AT131585B - Verfahren zur direkten Herstellung von Kalkstickstoff. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur direkten Herstellung von Kalkstickstoff. 



   Bereits bei Beginn der Kalkstickstoffindustrie ist versucht worden, die   Kalkstickstoffbildung   in einer Stufe so durchzuführen, dass in einem Ofen Stickstoff auf erhitzte Carbidbildungs- 
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 stellte, dass durch eine Teilung des Prozesses in zwei Stufen, nämlich in die Carbidbildungsstufe und die Azotierstufe, bessere Ergebnisse erzielt wurden. 



   Es wurde nun gefunden, dass man auch in einer Stufe zu guten Ergebnissen kommt, wenn man so arbeitet, dass für die Carbidbildung Temperaturen von   1600-1900    C nicht überschritten werden. 



   Wenn man bei der Ausführung des Prozesses von Calciumphosphat ausgeht, ist es notwendig, das Reaktionsgemisch zuerst eine Zeitlang auf   1000-1600  C   zu erhitzen, bis der entstehende Phosphor vollkommen ausgetrieben ist. Erst dann wird die Temperatur auf   1600-1900  C   gesteigert und im Anschluss hieran, gegebenenfalls mit einem Haltepunkt bei   1200-900    C, abgekühlt. Falls man diese Temperaturstufe nicht einhält oder die Temperatur steigert, bevor der gesamte Phosphor entfernt ist, ist es unmöglich, das Endprodukt phosphidfrei zu erhalten, denn sobald sich einmal Carbid in Gegenwart von Phosphor gebildet hat, lässt sich das gleichzeitig entstehende   Calciumphosphid   unter keinen Umständen mehr vollständig reduzieren.

   Es ist bereits ein Verfahren bekannt, aus Calciumphosphat und Kohle unmittelbar   Kalkstickstoff herzustellen.   Bei diesem Verfahren wird jedoch bei verhältnismässig niedrigen Temperaturen mit Generatorgas gearbeitet. Das Kohlenoxyd des Generatorgases stört jedoch sowohl die Carbidbildung, die für die   Kalkstickstoffherstellung unbedingt nötig   ist, und wirkt gleichzeitig auf den entstehenden oder entstandenen   Kalkstickstof'zersetzend   ein, so dass nach diesem bekannten Verfahren befriedigende Ergebnisse nicht erzielt werden konnten. 



   Wenn man vom Calciumcarbonat ausgeht. ist es ebenfalls   zweckmässig,   das Carbonat mit der Kohle zuerst bei Temperaturen zwischen   900-1600  C   zu glühen und dann unmittelbar darauf entweder in demselben oder in einem anschliessenden Ofen auf die Carbidbildungstemperatur von   1600-1900  C   zu erhitzen. Man kann auch unmittelbar von bereits gebranntem Kalk ausgehen, doch ist es vorteilhaft, in diesem Falle nicht vollständig gebrannten Kalk zu verwenden, um die nachfolgende Carbidbildung und vor allem die   Kalkstickstoffbildung zu   erleichtern. 



   An die Carbidbildungsstufe wird zweckmässig eine dritte Stufe angeschlossen, indem das erhaltene Produkt längere Zeit bei Temperaturen zwischen 900 und 12000 C gehalten wird, um eine vollständige Stickstoffbindung zu erzielen. Man kann den ganzen Prozess in StickstoffAtmosphäre ausführen, es genügt aber auch. den Stickstoff erst bei Erreichen der Temperatur von 1600  C oder auch während der Abkühlungsperiode bei etwa   12000 C   einzuleiten. 



   Für die   Durchführung   des Prozesses ist es wichtig, ein vollständiges Schmelzen des Reaktionsgemisches zu verhüten, weil sich sonst die gebildeten Carbidpartikelchen zu grösseren Einheiten zusammenschliessen, so dass der Stickstoff dann kaum genügend Angriffsfläche mehr findet. Dieses vollständige Zusammenschmelzen des Carbides wird durch die Einhaltung der 

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 vorteilhaft, von leicht schmelzenden. insbesondere Siliciumverbindungen möglichst freie Kohle zu verwenden. z. B. insbesondere   Torf- oder Schmiedekohle   oder auch Anthrazit oder ähnliche Stoffe. 



   Bei der Ausführung des Verfahrens kann man den Kalkstickstoff in derselben Form gewinnen, in der das Ausgangsmaterial eingebracht wurde. d. h. man kann z. B. bei Ver- wendung von Pulver auch das Endprodukt in Pulverform erhalten, so dass das Mahlen des
Kalkstickstoffs. das bei dem bisher ausgeübten Azotierprozess immer notwendig war. vermieden wird. Man kann die Ausgangsprodukte auch als Briketts oder in ähnlicher Weise   geformt   anwenden, wobei der Kohlenstoff zum Teil als Teer oder ähnlichen bindenden Materialien zugeführt werden kann. Man erhält das Endprodukt dann auch in körniger unmittelbar zur
Düngung geeigneter Form. 



