DE102820C - - Google Patents
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Classifications
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Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
Die vorliegende Erfindung betrifft die CaI-ciumcarbidfabrikation
und hat ein Verfahren und einen Apparat zum Gegenstande, durch den die Carbidbildung auf einer für den
Handel geeigneten Grundlage ausgeführt werden kann, d. h. mit solcher Arbeitsersparnifs
und in einem solchen Umfange, dafs sie gewerblich verwerthbar wird.
'Das Verfahren besteht darin, dafs der rohe Kalkstein einer'Anzahl auf einander folgender
Arbeitsvorgänge unterworfen wird, bei denen gewisse Verunreinigungen aus dem Kalkstein
ausgetrieben werden, worauf dann das noch heifse Product mit zerkleinertem Koks in
Gegenwart von Gas oder anderem kohlenwasserstoffhaltigen
Brennstoff zwischen den Polen eines elektrischen Stromkreises gemischt wird, wodurch sich die Verbindung des
Kohlenstoffes des Koks mit dem Calcium des Kalksteines und infolge dessen die Carburirung
des Calciums des Kalksteines ergiebt. Die chemischen Reäctionen, durch die der Kohlenstoff
des Gases mit dem Kalk in Verbindung tritt, ändern sich je nach der chemischen Zusammensetzung
des verwendeten Gases. Es eignet sich hierzu gewöhnliches Leuchtgas. Wenn ein Ueberschufs an Kohlenstoff in
Form von Koks vorhanden ist, so verbindet sich der durch die Zersetzung des Kalkes in
dem elektrischen Ofen frei gewordene Sauerstoff mit dem Kohlenstoff zu Kohlenstoffmonoxyd
und etwas Kohlensäuregas und ferner durch die hohe Temperatur zu einer geringen Menge Acetylen. Das vom Sauerstoff befreite
Calcium verbindet sich mit dem Ueberschufs an Kohlenstoff, wodurch das Calcium carburirt
wird.
Der Apparat besteht zweckmäfsig aus einem
Ofen, in dessen oberer Kammer der rohe Kalkstein am besten durch ein brennbares Gas
calcinirt wird, doch kann derselbe, um ihn zu calciniren, auch auf mechanischem Wege mit
einer genügenden Menge Koks gemischt und Druckluft zur Erleichterung der Verbrennung
eingeführt werden. Diese Calcinirkammer mündet mit ihrem unteren Ende in eine zweite oder Schmelzkammer, in welche der
calcinirte Kalkstein durch sein Eigengewicht fällt, und in deren Wandungen Bestandtheile
eines elektrischen Stromkreises bildende Elektroden angeordnet sind. In den calcinirten
Kalkstein wird, während er sich in der zweiten Kammer befindet, pulverisirter Koks in entsprechender
Menge mittelst Druckluft oder eines brennbaren Gases eingeprefst, wobei
dieses selbst als Träger für die Kokstheilchen dient und sein Druck die nöthige Gewalt zum
Einverleiben der Theilchen in die calcinirte Kalksteinmasse ausübt. Die auf diese Weise
innig mit dem Kalkstein gemischten pulverisirten ■Kokstheilchen dienen als Leiter für den elektrischen
Strom, während die Kalktheilchen den Strom aufhalten und ihm Widerstand leisten,
wodurch eine starke Hitze erzeugt und aufrecht erhalten und die Masse weifsglühend
gemacht wird. Das als Träger für den eingeblasenen pulverisirten Koks dienende Gas
wird dabei ebenfalls verbraucht und erhöht
die Hitze, indem es gleichzeitig beständig brennbare Bestandtheile zuführt.
Aus Vorstehendem ergiebt sich als Kennzeichen für das vorliegende Verfahren, dafs
der Kalkstein ununterbrochen beeinflufst wird und während seiner Behandlung niemals erkalten
kann. Ein weiteres Merkmal ist die Zusammenwirkung des elektrischen Stromes und des massigen und gasförmigen Brennstoffes
als Heizmittel für den Kalkstein, wobei letzterer stark mit Kohlenstoff gesättigt wird,
und zwar mit einem solchen Kostenaufwand und mit einer solchen Geschwindigkeit der
Arbeitsvorgänge, dafs eine gewerbliche Ausübung des Verfahrens lohnend wird.
Die bei Ausübung des Verfahrens benutzte apparative Einrichtung ist in den Zeichnungen
in ihrer zweckmäfsigsten Ausführungsform veranschaulicht, und zwar ist Fig. ι eine Schnittansicht
des Apparates und eines Theiles der Zuführungsvorrichtung, Fig. 2 eine Ansicht des
Apparates unter rechtem Winkel zu Fig. 1, wobei die Schmelzkammer des Ofens im Schnitt
gezeichnet und auswechselbar und in zweifacher Anzahl vorhanden ist, . Fig. 3 eine
Schnittansicht der Fig. 2 nach 3-3, Fig. 4 ein senkrechter Schnitt durch die Schmelzkammer
und Fig. 5 ein unter 5-5 (Fig. 1) geschnittener Grundrifs.
