i angeordnet, der das Gut. Carl>itl und Katalysator aus dem Behälter k zufließt. Dieses Gut wird in der Mischtrommel i gemischt und mit den Abgasen aus der Vorwärmzone vorgewärmt. Es fällt dann über eine Schurre auf die Tunnelrinne m, die es durch die drei Zonen b, c und d nach dem Ofenauslauf hin befördert.
In der Kühlzone d wird der 8000 heiße Kalkstickstoff zur Vermeidung von Rückbildung durch zunächst mäßig warmen und zuletzt kalten Stickstoff gekühlt, so daß er nach Durchgang durch die Schleuse h in den gemauerten Austragskopf fällt und in diesem noch eine Nachkühlung durch Luft erhalten kann.
Die Tunnelrinne m ist auf Rollen p gelagert, wie die Abb. 2 und 3 erkennen lassen. Im vorliegenden Beispiel wird sie nach Art einer Schüttelrinne 1 angetrieben. Die Tunnelrinne besteht aus mehreren aneinandergesetzten kastenförmigen Behältern, deren Deckel als gasdurchlässige Platten oder Filtersteine ausgebildet sind. Diesen kastenförmigen Behältern wird Stickstoff zugeführt, der für die Vorwärmzone bis auf etwa 6000 und für die Azotierzone bis auf Reaktionstemperatur, also auf etwa 800°, erhitzt wird. Der Stickstoff wird in die kastenformigen Behälter der Tunnelrinne m durch für die drei Zonen gesonderte Rohranschlüsse o geleitet, fließt aufwärts durch die gasdurchlässigen Filtersteine und durchdringt und umspült das auf diesen Filtersteinen ruhende Gut hauchartig.
Die Azotierung von Calciumcarbid erfolgt zumeist hei einer Temperatur von I000 bis 11000.
Durch Zumischung eines Katalysators kann diese Temperatur jedoch bis auf etwa 700 bis 8000 erniedrigt werden. I)ies wird erreicht durch Zumischung von Calciumchlorid. Wenn dieses Gemisch in der Vorwärmzone b bis auf etwa 6000 erhitzt wird, hraucht die Temperatur in der Azotierzone nur um etwa 100 bis 2000 erhöht zu werden. Diese Steigerung ist leicht durch eine elektrische Widerstandsheizung an der Decke der Azotierzone c zu erreichen, und zwar durch Ein- oder Ausschaltung eines Teils derselben. Durch ist die Regelung der Temperatur in der Azotierzone c unbedingt gesichert, so daß bei gewissenhafter Wartung ein unheeinflußl)arer Verlauf des chemischen Prozesses mit Sicherheit vermieden wird.
In den Ahh. 2 und 3 ist noch die Lagerung der Rinne m im Querschnitt in etwas vergrößertem Maßstab dargestellt. Die einzelnen Platten werden zweckmäßig überlappt aneinandergesetzt, um die ganze Riiiiie an den Trennfugen abzudichten und ihr durch diese Verklammerung einen besseren Halt zu gehen.
Der in Abl). 5 gezeigte Tunnelofen r ist in gleicher Weise ausgehildet wie der geradlinige Tunnelofen in den Abb. I bis 4. Er weist nur einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die in diesem Fall kreisartig gehaute Tunnelrinne s wird im Kreise geführt und trägt, von Zahnkranz und Ritzel angetrieben, das Gut durch die drei Zonen t, u und v mit regelharer Geschwindigkeit nach dem Auslauf x des Ofens r. Diesem Auslauf x wird das fertige Gut durch einen Abstreicher w zugeführt. Einlauf und Auslauf liegen bei diesem Ofen nebeneinander.
