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Ofen zur Herstellung von Kalkstickstoff.
Die bis jetzt gewöhnlich gebrauchten Öfen zur Herstellung von Stickstonverhindungen durch Überleiten von Stickstoff über Karbid, z. B. zur Herstellung von Kalkstickstoff aus Kalziumkarbid und Stickstoff, bestehen aus einem zylindrischen. wärmeisolierten Gefässe, das an seinem oberen Ende durch einen Deckel geschlossen ist. Solche Öfen weisen mehrere Übelstände auf ; insbesondere verbrauchen sie viel elektrische Energie und erfordern eine
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beruht, dass der Ofen auf eine sehr niedrige Temperatur'gekühlt werden muss, ehe eine neue Beschickung eingebracht werden kann.
Es sind ferner für verschiedene metallurgische und chemische Zwecke elektrische Öfen bekannt, welche eine heb-und senkbare Ofensohle oder eine in der Ofensohle vorgesehene, aus einem heb-und senkbaren Stempel o. dgl. bestehende Beschickungvorrichtung besitzen, die die Beschickung während der Reaktion in Berührung mit den Ofenwänden durch den Ofen hindurchbefördern.
Solche bekannte Ofenkonstruktionen können aber für die Herstel'ung von Kalksticktoff nicht mit Vorteil benutzt werden, indem bei dieser Herstellung einerseits das Karbid derart im Ofen beschickt werden muss, dass der Stickstoff von allen Seiten Zutritt hat, andrerseits das fertige Produkt einen massiven Block bildet, dessen Herausnahme aus dem Ofen unmöglich werden würde, wenn er während seiner Bildung mit den Ofenwänden in Berührung kommt, da er an diesen Wänden infolge der teilweisen Sinterung des Zyanamids fest anhaften würde.
Vorliegende Erfindung betrifft nun einen Ofen mit heb-und senkbarer Ofensohle, der aus einer fest aufgestellten, oben geschlossenen Retorte bestehend, besonders für die Herstellung von Kalkstickstoff bestimmt ist und bequem beschickt und entleert werden kann. Gemäss der Erfindung ist der Ofen zweckmässig als eine glockenförmige Retorte ausgebildet, unter der die heb-und senkbare, die Karbidbeschickung tragende Ofensohle derart angeordnet ist, dass die Beschickung mit den Wänden der Retorte nicht in Berührung kommt, wobei die Ofensohle während der Reaktion gegen die Unterkante der Retorte abgedichtet ist, nach Beendigung der Reaktion dagegen gesenkt wird, um den fertigen Kalkstickstoff aus dem Ofen herauszubefördern.
In der Zeichnung sind in Fig. i und 2 zwei nach dieser Erfindung ausgefÜhrte Öfen in senkrechtem Schnitt dargestellt.
In Fig. I bezeichnet 1 die fest errichtete Kammer, die zweckmässig als eine Glocke oder ein oben geschlossener Zylinder ausgeführt ist. 2 ist die Ofensohle, welche mittels eines hydraulischen Kolbens 3, einer Schraube, Zahnstange o. dgl. heb-und senkbar ist.
Die erforderliche Dichtung zwischen der Unterkante der Kammer 1 und der Sohle 2, wenn sich diese letztere in ihrer höchsten Lage befindet, wird mit Hilfe eines Sandverschlusses oder dgl. bewirkt. Die Kammer 1 ist gemäss der Zeichnung unmittelbar auf dem Fussboden der Fabrik aufgestellt, wobei unterhalb des Fussbodens ein Kanal solcher Tiefe vorgesehen ist, dass die Ofensohle nebst der darauf angebrachten Beschickung unterhalb der Kammer auf einem auf Schienen laufenden Wagen 5 fahrbar ist. Statt eine solche Aufstellung zu benutzen, kann man auch die Kammer l in solcher Höhe oberhalb des Fussbodens anbringen, dass der Wagen 5 auf in dem Fussboden vorgesehenen Schienen unterhalb der Ofenkammer fahrbar wird. Der Wagen 5 kann gegebenenfalls mit der Ofensohle 2 fest verbunden sein.