   Beispiele : 
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Temperatursteigerung von   1200   auf 1600  C auf mehrere Stunden verteilt wird. Es wird dann. etwa in 3 Stunden,   auf 18500 C   weiter erhitzt. 1 Stunde auf einer Temperatur von 1850-1870  C gehalten und langsam abgekühlt, wobei die Abkühlung so vorgenommen wird. dass das Reaktionsgut 3 Stunden bei einer Temperatur von 1100-1000  C bleibt. Nach der Erhitzung auf 1600  C waren noch 0, 29% nichtflüchtiger Phosphor als Phosphat und kein Phosphid vorhanden. Das Endprodukt enthielt   19, 380/,   N. von dem ein Teil bereits während der Carbid--   bildung und der grössere   Teil bei der Abkühlung aufgenommen war. 



   Es gelingt auf diese Weise leicht. in kontinuierlichem oder diskontinuierlichem Betriebe in einem   zusammenhängenden   Prozess einen von störenden Verunreinigungen   freien Kalkstickstoff   mit einem Stickstoffgehalt von   19-220/0 zu erhalten.   Die im Abgase enthaltenen Phosphorund Eohlenoxydmengen. die ja nach der Menge des angewandten Spülstickstoffs schwanken. können gesondert verarbeitet werden. So kann z. B. der Phosphor in bekannter Weise auf Phosphorpentoxyd oder Phosphorsäure weiterverarbeitet werden. 



   Die Erhitzungsdauer in den einzelnen Temperaturgebieten ist abhängig von der Wahl der absoluten Höhe der Temperatur : je höher letztere. um so kürzer kann im allgemeinen die Erhitzungsdauer sein, wobei zu berücksichtigen ist. dass tiefere Temperaturen im allgemeinen   gleichmässigere Produkte   ergeben als höhere. 



     2.   Kalkstein und Koks werden fein gemahlen, dann gemischt. wobei auf 71, 4   Teile     Kalkstein 28,   6 Teile Koks kommen, und in Pulverform oder in Presslingen einem Ofen zugeführt. der es gestattet. das Material in genau festgelegten Intervallen und   Temperaturstufen   zu erhitzen. Während des Prozesses, der   kontinuierlich   oder diskontinuierlich   durchgeführt   werden kann, wurde Stickstoff durch den Ofen geleitet. 



   Die Erhitzung geschieht beispielsweise nach folgenden Intervallen : 
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<tb> 
<tb> Temperatur <SEP> Zeit
<tb> 20-1500  <SEP> S <SEP> Stunden-Minuten
<tb> 1500-1600  <SEP> l <SEP> 30
<tb> 1600-17000 <SEP> 1 <SEP> # <SEP> 15
<tb> 1700-18000 <SEP> 5.-
<tb> 1800-1860  <SEP> 3. <SEP> 15
<tb> 1860-1050  <SEP> 1. <SEP> 15
<tb> 1050-1100  <SEP> 5 <SEP> # <SEP> -
<tb> 1100-20  <SEP> 3 <SEP> -.
<tb> Zusammen <SEP> : <SEP> 28 <SEP> Stunden <SEP> 15 <SEP> Minuten.
<tb> 
 



   Die Gesamtreaktion. die von Beginn bis auf 1860  C und wieder auf Anfangstemperatur   zurück nach   der Gleichung :
CaCO3+3 C+N2=CaCN2+3 CO verläuft, lässt sich in folgende Einzelreaktionen zerlegen :
1. Kalkbildung :   GaCO,. =CaO+CO..   



  Nach dein Entweichen flüchtiger Bestandteile aus den Kohlenstoffmaterialien tritt das Brennen 
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 Temperatur durch die Reaktion   CO2+C=i CO   überlagert, so dass wechselnde Mengen von Kohlensäure und Kohlenoxyd den Ofen verlassen. 



  Die Reaktion liegt bei 9500 quantitativ nach der Kohlenoxydseite verschoben : 

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<tb> 
<tb> Temperatur <SEP> Kohlensäure <SEP> Kohlenoxyd
<tb> 550  <SEP> 89% <SEP> CO2 <SEP> 11%CO
<tb> 6500 <SEP> 61, <SEP> 39,
<tb> 800  <SEP> 7, <SEP> 93.
<tb> 



  9500 <SEP> 0 <SEP> " <SEP> J <SEP> 00 <SEP> "
<tb> (Gmelin <SEP> I, <SEP> 3, <SEP> 660).
<tb> 
 
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