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Verfahren zur Herstellung von Calciumcarbid in einem Schachtofen Die
Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Calciumcarbid
aus Kohlenstoff und einem kalkhaltigen Zuschlag in einem Schachtofen.
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Bei einem derartigen Verfahren wird durch Ver-13rennen eines Teils
des in den Schachtofen eingebrachten. vorwiegend aus Kohlenstoff bestehenden Brennstoffs
mit einem sauerstoffreichen Gebläsewind, der über Blasformen in den Feuerraum eingeblasen
wird, die erforderliche Wärme erzeugt. Als Brennstoff wird hierfür im allgemeinen
Koks verwendet. Infolge Bildung einer oder mehrerer Feuerzonen im Feuerraum tritt
hierbei örtlich eine Temperatur auf, die beispielsweise 2200 bis 3000° betragen
kann. Ein in den Ofen eingebrachter kalkhaltiger Zuschlag wird bei dieser Temperatur
flüssig und reagiert dann mit unverbranntem Brennstoff gemäß
unter Bildung einer Carbidschmelze.
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Da, Calciumcarbid, das unter den o'benerwähnten Reaktionsverhältnissen
gewonnen wird, ist, dies inbonderheit durch die Temperatur und das Verhältnis Kalk
zu unverbranntem Kohlenstoff bedingt, mehr oder minder stark mit Kalk verunreinigt.
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Man hat bestrebt zu sein, an der Stelle, wo sich die Reaktion vollzieht,
ein Mengenverhältnis Kalk zu Kohlenstoff aufrechtzuerhalten, das höher ist als das
durch die Reaktionsgleichung ausgedrückte Verhältnis: mit anderen ZYorten, man hat
dafür zu sorgen, daß an jener Stelle stets ein L'berschuß an Kalk vorhanden ist.
Im Falle eines Kalkdefz'its droht nämlich die Gefahr, daß, indem sich unumgesetzter
Kohlenstoff in der Carbidbildungszone anhäuft, Störungen in dem Zustrom des Kalk-Kohle-Gemisches
auftreten, die die Carbidbildung unterbinden.
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Carbid, das man bei Anwendung überschiissdgen Kalks erzeugt, ist stark
mit Kalk verunreinigt. Die Schwierigkeit der Anhäufung nicht verbrauchter Kohle
wird bei dem Verfahren gemäß der deutschen Patentschrift 868 600 durch periodisches
Wegbrennen der nicht verbrauchten Kohle behoben. Das gemäß diesem Verfahren gewonnene
Carbid ist zwar annähernd kalkfrei, aber man hat den Nachteil eines nichtstationären
Verfahrens in Kauf zu nehmen, weil der Carbidbildungsprozeß im Hinblick auf das
erwähnte periodische Wegbrennen wiederholt unterbrochen werden muß, wobei der Feuerzone
vorübergehend eine Menge Sauerstoff zugeleitet wird., die größer ist als die Menge,
die für die eigentliche Carbidbildung erforderlich ist.
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Es wurde nunmehr gefunden, daß man durch Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens obenerwähnte Schwierigkeiten zu beheben vermag. Trotz kontinuierlicher
Zufuhr von Kalk oder eines überschüssigen Kalk enthaltenden Kalk-Kohle-Geinisches
in die Carbidbil@dungszone wird in stationärer Weise letzten Endes ein Calciumcarbiid
erzeugt, dessen Gehalt an freiem Kalk weit geringer ist als der des anfänglich erzeugten
Carbids.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein mit Kalk verunreinigtes
Carbi:d in! Form einer Schmelze erzeugt; man läßt diese Schmelze, wohlgemerkt vor
dem Abstechen, m-it genügend hoch erhitztem Kohlenstoff in Berührung treten, wobei
-der in überschüssiger Menge vorhandene Kalk und der Kohlenstoff unter Bildung von
Carbid miteinander reagieren. Es läßt sich dies in einfacher Weise erzielen, wenn
man die Stelle der Abfuhröffnung derart wählt, daß die erzeugte Carbidschmelze gezwungen
wird, einige Zeit unterhalb der Feuerzonen zu verbleiben; hierdurch unterscheidet
sich das erfindungsgemäße Verfahren von den sonst üblichen Verfahren, bei denen
man die Carbidschmelz:e an einer Stelle abzustechen pflegt, die der Carbidbildungszone
unmittelbar benachbart ist (vgl. beispielsweise die USA.-Patentschrift 2136430,
Fig.l, und die deutsche Patentanmeldung B7942 IV a /12 i, Fig.1, 2 und 3).
