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verfahren zur Herstellung von hitzebehandelten Kohlenstoff-Formkörpern
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Das erfindungsgemässe Verfahren ist nun dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der bei der Vorerhitzung aus dem Bindemittel frei werdenden, niedrig siedenden, teerigen Stoffe in der Vorwärmzone kondensiert und als Teer abgeführt wird, während die höher siedenden Bestandteile des Bindemittels während des Backens und Durchwärmens der Formlinge verbrannt werden.
Die Wärmebehandlung von grünen Kohlenstofferzeugnissen, welche aus einem Gemisch hochkohlen- stoffhaltigen Materials und einem organischen Bindemittel in Abwesenheit eines Stützmediums hergestellt werden, wobei die Formlinge in aufeinanderfolgenden Arbeitsstufen durch eine Vorwärm-, Back-, Durch- wärm-und Kühlzone in einer gegen das Behandlungsgut nicht oxydierenden Atmosphäre geführt werden, ist an sich bereits nach der Schweizer Patentschrift Nr. 267508 bekanntgeworden. Bei diesem Verfahren werden die bei der Wärmebehandlung gebildeten Teer erzeugenden Gase bzw. flüchtigen Stoffe mit Hilfe eines nicht oxydierenden Schutzgases zur Gänze aus dem Ofen herausgespült.
Demgegenüber ist beim erfindungsgemässenverfahren ein besonderes Austreiben der beim Vorerhitzen des Bindemittels gebildeten flüchtigen Stoffe nicht notwendig, denn ein Teil dieser niedrig siedenden teerigen Komponenten des Bindemittels wird schon in der Vorwärm zone kondensiert und anschliessend aus dem Ofen abgezogen, während die höher siedenden Bestandteile des Bindemittels während des Backens und Durchwärmens der Formlinge verbrannt werden. Dieses Entfernen der niedrigsiedenden flüchtigen Substanzen in Form von Teer verringert also die vorhandene Menge von flüchtige Stoffe enthaltenden Gasen im Ofen, welche später zur Bildung von Koks in der Backzone und Durchwärmzone des Ofens führen können.
Für das Verfahren gemäss der Erfindung muss das Bindemittel in der Ausgangsmischung in einer solchen Menge vorhanden sein, dass seine Umwandlung zu Koks durch die thermische Behandlung ohne Verziehungen und plötzliches Absinken der Formlinge vor sich geht. Die Korngrössenverteilung in der Mischung muss eine solche sein, dass möglichst dichte Erzeugnisse erzielt werden, wobei die Bindemittel- mengeentsprechend der von den Kohlenstoffpartikeln dargebotenen Oberfläche variiert.
Für den Erfolg des stufenweisen thermischen Behandlungsverfahrens nach der Erfindung ist wesentlich, dass die Formlinge nicht nur im grünen Zustand selbststützend sind, sondern diese Eigenschaft auch während ihrer gesamten Behandlung in Abwesenheit von Einbettungsmaterial oder andern Stützmitteln beibehalten.
Es wurde weiter beobachtet, dass die Formlinge besonders dann deformieren, reissen oder plötzlich absinken, wenn sie im grünen Zustande zu rasch vorerhitzt werden, insbesondere zu rasch durch den Temperaturbereich geführt werden, in welchem das Bindemittel plastisch ist. In diesem Temperaturbereich muss im allgemeinen die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit umso geringer sein, je grösser der Bindemittelanteil in der Formmasse ist bzw. je dicker der Bindemittelüberzug auf den körnigen Teilchen des Gemisches ist. In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn die Geschwindigkeit des Temperaturanstieges in der Vorwärmzone auf 2 - 400C pro Stunde eingestellt wird.
Wesentlich für das Verfahren gemäss der Erfindung ist, Art und Menge des organischen Bindemittels so auszuwählen, dass die Ausgangsmischung plastisch gut verformbar ist, die Formlinge aber genügend fest bleiben, wenn sie der erwähnten temperaturgeregelten thermischen Behandlung unterworfen werden ; sie dürfen in nicht abgestütztem Zustande weder deformieren, noch plötzlich absinken oder reissen.
