DE102820C - - Google Patents

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)

Patent-Ansprüche:

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.