Ein Zufluss 6 für Stickstoff kann an beliebiger Stelle in der Ofenwand, z. B. im obersten Teil des Ofens, wie in der Zeichnung dargestellt ist, oder auch in der Ofensohle 2 angeordnet sein. Die zur Durchführung der Reaktion erforderliche Erhitzung kann mittels beliebiger elektrischer Heizvorrichtungen bewirkt werden, z. B. durch die in der Karbidmasse in bekannter Weise eingelegte Widerstandsleiter oder durch Lichtbögen in dem freien Raume der Kammer 1 oberhalb der Besckickung oder durch in der Ofensohle vorgesehene Wider-standsleiter. In der Zeichnung ist zu diesem Zwecke in dem freien Raume der Kammer 1 ein Widerstandsleiter 7 vorgesehen, die Erfindung ist aber auf die Verwendung einer solchen Einrichtung nicht beschränkt.
Das Arbeitsverfahren bei dem beschriebenen Ofen ist folgendes :
Die Ofensohle wird auf dem Wagen 5 nach einem an beliebiger Stelle vorgesehenen Beschickungsplatz befördert und dann auf ihr ein Korb oder eine Retorte zur Aufnahme des Karbides angebracht. Dieser Korb oder Retorte kann in bekannter Weise aus einem Behälter 8 aus Eisenstäben, durchlöchertem Blech oder Drahtgewebe bestehen, und wird
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innen gegebenenfalls mit einem Futter 9 aus Pappe oder Papier versehen, um das Herausfallen der Karbidmasse aus dem Behälter oder deren Festbrennen an dem Behälter während der Reaktion zu verhindern.
Nachdem der Behälter 8 mit Karbid beschickt worden ist, wird er auf dem'Wagen 5 unter die Kammer 1 vorgeschoben, worauf die Ofensohle 2 nebst der darauf befindlichen Beschickung mittels des Kolbens 3 in die in der Zeichnung
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und gleichzeitig Stickstoff in den Ofen eingelassen wird, solange die Reaktion dauert. Wenn die Reaktion beendet ist, wird die Stickstoffzufuhr unterbrochen, worauf die Ofensohle 2 nebst dem darauf befindlichen Kalziumzyanamidblocke gesenkt und auf dem Wagen 5 hinwegbefördert wird. Eine neue Ofensohle mit darauf angebrachter Beschickung, welche inzwischen fertiggestellt worden ist, wird jetzt unter die Kammer vorgeschoben und mittels des Kolbens. 3 emporgehoben : worauf der elektrische Strom wieder geschlossen und die Stickstoffzufuhr geöffnet wird, so dass die Arbeit im Ofen praktisch ununterbrochen stattfinden kann.
Der in Fig. 2 dargestellte Ofen unterscheidet sich von dem in Fig. i dargestellten hauptsächlich darin, dass er mit Einrichtungen zur kontinuierlichen Einführung des Karbides in den Ofen in dem Masse, wie die Reaktion fortläuft, versehen Ist. Zu diesem Zwecke ist im obersten Teil des Ofens ein Beschickungstrichter 10 mit einer drehbaren, mit Taschen
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in den Ofen gebracht werden kann. Der genannte Trichter kann selbstverständlich durch andere äquivalente Speisevorrichtungen ersetzt werden. In dem oberen Teile des Ofens ist ein Widerstandsleiter 12 zwecks Heizung des Ofens auf elektrischem Wege vorgesehen. Im Übrigen ist der Ofen im wesentlichen wie der in Fig. i dargestellte ausgeführt.