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Es hat sich, nämlich erwiesen, daß - vorausgesetzt, daß man über eine
genügend hohe Temperatur in den Feuerzonen verfügt, beispielsweise 2200 bis 3000
° -die von diesen Zonen ausgestrahlte Wärme die gewünschte Wirkung hervorruft, die
darin besteht, daß der in überschüssiger Menge vorhandene Kalk und der Kohlenstoff
so schnell miteinander reagieren, daß
es möglich wird, die Carbidschmelze,
wenn wünscht, kontinuierlich abzustechen.
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Die Erfindung soll an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert werden.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen je einen Längsschnitt einiger Ausführungen
von in schematischer Form gezeichneten Carbidschachtöfen, in denen der beschriebeneVorgang
erfindungsgemäß und selbsttätig erfolgt.
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Der Carbidschachtofen 1 der Fig. 1 läßt einen oberen Ofenteil
A, einen mittleren Ofenteil B und einen unteren Ofenteil C erkennen.
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Der Ofenfeil _4 enthält die Füllvorrichtung 2, die oben mit einem
Verschluß 3 und einer in senkrechter Richtung bewegbarer Klappe ausgestattet ist.
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Der Ofenteil B, d. h. derjenige Teil des Ofens, der zwischen der Füllvorrichtung
und dem mit feuerfestem Material verkleideten, mit Blasformen 13 ausgestatteten
Teil des Feuerraums 12 gelegen ist - der letztgenannte Teil enthält außerdem das
Gestell 11
mit der darin vorhandenen Abstichöffnung 14 -, stellt den eigentlichen
Bunkerraum dar, der so bemessen ist, daß trotz der erwähnten diskontinuierlichen
Beschickung der Füllvorrichtung mit Ausgangsmaterialien ein kontinuierlicher Zustrom
dieser Materialien zum Ofenteil gewährleistet ist.
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Im mittleren Ofenteil B ist ein Trichterrohr 7 angebracht, das diesen
Teil in zwei getrennte Teilräume aufteilt. Es sind dies ein ringförmiger Raum 8
und ein zylindrischer Raum 9; letzterer läuft trichterähnlich in den. eigentlichen
Feuerungstei112 des Ofens aus. Über dem Trichterrohr 7 ist ein Trichter 6 angebracht.
Mit diesem, auf einer waagerechten Achse 5 schwenkbar angeordneten Trichter vermag
man den Inhalt der Füllvorrichtung 2 entweder in den Raum 8 oder in den Raum 9 einzuleiten,
je nach der Stellung des Trichters.
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Weiterhin ist der Ofen mit einem Auslaß 10 ausgestattet, durch den
die bei der Durchführung des Verfahrens entstehenden Gase abgeführt werden.
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Für die Herstellung von Carbi.d unter Verwendung der obenerwähnten
Vorrichtung wird die Füllvorrichtung 2 abwechselnd mit Koks, Kalk oder mit einem
Kalk-Koks-Gemisch beschickt; in der gezeichneten Stellung des Trichters 6 wird bei
Senkung der Klappe 4 die Koksfüllung von 2 in den Raum 8 hinabgleiten. bei Drehung
des Trichters aus dieser Stellung um 180° fällt das aus 2 in den Raum 9.