Als Kohlenstoffkomponente der Ausgangsmischung wird hauptsächlich Anthrazitkohle verwendet, die zur Verminderung ihres relativ hohen Aschegehaltes zweckmässig vorgereinigt wurde. Ebenso kommen Petrolkoks, Koks aus bituminöser Kohle, Pechkoks u. dgl. als Kohlenstoffkomponenten für das Verfahren gemäss der Erfindung in Betracht.
Unter den vielen verwendbaren Bindemitteln werden die aromatischen, organischen Bindemittel und deren Gemische bevorzugt, z. B. Steinkohlenpech, Koksofenpech, Braunkohlenpech und Erdölpech, die einen "Kubus-in-Luft-Schmelzpunkt" zwischen 750C und 150OC, ganz besonders zwischen 1050C und 1200C aufweisen. Unter dem "Kubus-in-Luft-Schmelzpunkt" ist der Schmelzpunkt eines Pechwürfels von 12, 7 mm Seitenlänge zu verstehen, der in einem Luftbad an einem Draht aufgehängt ist und mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit von 50C pro Minute erhitzt wird. In den Bindemitteln können auch handelsübliche Zuschlagstoffe, wie Füllmittel und/oder Plastifizierungsmittel vorhanden sein.
Die Bindemittelmenge schwankt in Abhängigkeit von der Klassierung der Kohlenstoffkomponenten, wobei für ein gröberes Korn geringere Mengen Bindemittel angewendet werden.
So sind beispielsweise Kohlenstoffteilchen aus kalziniertem Petrolkoks oder Pechkoks innerhalb des Bereiches folgender Siebanalysen
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zusammen mit einem oder mit mehreren organischen Bindemitteln,
wie Petrolpech und Kohlenteerpech, die einen "Kubus-in-Luft-Schmelzpunkt" zwischen 750C und 150 C, vorzugsweise zwischen 1050C und 1200C besitzen, verwendbar, wobei das Bindemittel in Mengen zwischen 5 und 25 Gew. -0/0, vorzugsweise zwischen 12 und 20 Gel.-% in den Ansätzen zugegen ist.
Zur Verhütung des Auftretens von Deformationen und plötzlichem Absinken der nicht eingebetteten und nicht gestützten "grünen" Formlinge ist wesentlich, dass die Vorrichtung bei genau kontrollierter Temperaturanstiegsgeschwindigkeit bis zu einer vorbestimmten maximalen Temperatur geführt wird, um im wesentlichen alle tiefersiedenden Bestandteile des Bindemittels zu schmelzen und durch Verdampfung bzw. Zersetzung der flüchtigen Bestandteile das Bindemittel in Koks umzuwandeln. In dieser Vorwärmstufe werden die "grünen" Kohlenstoffgegenstände durch das plastische Temperaturgebiet des Bindemittels geführt und in vorverfestigte, harte Kohlenstoffkörper übergeführt.
In der zweiten Stufe, d. i. die Backstufe, werden die vorerhitzten Formlinge ohne Zwischenkühlung allmählich ansteigend auf eine vorbestimmte maximale Backtemperatur innerhalb einer solchen Zeitspanne gebracht, dass im wesentlichen alle noch vorhandenen flüchtigen Bestandteile ausgetrieben werden bzw. vercracken. In dieser Backstufe steigt die Dichte der Formlinge ohne Einbusse an Festigkeit, ausserdem wird eine gleichmässige Schwindung der Formkörper eingeleitet.