Die Herstellung von Kalziumzyanamid in dem in Fig. 2 dargestellen Ofen geschieht die folgender Weise : Der Ofen wird zunächt auf eine entsprechende Temperatur durch elektrische Heizung oder durch Verbrennung von Gas oder Kohle erhitzt. Der leere Behälter 8 wird dann auf der Ofensohle : 2 angebracht, der Ofen wird- geschlossen und mit Stickstoff gefüllt,
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auf einmal in den Ofen eingeführt wird, wird dasselbe fast augenblicklich auf die Reaktionstemperatur durch die Wärmestrahlen von den Wänden des Ofens und durch die im Ofen befindlichen elektrischen Heizvorrichtungen gebracht. Bei der Reaktion wird Wärme entwickelt, so dass das Karbid, das in den Ofen eingeführt wird, nachdem die Reaktion begonnen hat, auch unmittelbar durch Leitung von dem darunterliegenden fertigen Kalziumzyanamid erhitzt wird.
Bei passender Regelung der elektrischen Heizvorrichtung kann die Behandlungszeit bei einer Beschickung gegebener Grösse gegenüber einem Ofen nach Fig. i wesentlich reduziert werden, indem die Temperatur höher gehalten werden kann und das Sintern des Materials in diesem Falle keine schädliche Wirkung hat, da das in Reaktion befindliche Material. sich immer in der obersten Schicht der Beschickung befindet. Wenn der Behälter 8 gefüllt ist, wird er durch Hinabsenkung der Ofensohle aus dem Ofen herausgenommen und dann nach einem Kühlraum befördert.
Ein leerer Behälter 8 wird dann auf die Ofensohle gebracht und der Ofen geschlossen, worauf der Prozess wieder beginnen kann, wie oben beschrieben ist : Selbstverständlich kann man, um Zeit zu gewinnen die Ofensohle samt dem darauf befindlichen Behälter nach dem Kühlraum befördern und für die nächste Beschickung eine andere Ofensohle benutzen, welche dann in Bereitschaft gehalten wird, so dass sie sofort nach der Entfernung der fe tigen Beschickung in Arbeits- lage gebracht werden kann.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ofen kann man auch mit Vorteil eine elektrische Heizvorrichtung in der Ofensohle, z. B. in der Form einer in der Oberfläche der Ofensohle eingebetteten schwer schmelzbaren Widerstandsmasse anbringen, so dass das Karbid auch bei der Einleitung des Prozesses durch direkte Wärmeleitung von der Ofensohle erhitzt und die Reaktion dadurch leichter herbeigeführt werden kann.
Die Vorteile, welche durch die vorliegende Erfindung gewonnen werden, - bestehen einerseits in dem Zeitgewinn, welcher dadurch erreicht wird, dass man nicht die Abkühlung des Ofens abzuwarten braucht, ehe eine neue Beschickung eingeführt wird, welche Kühlperiode bei den bis jetzt allgemein verwendeten Zynamidöfen etwa sechs Stunden beträgt, andrerseits darin, dass die Reaktion selbst schneller und mit geringerem Verbrauch von elektrischer Energie durchgeführt werden kann, indem die Wände der Kammer 1 auf der Innenseite bei der Beendigung der Reaktion eine Temperatur von wenigstens I0000 C haben und daher zu der Erhitzung der neuen Beschickung kräftig beitragen können.
Ferner wird die Explosionsgefahr wesentlich verringert, weil der Ofen auch während des Umtausches der Beschickung mit Stickstoff gefüllt gehalten und dadurch das Eindringen von Luft verhindert werden kann. Ferner kann eine zufriedenstellende Wärmeisolierung ohne
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besondere Schwierigkeit vorgesehen werden, indem der Hauptteil des Ofens auch während des Umtausches der Beschickung stillstehend bleibt und somit vollständig in wärme- isolierendem Material eingebaut werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die
Handarbeit gegenüber den bis jetzt in Gebrauch befindlichen Öfen zur Herstellung von
Kalziumzyanamid vermindert und vereinfacht wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
Ofen zur Herstellung von Kalkstickstoff aus Kalziumkarbid und gasförmigem
Stickstoff bei dem eine'fest aufgestellte, oben geschlossene Retorte eine heb-und senkbare 'Sohle besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der zweckmässig glockenförmigen
Retorte die die Karbidbeschickung tragende Ofensohle derart angeordnet ist, dass die
Beschickung mit den Wänden der Retorte nicht in Berührung kommt, wobei die Sohle
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ist, dagegen nach beendeter Reaktion gesenkt wird, um den fertigen Kalkstickstoff aus dem Ofen herauszubefördern.