Bei Ausübung des Verfahrens unter Benutzung dieses Apparates wird die Kammer 6
mit zerkleinertem Kalkstein gefüllt, der mit Koks oder anderem festen Brennstoff in
solchem Verhältnisse gemischt wird, wie zur hochgradigen Erhitzung und Röstung des
Kalksteines nöthig ist. Die Kammer ist an ihrer Unterseite mit Düsen 7 zur Einführung
der Druckluft versehen; die Wände' dieser oberen Kammer werden von Säulen 8 getragen,
zwischen denen der Schienenstrang. 9 angeordnet ist, auf dem sich die untere oder
Schmelzkammer 10 des Ofens bewegt, die zu diesem Zwecke mit Rädern 11 versehen ist.
Um diesen der gröfsten Hitze ausgesetzten Untertheil des Ofens im Bedarfsfalle rasch, ausbessern
zu können, verwendet man zweckmäfsig einen doppelten Satz desselben (Fig. 2
und 4), die beide mit Rädern auf dem Schienenstrange laufen und oben durch die
Platte 12 verbunden sind,, welche als Absch.lufs für das in der Kammer 6 befindliche Material
beim Wegziehen des einen der Untertheile und Einschieben des anderen unter die obere
Kammer dient.
Die Innenwandungen der unteren Kammer werden durch die Bekleidungen 13 und die
Elektroden 14 hergestellt, welch letztere die Pole, eines durch die abgebrochen gezeichneten
und mit einer elektrischen Stromquelle verbundenen. Drähte 15 angedeuteten elektrischen
Stromkreises bilden. Oben kann die Kammer 6 mit einer einstellbaren Klappe iö'versehen und
mit einer seitlichen Oeffnung an ein Ablafsrohr 17 zum Auslassen der durch die Verbrennung
des Kalksteines frei gewordenen Gase angeschlossen sein. Die Aufsenwandungen und Bekleidungen des Ofenuntertheiles'
werden von aus Cylindern hergestellten Zuleitungsöffnungen durchbrochen, von denen
jede nochmals in eine Anzahl länglicher Oeff- '. nungen 18 eingetheilt ist. Die Anordnung
dieser Cylinder ist aus Fig. 4 und 5 ersichtlich, welche die Durchbrechungen der Wandungen
zu je vier in verschiedenen Höhenlagen und vier waagrechten Reihen zeigen, wobei jede Reihe durch Zweigrohre mit einem
Zuleitungsrohre verbunden ist, welches nach dem Hauptrohr ig führt.
In Fig. 5 ist eines dieser Zuleitungsrohre 20 mit den Zweigrohren 21, 22, 23, 24 versehen
dargestellt, während von den übrigen Zuleitungsrohren die Mündungen im Schaft 25
des Hauptrohres 19 zu sehen sind. An das Hauptrohr 1 9 schliefst sich oben der Rumpf 26
an, in welchem sich die auf der Hohlwelle 28 sitzende Schnecke 27 dreht, wobei die durch
die Kegelräder 29, 30 gedrehte Welle dazu dient, Gas in das Hauptrohr 19 einzulassen.
Der Boden 3 ι des unteren Ofentheiles 10 kann mit einem Rad 32 auf der zwischen den
Schienen 9 angeordneten Schiene 33 laufen und auf diese, Weise leicht entfernt werden,
wenn man einen Zugang zum Untertheile der Schmelzkammer haben will.
Die Wirkungsweise des Apparates bei Ausübung des Verfahrens ist wie folgt: Zerstampfter
oder zerkleinerter Kalkstein und eine entsprechende Menge Koks oder anderen festen
Brennstoffes werden in die Kammer 6 gefüllt, 1 wobei sich der bewegliche Untertheil zweckmäfsig
in einer solchen Stellung befindet, dafs die Platte 12 die untere Oeffnung der genannten
Kammer verschliefst. In dieser Kammer wird der Kalkstein geröstet und dann der Untertheil
des Ofens so. verschoben, dafs eine der Schmelzkammern mit der Kammer 6 in Verbindung
gebracht wird, worauf der gebrannte Kalk in sehr heifsem Zustande durch seine Schwere in die untere Kammer fällt. Hierdurch
wird das Material zwischen die Elektroden gebracht, worauf das den Kohlenstoff
zuführende Material in Form von fein pulverisirtem Koks eingeführt wird, welches im
Rumpf 26 abwärts gleitet und von dem durch das Rohr 28 unter hohem Druck einströmenden Gase erfafst wird. Letzteres dient demnach
als Träger für den Koksstaub, um denselben durch die Oeffnungen der Zuleitungsrohre zu pressen und mit dem Kalkstein innig
zu vermischen. Der jetzt in Wirkung gesetzte elektrische Strom findet an den Molecülen des
pulverisirten Koks einen mehr oder weniger
vollkommenen Leiter, je nach der besonderen Anordnung dieser Molecule in Bezug auf die
in Behandlung befindliche Masse. Der eine geringe Leitfähigkeit besitzende Kalkstein leistet
dem Durchdringen des elektrischen Stromes 1 Widerstand, wodurch eine fast unendliche Anzahl
Bogen entsteht, welche Hitze erzeugen und die Masse stark weifsglühend machen. Der vermengte Koks bildet nebst seinem gasförmigen
Träger ebenfalls Heizkörper, so dafs eine intensive Hitze erzeugt wird, welche die
Reduction des stark carburirten Kalksteines in eine geschmolzene Masse rasch bewirkt; letztere
kann durch das Zapfloch 34 im Boden der Kammer abgelassen werden.