Die nächste Stufe ist ein längeres Erhitzen oder Durchwärmen der Formkörper, d. h. ein Halten der Formlinge auf der maximalen Backtemperatur, wobei der ganze Formkörper eine völlig ausgeglichene Temperatur erlangt. In dieser Durchwärmstufe erhält der Formkörper seine endgültige Härte und Dichte, ausserdem werden Restspannungen durch das Erhitzen beseitigt. Die Dauer dieser Durchwärmbehandlung hängt in gewissem Ausmasse vom Grad der Austreibung flüchtiger Bestandteile und dem Schrumpfungszustand ab, die in den vorhergehenden Behandlungsstufen erhalten werden.
Die Endstufe, das Kühlen, wird so durchgeführt, dass man die Temperatur von der Durchwärmtemperatur allmählich auf eine vorherbestimmte maximale Temperatur absinken lässt, bei der die hitzebehandelten Formlinge ohne Schaden der Einwirkung von Luft ausgesetzt werden können. Die Abkühlung erfolgt unter Vermeidung zu schroffer Temperatursenkungen.
Die besprochenen Behandlungsstufen verlaufen in einer Atmosphäre, die gegenüber den Formkörpern inaktiv ist, sich also mit diesen nicht umsetzen kann.
Bei der erfindungsgemässen Arbeitsweise wird also das Bindemittel vor allem während der Vorerhitzungsstufe zersetzt, wobei im wesentlichen alle tiefersiedenden Bestandteile abdestillieren und das gesamte Bindemittel in Koks umgewandelt wird. In der darauffolgenden Backzone werden alle noch zurückgebliebenen flüchtigen Stoffe entweder abdestilliert oder zu Koks und gasförmigen Produkten der trockenen Destillation gespalten. Die natürliche Aufeinanderfolge dieser Verflüchtigungs-und Verko- kungsvorgänge ergibt dann die einzelnen Zonen mit jeweils festgelegtem Temperaturbereich, wodurch ein Abziehen und/oder Weiterverwenden der verschiedenen sich bildenden Nebenprodukte in dem erfindungsgemäss vorgesehenen zeitlichen Ablauf ermöglicht wird.
Die höhersiedenden Zersetzungsprodukte aus dem Bindemittel bzw. der Koksmasse, die in der Back- oder Durchwärmzone vorwiegend Russ und/oder Koks ergeben, werden in diesen Zonen grösstenteils verbrannt.
Die beschriebene thermische Stufenbehandlung wird vorzugsweise in einem muffelartigen Ofen durchgeführt, der mit den erforderlichen Überwachungs-und Reguliereinrichtungen ausgestattet ist, um die für
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das Verfahren wesentlichen Temperatur- und atmosphärischen Bedingungen zu schaffen. Ein solcher Ofen ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt, wobei verschiedene an sich bekannte Einzelheiten der . Anlage der Einfachheit halber fortgelassen sind.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt eines Muffelofens für das Verfahren gemäss der Erfindung. Fig. 2 ist ein Querschnitt des Ofens nach Fig. 1 und Fig. 3 eine graphische Darstellung, die die Temperaturverhältnisse im Inneren des Ofens wiedergibt.
Der Ofen hat die Form eines langgestreckten Tunnels 10 aus Schamottesteinen ; er ist mit Brennkanälen 12 versehen, die mit Brennern 14 ausgestattet sind.
Der Tunnel 10 besteht aus vier miteinander direkt verbundenen Zonen, nämlich aus der Vorwärm-, Back-, Durchwärm-und Kühlzone, die in Fig. 2 und 3 als Zonen A, B, C bzw. D wiedergegeben sind.
Das Einbringen der Ware in die Zone A und das Ausbringen aus der Zone D erfolgt über Gassperrkammern 15, die mit Türen 16 gegen den Ofentunnel und mit Türen 18 gegen die Aussenluft abgeschlossen sind. Die warentragenden Wagen 20 od. dgl. durchfahren den Tunnel 10, wobei sich der Zeitpunkt ihres Eintrittes und Austrittes nach den Erfordernissen des Verfahrensablaufes richtet.