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Kiln for the production of calcium cyanamide.
The ovens commonly used up to now for the production of Stickstonverhindungen by passing nitrogen over carbide, z. B. for the production of calcium cyanamide from calcium carbide and nitrogen, consist of a cylindrical. heat-insulated vessel, which is closed at its upper end by a lid. Such ovens have several drawbacks; in particular, they consume a lot of electrical energy and require a
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is based on the fact that the furnace must be cooled to a very low temperature before a new charge can be introduced.
There are also known electric furnaces for various metallurgical and chemical purposes which have a furnace base which can be raised and lowered or a charging device which is provided in the furnace base and which consists of a liftable and lowerable punch or the like and which contacts the charge during the reaction with the oven walls through the oven.
However, such known furnace constructions cannot be used to advantage for the production of calcium carbonate, in that on the one hand the carbide has to be loaded in the furnace in such a way that the nitrogen has access from all sides, on the other hand the finished product forms a solid block, the removal of which from the furnace would become impossible if it came into contact with the furnace walls during its formation, since it would adhere firmly to these walls as a result of the partial sintering of the cyanamide.
The present invention relates to a furnace with a furnace base that can be raised and lowered, which consists of a fixed retort closed at the top, is particularly intended for the production of calcium cyanamide and can be conveniently loaded and emptied. According to the invention, the furnace is expediently designed as a bell-shaped retort, under which the raisable and lowerable furnace base carrying the carbide charge is arranged in such a way that the charge does not come into contact with the walls of the retort, with the furnace base against the during the reaction The lower edge of the retort is sealed, but when the reaction is complete, it is lowered in order to convey the finished calcium cyanamide out of the furnace.
In the drawing, two ovens designed according to this invention are shown in vertical section in FIGS.
In Fig. I, 1 designates the fixed chamber, which is expediently designed as a bell or a cylinder closed at the top. 2 is the furnace base, which can be raised and lowered by means of a hydraulic piston 3, a screw, rack or the like.
The required seal between the lower edge of the chamber 1 and the sole 2, when the latter is in its highest position, is effected with the aid of a sand seal or the like. According to the drawing, the chamber 1 is set up directly on the floor of the factory, a channel of such depth being provided below the floor that the furnace base and the loading attached to it can be moved below the chamber on a carriage 5 running on rails. Instead of using such a set-up, the chamber 1 can also be installed at such a height above the floor that the carriage 5 can be moved on rails provided in the floor below the furnace chamber. The carriage 5 can optionally be firmly connected to the furnace base 2.
An inlet 6 for nitrogen can be placed anywhere in the furnace wall, e.g. B. in the uppermost part of the furnace, as shown in the drawing, or in the furnace base 2 can be arranged. The heating required to carry out the reaction can be effected by means of any electrical heating device, e.g. B. by the resistance ladder inserted in the carbide mass in a known manner or by arcs in the free space of the chamber 1 above the filling or by resistor ladder provided in the furnace base. In the drawing, a resistance conductor 7 is provided for this purpose in the free space of the chamber 1, but the invention is not limited to the use of such a device.
The working procedure for the furnace described is as follows:
The furnace base is transported on the carriage 5 to a loading station provided at any point and then a basket or a retort for receiving the carbide is attached to it. This basket or retort can consist in a known manner of a container 8 made of iron rods, perforated sheet metal or wire mesh, and will
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optionally provided on the inside with a lining 9 made of cardboard or paper, in order to prevent the carbide mass from falling out of the container or from sticking to the container during the reaction.