Ebenso kann das Gut durch eine Mischtrommel aufgegeben werden oder aber durch zwei hintereinander angeordnete Eintragsschleusen y und Mit der Durchführung des Verfahrens sind recht beachtliche Vorteile verbunden. Vor allem findet die Azotierung auch hier im Zustand der Bewegung statt, Auflockerung des Gutes durch den Stickstoff und gegehenenfalls die stoßweise Bewegung durch den Antrieb. Damit sind die Vorbedingungen für einen sicheren und ununterbrochenen Betrieb gegeben.
Es ist bekannt, daß mehl- oder grießförmiges Gut, wenn es auf einer geneigten Unterlage aus porösen Platten mit Luft oder Gas durchblasen wird, wie Wasser die Rinne abwärts fließt. Die chemische Wirkung des Durchblasens mit Gas wird am besten erklärbar durch die Tatsache, daß das Gut auf der Unterlage eine wogend aufgeblähte Masse, in sich zusammenhängend, darstellt, aller der aber kein Staub sichtbar wird.
Das Verfahren der Erfindung arbeitet daher staubfrei, und der chemische Prozeß muß bei dem gekennzeichneten Zustand von Gas und Gut schnell und sicher und mit geringstem Wärmeverbrauch verlaufen. Das Verfahren läßt sich bei Lagerung zu ebener Erde durch Schaulöcher, Thermometer usw. gut überwachen, so daß ein sicherer Betrieb gewährleistet werden kann.
Das vorliegende Verfahren kann auch dazu dienen, andere Stoffe, wie z. B. Kalk, Dolomit, Magnesit und Gips, zu brennen. Auch das Alrösten von Schwefelkies, Zinkhlende usw. kann in Frage kommen, wie auch die direkte Reduktion von Eisenerzen zu metallischem Eisen.

Claims

PATENTANSPRUCHE: I. Verfahren zur Wärmebehandlung von Gut aller Art. inshesondere zum Azotieren von Calciumcarbid, in einem aus einer Vorwärmzone, einer Brennzone und einer Kühlzone hestehenden Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß das zu behandelnde Gut beim Durchwandern des Ofens auf einer gasdurchlässigen Unterlage ruht, durch welche das hindurchgeleitete Gas oder die Luft in eine unendliche Vielzahl von Teilströmen zerlegt wird, die das Aufgabegut hauchartig durchdringen und umspülen, in der Schwebe halten und transportieren.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut in dem Ofen (a) drei ineinander übergehende Zonen (b, c, d) durchläuft, wobei deren Temperatur durch elektrische Widerstandsheizung geregelt wird.
3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen (a) zur Behandlung des Gutes als geradliniger Tunnelofen ausgebildet ist, durch den das auf einer gasdurchlässigen Unterlage (m) ruhende Gut nach Art einer Schüttelrinne (1) bewegt und mit einstellbarer Geschwindigkeit nach dem Ofenauslauf befördert wird.
4. Vorrichiturig zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen I und 2, gekennzeichnet durch eine rinnenförmige Unterlage (in) mit porösem Boden, z. B. aus porösen Platten oder Filtersteinen.
5. Vorrichtung zur Ausübung Ides Verfahrens nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Zonen (b, c, d) durch Zwischenwände voneinander getrennt sind, die nur den Gutdurchgang frei lassen.
6. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens, nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen als kreisartiger Tunnelofen (r) mit im Kreise geführter gasdurchlässiger Unterlage (s) ausgebildet ist, die das Gut mit Hilfe eines Gases mit regelbarer Geschwindigkeit der Austragsschleuse zuträgt.
7. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gasdurchlässige Unterlage (m) bei dem geradlinigen Tunnelofen (a) zur Herabsetzung der Antriebskraft eine Neigung von I bis 30/0 aufweist.
8. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (s) bei dem kreisartig ausgebildeten Tunnelofen (r) mittels Zahnkranzes, mehrfachen Vorgeleges und regelbaren Motors in weiten Grenzen regelbar angetrieben wird.
9. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung des Tunnels gegen die Außenluft durch Wasser- oder Sandtassen erfolgt. ~~~~~~~~ Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 3I2 934, 593 990, 744 279.