Beispielsweise wurden 33 x 43 x 30 cm messende (und noch grössere)"grüne"Kohlenanoden in dem beschriebenen Muffelofen unter folgenden thermischen Bedingungen gebacken.
In der Vorwärmzone A wurden die "grünen" Kohlenstoffanoden auf eine Temperatur von etwa 4000C bis 6000C gebracht, um das Bindemittel zu entgasen und in Koks überzuführen. Die Temperatursteigerung betrug dabei 2 - 400C pro Stunde, wobei die tatsächliche Erhitzungsgeschwindigkeit von der Grösse der "grünen" Kohlenanoden, ihrer Herstellungsweise und von der Natur und Menge des angewandten Bindemittels abhängig ist.
Ohne ein Zwischenkühlen wurden die vorerhitzten Kohlenanoden dann durch die Zone B bewegt, in der ihre Temperatur stufenweise auf 800 - 13000C erhöht wurde. Die Geschwindigkeit des Temperaturanstieges in dieser Backzone B ist für den Erfolg nicht so wesentlich wie jene in der Zone A. Indessen wurde ein Temperaturanstieg von 40C bis 500C pro Stunde als zufriedenstellend und praktisch brauchbar gefunden.
Die Kohlenanoden werden nun in die Zone C geführt, in der sie bei der in Zone B erreichten maximalen Backtemperatur 1-20 Stunden gehalten wurden. Bei dieser Durchwärmungsbehandlung wird die ganze Kohlenstoffanode auf gleichförmige Temperatur gebracht, ihre Dichte wird erhöht und Restspannungen im Formkörper werden beseitigt. Dabei findet im wesentlichen ein vollständiges Abgasen und Karbonisieren des Bindemittelkokses und der Kohlenstoffmasse der Anoden statt. Die Dauer der Durchwärmperiode ist im allgemeinen umso grösser, je grösser der Formkörper ist, und verkürzt sich mit ansteigender Durchwärmtemperatur.
Nach derDurchwärmbehandlung werden die Anoden durch die Kühlzone D bewegt, in der ihre Temperatur allmählich auf 2000C - 4000C ermässigt wird, d. i. eine Temperatur, bei der die Anoden in Berührung mit Luft nicht mehr wesentlich oxydieren. Für die Kühlung ist ein Temperaturabfall von 2 bis 500C pro Stunde brauchbar, wobei die tatsächliche Geschwindigkeit vor allem von der durch die Ofenwandung je Zeiteinheit abführbaren Wärmemenge abhängt.
Die Temperatur im Inneren des Ofentunnels 10 muss mit vorbestimmten Geschwindigkeiten vom Eingang zur Vorwärmzone A bis zum Ende der Backzone B allmählich ansteigen, dann über die Länge der Durchwärmzone C im wesentlichen konstant bleiben und schliesslich entlang der Kühlzone D absinken.
Die durch die Verkokung des Bindemittels in der Zone A und B sowie durch Entgasung der Kohlenstoffkomponente in der Zone B entstehenden gasförmigen, flüssigen oder auch festen Produkte (Russ) werden gesammelt und abgeführt.
Die Temperaturen in den verschiedenen Zonen werden durch entsprechende Regulierung und Verteilung der durch die Brenner 14 zugeführten Wärme erreicht und aufrechterhalten. Zusätzliche Wärme entsteht in der Durchwärmzone C durch Verbrennung begrenzter Mengen von Russ, Koks und Gas, die im Ofentunnel 10 erzeugt und zum grössten Teil an den Innenwänden der Ofenkammer in der Durchwärmzone abgelagert werden sowie durch Verbrennen von Russ, der von den erzeugten Ofengase mitgerissen wurde.
Die Regler für die Brennstoffzufuhr sind an der Feuerraumdecke des Ofentunnels 10 angebracht. Die Verbrennungsprodukte aus den Brennern 14 strömen von rechts nach links im Brennerraum 12 um eine Drossel 11 und eine Absaugleitung lla zu einem Kamin.