After the container 8 has been charged with carbide, it is pushed forward on the carriage 5 under the chamber 1, whereupon the furnace base 2 and the charge located on it are moved into the position shown in the drawing by means of the piston 3
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and nitrogen is let into the furnace at the same time as long as the reaction lasts. When the reaction has ended, the supply of nitrogen is interrupted, whereupon the furnace base 2 together with the calcium cyanamide block located on it is lowered and transported away on the carriage 5. A new furnace base with a load attached to it, which has meanwhile been completed, is now pushed under the chamber and by means of the piston. 3 highlighted: whereupon the electrical current is closed again and the nitrogen supply is opened so that work in the furnace can take place practically without interruption.
The furnace shown in Fig. 2 differs from that shown in Fig. 1 mainly in that it is provided with means for continuously introducing the carbide into the furnace as the reaction proceeds. For this purpose, in the uppermost part of the furnace is a loading hopper 10 with a rotatable, with pockets
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can be put in the oven. The said funnel can of course be replaced by other equivalent feeding devices. A resistance conductor 12 is provided in the upper part of the furnace for the purpose of electrically heating the furnace. Otherwise, the furnace is designed essentially like that shown in FIG.
The production of calcium cyanamide in the furnace shown in FIG. 2 takes place as follows: The furnace is first heated to an appropriate temperature by electrical heating or by burning gas or coal. The empty container 8 is then placed on the oven sole: 2, the oven is closed and filled with nitrogen,
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is introduced into the furnace at once, it is brought to the reaction temperature almost instantly by the heat rays from the walls of the furnace and by the electric heaters in the furnace. The reaction generates heat so that the carbide introduced into the furnace after the reaction has started is also heated immediately by conduction from the finished calcium cyanamide underneath.
With a suitable control of the electrical heating device, the treatment time for a load of a given size can be significantly reduced compared to a furnace according to FIG Material. is always in the top layer of the load. When the container 8 is full, it is removed from the oven by lowering the oven sole and then conveyed to a cooling room.
An empty container 8 is then placed on the oven sole and the oven is closed, whereupon the process can start again as described above: Of course, in order to gain time, the oven sole and the container on it can be moved to the cooling room and for the next one Load use a different furnace base, which is then kept ready so that it can be brought into working position immediately after removing the completed load.
In the furnace shown in Fig. 2 you can also with advantage an electric heater in the furnace sole, for. B. in the form of a hard-to-melt resistance mass embedded in the surface of the furnace base, so that the carbide can be heated by direct heat conduction from the furnace base even when the process is initiated, and the reaction can thus be brought about more easily.
The advantages that are gained by the present invention consist on the one hand in the saving of time, which is achieved by not having to wait for the furnace to cool down before introducing a new charge, which cooling period for the zynamid furnaces generally used up to now is six hours, on the other hand in that the reaction itself can be carried out faster and with less consumption of electrical energy, in that the walls of the chamber 1 on the inside have a temperature of at least 10000 C at the end of the reaction and therefore to the heating of the can contribute significantly to new loads.
Furthermore, the risk of explosion is significantly reduced because the furnace can be kept filled with nitrogen even while the charge is being exchanged, thereby preventing the ingress of air. Furthermore, a satisfactory thermal insulation can be achieved without
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particular difficulty can be provided in that the main part of the furnace remains stationary even while the load is being exchanged and can thus be completely built into heat-insulating material. Another advantage is that the
Handcraft compared to the ovens currently in use for the production of
Calcium cyanamide is reduced and simplified.
PATENT CLAIMS:
Furnace for the production of calcium cyanamide from calcium carbide and gaseous form
Nitrogen in which a “fixed retort, closed at the top, has a bottom that can be raised and lowered”, characterized in that underneath the appropriately bell-shaped
Retort, the furnace base carrying the carbide charge is arranged in such a way that the
Charge does not come into contact with the walls of the retort, with the sole
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is, on the other hand, is lowered after the reaction has ended in order to convey the finished calcium cyanamide out of the furnace.