Es ist ersichtlich, dafs nach vorliegendem Arbeitsverfahren nicht nur ein hoher Nutzeffect,
sondern auch eine grofse Ersparnifs erzielt wird, da sämmtliche entwickelte Hitze ausgenutzt
wird. Der durch sein Eigengewicht in die untere Kammer gelangende Kalkstein erreicht den Untertheil der Kammer in einem
hoch erhitzten Zustande; hier wird er nun der Einwirkung des elektrischen Stromes ausgesetzt,
wodurch er die Hitze behält, während andererseits die beim Schmelzen vermöge der Zusammenwirkung
des elektrischen Stromes und der Verbrennung des festen und gasförmigen Brennstoffes erzeugte Hitze nicht vergeudet
wird, sondern im Gegentheil die Zunahme der Temperatur beim Hinaufsteigen durch die rohe
Kalksteinmasse fördert und hierdurch die Heizkraft beibehält.
Ein weiterer sehr wichtiger Punkt der vorliegenden Erfindung besteht in der fortlaufenden,
geregelten und wirksamen Zuführung und Einverleibung des Verbrennungsmittels zur
Kalkmasse in der Schmelzkammer.
Man ist bisher auf Schwierigkeiten gestofsen, wenn man es unternahm, auf mechanischem
Wege Kalkstein mit staubförmigem Koks zu mischen und das Calcium des Kalkes in Calciumcarbid
zu verwandeln, da es schwer war, eine regelmäfsige und gleichförmige Einführung des Kalkes zwischen die Pole des elektrischen
Stromes zu erlangen. Da der Kalk eine sehr geringe Leitungsfähigkeit besitzt, so leistet er
dem Durchfliefsen des elektrischen Stromes insofern einen Widerstand, als er eine schlackenartige,
nur schwer zu entfernende Masse bildet, wodurch der Arbeitsvorgang sehr verlangsamt
und manchmal eine gänzliche Unterbrechung bis zum Reinigen des Ofens verursacht wurde.
Die besondere Einrichtung des Apparates macht eine Ergänzung seiner Bestandteile verhältnifsmäfsig
leicht und die Wiederbeschickung des Ofens leicht ausführbar.
Wenn nach vorliegender Erläuterung als zweckmäfsigstes Arbeitsverfahren das Calciniren
von Kalkstein unter Zuhülfenahme des schmelzend wirkenden elektrischen Stromes in Verbindung
mit der Verbrennung der festen und gasförmigen Brennstoffe in einem fortlaufenden
Arbeitsvorgange dahingestellt wurde, so liegt es doch auf der Hand, dafs, auch wenn man den
Kalkstein in einem besonderen Apparate behandelte und ihn in eine Schmelzkammer einfüllte,
hier mit kohlenstoffhaltigen und gasförmigen Stoffen sättigte und ihn der Einwirkung
des elektrischen Stromes aussetzte, die wichtigsten Merkmale des vorliegenden
Verfahrens angewendet wären , wenn auch gröfsere Ausgaben damit verknüpft sein würden,
die durch den durch die Erkaltung des Kalksteines nach der Calcinirung bedingten
Wärmeverlust und durch den Verlust an elektrischer Kraft entstehen können, welch
letzterer durch die Nothwendigkeit der Wiedergewinnung dieser Temperatur verursacht wird.
Dies könnte bis zu einem gewissen Grade durch die gesonderte Erwärmung des Kalksteines vor
dessen Einfüllung in den Schmelzofen ausgeglichen werden.
Claims (2)
1. Verfahren zur Darstellung von Calciumcarbid, dadurch gekennzeichnet, dafs in
erhitztem Kalk kohlenstoffhaltiges Material unter Druck eingeprefst wird, wobei diese
Masse gleichzeitig der Einwirkung eines elektrischen Stromes ausgesetzt ist.
2. Zur Durchführung des unter 1. beschriebenen Verfahrens ein Apparat, bestehend
aus einer zum Calciniren des Kalksteines dienenden Kammer, unter welcher eine
zeitweilig abschliefsbare, event, auswechselbare Schmelzkammer mit Elektroden in
den Wänden und Zuleitungsröhren für das unter Druck eingeführte kohlenstoffhaltige
Material angeordnet ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
Publications (1)
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