Der Vorwärmzone A kann die erforderliche Wärme auf verschiedenen Wegen zugeführt werden. So kann man Gemische von heissen Gasverbrennungsprodukten aus den Muffeln 12 und Luft durch Leitungen, die in Zone A eingebaut sind, zirkulieren lassen. Durch geeignete Anordnung dieser Leitungen und durch
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Einstellung des Mengenverhältnisses der heissen Gase zu Luft erzielt man leicht die gewünschte Tempera- turanstiegsgeschwindigkeitund die vorbestimmte maximale Vorwärmtemperatur in dieser Zone.
Das Kühlen der Formkörper in Zone D kann z. B. mit Hilfe von Leitungen, die entlang der Innenwände und/oder des Gewölbes der Kühlzone angeordnet sind und in die ein Kühlmittel bei 21 eintritt und bei 22 austritt, oder durch direktes Einführen eines inaktiven Kühlgases durch Öffnungen im Gewölbe der Kühlzone D bewerkstelligt werden.
Die hauptsächlich in der Vorwärmzone A und im geringeren Grade auch in der Backzone B verdampfenden tiefersiedenden Bestandteile des Bindemittels können in verschiedener Weise abgeführt werden.
Nach einer Ausführungsform wird der Druck in den Kanälen 12 kleiner gehalten als in der Warenkammer 10, so dass die flüchtige Stoffe enthaltenden Ofengase aus dem Ofentunnel 10 durch Öffnungen in der Trennwand in die Kanäle 12 strömen und dort verbrannt oder durch den Kamin abgeführt werden. Je grö- sser die genannte Druckdifferenz zwischen dem Ofentunnel und den Kanälen ist, um so stärker. ist die Strömung der Gase. Druckunterschiede von 0, 0021 x 10-3 bis 0, 00105 kg/cm2 liefern zufriedenstellende Ergebisse.
Die genannten Druckunterschiede kann man dadurch erreichen und regulieren, dass man in der Verbindung zwischen den Kanälen 12 und dem Kamin z. B. Ventilatoren und/oder Strömungsdrosseln oder Regulierschieber einbaut. Solche Regelvorrichtungen können auch an andern Stellen in den Kanälen 12 angeordnet werden, z. B. in der Nähe des Überganges der Backzone B in die Durchwärmzone C.
Ein weiterer Teil dieser tiefersiedenden Stoffe strömt längs des Inneren des Ofentunnels 10 in die kühleren Abschnitte der Vorwärmzone A, in der er an den Ofenwänden und am Boden zu flüssigem Teer kondensiert wird. Boden und Wände des Ofens sind vorzugsweise so konstruiert, dass sich das Teerkondensat in einem oder mehreren Sümpfen unter dem Boden der Vorwärmzone A ansammeln kann. Der Sumpf kann mit Heizschlangen versehen sein, um den Teer beim Ausleeren der Sammelstellen leicht flüssig zu machen. Dieses Ausleeren kann zweckmässig durch mit Dampfmänteln versehene Pumpen besorgt werden.
Ein dritter Teil dieser tiefersiedendenStoffe strömt entlang der Einsatzgutkammer 10 des Ofens in die Zonen B bzw. C, in denen er gecrackt wird, wobei gasförmige Produkte, einschliesslich Wasserstoff, und auch Russ entstehen. Etwas von dem gebildeten Russ lagert sich auf den Kohlenformlingen und an den Wänden, am Gewölbe und auf dem Boden des Ofens ab ; der restliche Russ wird von den Ofengase getragen.