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Aus dem mittleren Ofenteil B sinkt somit ein aus Kalk oder aus einem
Kalk-Kohle-Gemisch bestehender, von einer ringförmigen Koksschicht umgebener Kern
in den Feuerraum hinab bis in das Gestell-, über Blasformen 13 wird ein sauerstoffreicher
Gebläsewind, der beispielsweise aus mit Sauerstoff angereicherter Luft oder aus
eineng Gemisch aus Sauerstoff und Dampf bestehen kann, zugeleitet. Hiermit wird
der nahe an den Mündungen der Blasformen befindliche Koks verbrannt, wobei Feuerzonen
entstehen, deren Temperatur so hoch ist, daß der Kalk, der sich auf dem Niveau der
Feuerzonen befindet, schmilzt und mit dem Koks reagiert. Die sich bildende Carbidschmelze
sammelt sich im unter den Feuerzonen liegenden, flach ausgebildeten Gestell
11 an.
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Die Blasformen sind etwas schräg nach unten gerichtet, damit sich
die Feuerzonen in waagerechter Richtung ausbreiten. Infolge der sich daraus ergebenden
großen Strahlungsfläche wird der aus festem Koks und Carbidschmelze zusammengesetzten
Füllung des unter den Feuerzonen gelegenen Gestells so viel Wärme zugeführt, daß
diese bewirkt, daß der in der Carlhidsclimelze vorhandene Kalk mit de-,il vorhandenen
Koks weiter reagiert. Weil überdies die Abstichöffnung an einer solchen Stelle verlegt
ist, daß die Carbidschmelze, die eine überschüssige Menge Kalk enthält, von der
Carbidbildungszone an bis an die Abstichöffnung fortwährend der Wärmestrahlung der
Feuerzone unterliegt, läßt sich erzielen, daß zum Schluß eine kalkarint Carbid,chmelze
abgestochen «erden kann.
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Die Vorrichtung der Fig. 1 läßt sich ändern, beispielsweise durch
Anwendung von Blasformen, deren Länge derart ist, daß sich die Feuerzonen ausschließlich
in der 'litte des Fauerraums bilden. In diesen l Falle leitet man dein Raum 8 dien
Kalk oder das Kalk-Koks-Geinisch und dein Raum 9 den Koks zu. Die Stellen, an denen
sich die Carbidbildungszonen herausbilden. liegen. im Zentrum des Feuerraums zwischen
den Mündungsstellen der Blasformen. Die A'bstichöffnung befindet sich bei dieser
Art der Brennstoff-Kal@le-Zuführu.ng in der Mitte oder in der Nähe der Mitte des
Gestellbodens. 1lan hat so die Gewißheit, daß das Carbid iin Gestell der Wirkung
der U'ärmestrahlung der Fetierzollen unterliegt: zudem ergibt sich dann ein möglichst
langer Weg, der sich von den Carbid@bildungszonen all his zur Abstichöffnung hinzieht.
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In schematischer Form wird in Fig. 'Z eine zweite Ausführung des Carhidschachtofens
gezeigt. Bei dieser leitet man sowohl den Brennstoff als auch das Kalk-Koks-Gemisch
einzelnen Schächten zu. So erhalten die mit 1 bezeichneten Schächte eine Füllung
aus Brennstoff, beispielsweise Koks, und es wird, indem man über die Blasformen
3 einen sauerstoffreichen Gebläsewind einleitet, in der Gegend 3a der äußeren Enden
der Blasformen durch Verbrennung des in der Nähe dieser Enden befindlichen Kokses
fortwährend eine hohe Temperatur erzeugt.
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Der Schacht 2 erhält eine Füllung aus Kall:-Koks-Gemisch. Die Temperaturverhältnisse
im Raum 4 zwischen den Feuerzonen 3a. werden dann derart sein, daß sich Carbid in
Form einer Schmelze bildet. Diese sich in dem Gestell 5 sammelnde Carbidschmelze
wird über die Abstichöffnung 6 abgeführt.
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Es ließ sich finit den Vorrichtungen gemäß Fig. 1 und 2 beispielsweise
mit einem Kalk-Koks-Gemisch entsprechend dein Molarverhältnis Ca0 : C = 1 : 2 mit
einem CaO-Überschllß voll 50% ein Carbid herstellen, dessen Carbidgehalt sich auf
etwa 80% belief und das neben Aschenbestandteilen nur 301o CaO enthielt.