Die Atmosphäre innerhalb des Ofentunnels 10 befindet sich in konstanter Bewegung. In dem Masse, wie die Temperatur der Ofengase ansteigt, strömen die Gase in der Vorwärmzone A und besonders in der Back-und Durchwärmzone B bzw. C vor allem entlang der Seitenwände des Ofentunnels 10 nach oben, von dort quer zum Gewölbe oder Scheitel des Ofentunnels nach innen auf dessen Mittelteil zu, und dann in der Mitte weiter nach unten, wobei sie die freiliegenden Oberflächen der der Wärmebehandlung unworfenen Kohlenstoffgegenstände berühren. Dieser umlaufende Gasstrom erfasst aus den Kohleformlingen entweichende flüchtige Stoffe und reisst diese auf seinem Wege die heissen Seitenwände des Ofens entlang mit nach oben.
Da die für das erfindungsgemässe Verfahren verwendeten organischen Bindemittel bedeutende Mengen flüchtiger Kohlenwasserstoffe und auch geringere Mengen anderer gasförmiger Zersetzungsprodukte erzeugen, wird bei der beschriebenen Zirkulation der Gase in der Backzone B und Durchwärmzone C zumindest ein Teil der mitgeführten Kohlenwasserstoffe mit den relativ heissen Seitenwänden des Ofens in Berührung kommen und dabei in Wasserstoff oder leichtere Kohlenwasserstoffe und Koks gespalten, wobei sich der letztere an den Ofenwänden ablagert. Wenn dieser abgelagerte, sehr harte, Pechkoks ähnliche Koks nicht entfernt wird, wächst die Ablagerung in den Ofentunnel 10 hinein und versperrt den Durchgang der Kohlenstoffkörper durch den Ofen.
Diese Koksablagerungen, eine grössere Menge des von den Ofengase mitgerissenen Russes und ein Teil der Ofengase selbst können nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens dadurch abgeführt werden, dass in jenen Teilen der Kanäle 12, welche an die von Koksablagerungen betroffenen Stellen des Ofentunnels 10 angrenzen, ein über dem Druck innerhalb der Ofenkammer 10 liegender Druck aufrecht erhalten wird. Dieser Druckunterschied bewirkt, dass aus den Kanälen 12 gasförmige, Kohlendioxyd, Wasserdampf und überschüssige Luft enthaltende Verbrennungsprodukte durch die porösen Wände in den Ofentunnel 10 treten, dabei mit dem abgelagerten Koks in Berührung kommen und diesen bei den Betriebstemperaturen in der Back- und Durchwärmzone verbrennen.
Ein für das Verbrennen der Koksablagerungen nicht mehr erforderlicher, aus den Kanälen 12 in den Tunnel 10 eintretender Gas- überschuss fördert die Verbrennung der im Ofen erzeugten Gase und des dort vorhandenen Russes.
Die Menge des durch die porösen Wände der Muffelkanäle 12 in die Ofenkammer 10 tretenden Gases hängt von der Porosität der Muffelwände und von der Menge des zu verbrennenden Kokses und Russes ab.
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Eine Druckdifferenz zwischen den Kanälen 12 und dem Tunnel 10 von 0, 0021 x 10-3 bis 0, 00105 kg/cm2 gewährleistet die Verbrennung aller Koksablagerungen sowie einer beträchtlichen Menge des mitgerissenen Russes und auch einer kleineren Menge der im Ofen erzeugten Gase ohne Oxydationswirkung auf die Kohlenstoffgegenstände.
Die gewünschten Druck- und Oxydationsverhälmisse können durch Schieber 11 oder Ventile V in den Verbindungsleitungen der Kanäle 12 mit dem Kamin eingestellt werden, ferner durch Regulierung der Brenngas- und Sekundärluftzufuhr, durch Einbau von Zwischenwänden in die Kanäle 12 an bestimmten Stellen, oder durch Kombinationen dieser Mittel. Alternativ kann man für die Unterstützung der Verbrennung des Kokses und Russes zusätzlich auch noch Dampf durch intermittierend betriebene Dampfdüsen 30 zuleiten.
Wie aus den bisherigen Darlegungen hervorgeht, wird also im rechten Teil der Kanäle 12 ein Überdruck mit Bezug auf den Druck im Innern des benachbarten Ofentunnels 10 und im linken Teil der Kanäle 12 ein Unterdruck gegenüber dem angrenzenden Ofentunnel 10 aufrechterhalten.
Zusätzlich zu dem bereits beschriebenen Strömungsverlauf neigen die Ofengase auch dazu, von der Zone C entlang dem Ofengewölbe sowohl zu den Zonen B bzw. A, als auch zur Kühlzone D hin zu streichen und dann im unteren Teil der ofenkammer 10 wieder zur Zone C zurückzukehren.
Diese axiale Strömung ist im allgemeinen unerwünscht, insbesondere in der Kühlzone D, weil damit Wärme von der heissen Zone abgezogen und den kühleren Zonen zugeführt wird. Ausserdem wird Russ in die Kühlzone D verschleppt, wo er sich nicht nur auf den Kohleformlingen, sondern auch an den Seitenwänden, am Gewölbe und den Kühlleitungen ablagert und deren Wirksamkeit verringert.
Dieser axialen Strömung wird dadurch begegnet, dass man mit Kohlenstoff nicht-reagierende oder auf diesen nicht-oxydierend wirkende Gase durch das Gewölbe in den Tunnel 10 einführt. Gase für diesen Zweck können auf verschiedenartigen Wegen erhalten werden.
Nach einer Ausführungsform werden heisse Gase aus dem Ofen durch das Gewölbe in der Durchwärmzone C abgezogen, durch eine Reinigungs-und Kühlvorrichtung 17,17a, 17b geleitet, in welcher der mitgerissene Russ entfernt wird, und dann durch Einströmöffnungen in die Zonen A, B und D geleitet.
Dieser Kreislauf kann beispielsweise durch ein Gebläse und einstellbare Ventile geregelt werden.
Nach einer zweiten Arbeitsweise wird Intergas in den Ofentunnel 10 an denselben Stellen, wie sie bei dem ersten Arbeitsvorgang angegeben wurden, eingeführt.
Ein dritter Weg ist bei einer derartigen Betriebsweise des Ofens gegeben, bei welcher die Verbrennungsprodukte in den Kanälen 12 im wesentlichen in inerter Form anfallen und dass man dann einen Teil dieser Gase in ähnlicher Weise wie nach den beiden erstgenannten Methoden in Umlauf bringt.
Die für die Unterdrückung der erwähnten axialen Strömung benutzten Gase sollen nur einen geringen brennbaren Anteil und nicht mehr als 2 Vol. -0/0 Sauerstoff enthalten. Die erforderliche Menge dieser Gase kann mit Hilfe üblicher Strömungsmesser bestimmt werden. Mengen bis zu 5, 664 m3 pro Minute haben eine zufriedenstellende Leistung ergeben.
Die Einführung von Gasen zur Einschränkung, Ausschaltung oder sogar Umkehrung der axialen Strömung kann auf die Temperaturverteilung im Inneren des Ofentunnels einen bedeutenden Einfluss ausüben. So ist es z. B. auf diese Weise möglich, an vielen Stellen entlang der Zone D eine für die gewünschte Abkühlung erforderliche Menge Kühlgas einzuführen. Weiterhin kann durch Kühlgaseinführung in irgendeinem andern Abschnitt des Ofens eine Temperaturregelung bzw. eine Regelung der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit erzielt werden.
Die Regelung der Kühlgaszufuhr kann leicht mittels Schiebern erfolgen, die durch übliche Kontrollorgane geöffnet oder geschlossen werden.
Ausserdem kann man auch nichtreaktive Gase, die aus dem Ofen selbst stammen oder in einem Gaserzeuger gewonnen wurden, unter dem Wagenzug einführen, um an dieser Stelle den Druck zu erhöhen.
Auch kann man sie zum Durchspülen der Schiebebühne oder Schleusenkammern 15 benützen.
So werden z. B. (Fig. 1) nach jedem Einstoss einer Warenpartie in die Vorkammer 15 die Türen 16 und 18 geschlossen. Dann wird die atmosphärische Luft aus dem Vorraum verdrängt, indem man ein inaktives Gas so lange einleitet, bis der Sauerstoffgehalt des Gases in der Einschleuskammer unter etwa 2 Vol. -0/0 gesunken ist. Auf diese Weise werden Explosionen verhindert, wenn die Tür 16 beim Einschie-
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10schlossenen Türen 16 und 18 durch Einleiten von inaktiven Gasen auf einen unter etwa 2 Vol. -0/0 liegenden Sauerstoffgehalt gebracht. Dies kann durch Gasanalyse kontrolliert werden.
Bei einer praktischen Erprobung des Verfahrens gemäss der Erfindung wurden "grüne" Kohlenstoff-
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anodenblöckevon etwa 33 x 43 x 30 cm hergestellt. Das Ausgangsgemisch bestand aus Petrolkoks folgender Siebanalyse (nach Tyler Standard)
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<tb> Pfanne <SEP> 29, <SEP> 4 <SEP>
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anderliegend, auf den Wagen 20 ohne Einbettmaterial,
Kapseln oder andere Stützmittel gestapelt. Die beladenen Wagen wurden nacheinander in einen Muffelofen der oben beschriebenen Art eingeschoben.
Jeder Wagen wurde in die Gasschleusenkammer 15 am linken Ende des Ofentunnels 10 eingebracht. Diese Gasschleusenkammer wurde dann bei gasdicht verschlossenen Türen 16 und 18 mit rückgeführten Ofenga- sen oder inaktiven Gasen aus einem Gaserzeuger durchgespült. Danach wurde die Tür 16 geöffnet und der beladene Wagen 20 in die Vorwärmzone A weitergeschoben. In vierstündigen Intervallen wurden weitere Chargen von"grünen"Anodenblöcken in die Warenkammer 10 in gleicher Weise eingebracht.
Durch das Einschleusen der beladenen Wagen in den Ofen werden Anodenblöcke nacheinander durch die Vorwärmzone A bewegt, in der ihre Temperatur auf annähernd 5500C bei einem Temperaturanstieg von etwa 100C pro Stunde erhöht wurde.
Im Ausmass des Einstosstempos der Wagen 20 werden diese dann durch die Backzone B geführt, in der ihre Temperatur auf annähernd 1100 C bei einem Temperaturanstieg von etwa 400C pro Stunde erhöht wurde.
Anschliessend wurden die beladenen Wagen weiter in die Durchwärmzone C geschoben, in der die Temperatur der Kohlenanoden bei der in der Backzone erreichten Maximaltemperatur von 1100 C 14 bis 24 Stunden gehalten wurde.
Die abschliessende Kühlung erfolgte durch Weiterschieben der Wagen in die Kühlzone D, in der die Temperatur der Anoden allmählich auf etwa 2750C in etwa 33 Stunden bei einem Temperaturabfall von etwa 250C pro Stunde gesenkt wurde.
Die gebackenen Kohlenanoden wurden danach durch die Austragsschleuse 15 ausgebracht, wobei diese, in der gleichen Weise wie bei der Einstossschleuse 15 beschrieben wurde, vor Öffnen der Tür 16 mit inaktiven Gasen ausgespült wurde.
Im Ofentunnel 10 wurde während der gesamten Behandlung eine gegenüber den Kohlenanoden inaktive Atmosphäre aufrecht gehalten. Die fertig gebrannten Anoden waren fehlerlos, insbesondere auch rissfrei und formgerecht. Sie wurden mit Erfolg in einer Elektrolysezelle bei der herkömmlichen Erzeugung von Aluminium benutzt.
Die aus dem Bindemittel und Kohlenstoffmaterial abdestillierten Teersorten sowie Russ und Gase wurden während der Behandlung unmittelbar nach ihrer Bildung ausgeschieden.
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