-
Verfahren zum Magern von gekörntem Kalkstickstoff Der Stickstoffgehalt
eines Kalkstickstoffes ist abhängig von der Literzahl des eingesetzten Karbides,
der erzielten Ausbeute - bezogen auf das eingesetzte Karbid - und somit vom Restkarbidgehalt
des Endproduktes. Da das Karbid in der Produktion keineswegs immer mit der gleichen
Literzahl anfällt, schwankt auch in Abhängigkeit davon der Stickstoffgehalt des
daraus hergestellten Kalkstickstoffs. Soll der Stickstoffgehalt des gekörnten Kalkstickstoffs
einen bestimmten Wert nicht überschreiten, so müssen dem Karbid hoher Literzahl
Zuschlagstoffe zur Magerung zugesetzt werden. Dabei ist unter »Literzahl« das Volumen
Azetylengas zu verstehen, das 1 kg reines Karbid bei Zersetzung mit Wasser liefert.
-
Dieses Volumen beträgt theoretisch, d. h. im Falle von völlig reinem
Karbid, 346,8911, berechnet auf 0° C, trocken und 760 Torr.
-
In der Technik wird das Gasvolumen von Azetylen aus praktischen Gründen
stets auf 15° C, feucht und 760 Torr bezogen; das Volumen beträgt dann 372,661.
-
Technisches Karbid weist entsprechend seinen Verunreinigungen, wie
z. B. Kalk, entsprechend niedrigere Literzahlen auf. Die Literzahl ist somit ein
Maß für die Reinheit des Karbides.
-
Gemäß bekannter Arbeitsweisen können dem aufzubereitenden Karbid verschiedene
Zuschlagstoffe beigegeben werden. Dies geschieht meist mit dem Ziele, eine mechanische
Trennung der Reaktionsteilnehmer zu bewirken und so ein Ankleben des Reaktionsgutes
der exothermen Azotierung an den Wandungen der Drehtrommel zu verhindern. Beispiele
solcher Zusatzstoffe sind grobstückiges Karbid, Schamottestücke oder auch Kalkstickstoff
als Rückgut.
-
Bei diesen Verfahrensweisen liegen Kalkstickstoff und die zugesetzten
Verdünnungsmittel getrennt voneinander im Endprodukt vor.
-
Im Gegensatz dazu hat sich nun überraschend gezeigt, daß man unter
ganz bestimmten Reaktionsbedingungen einem Kalziumkarbid von einer Korngröße bis
zu 2 mm und einem Gehalt an Kalziumchlorid von etwa 1 bis etwa 3 °/o als Katalysator
inerte, stickstofffreie Zuschlagstoffe mit einer Körnung bis zu etwa 2 mm, vorzugsweise
in Form von Staub, zur Magerung zusetzen kann, die nach erfolgter Azotierung des
Karbides nicht getrennt von den Kalkstickstoffkörnern vorliegen, sondern von letzterem
aufgenommen worden sind. Dazu ist erforderlich, daß man die exotherm verlaufende
Reaktion so führt, daß die Konsistenz des Reaktionsgutes in der Reaktionszone die
sogenannte »Klebegrenze« erreicht, ohne daß es zu einer Ringbildung am Mauerwerk
der Drehtrommel kommt. Dieser Zustand ist dann eingetreten, wenn Teile des Reaktionsgutes
zeitweise am Mauerwerk der Drehtrommel ankleben, aber nicht fest anhaften und wieder
abfallen.
-
Die Zuschlagstoffe werden dabei in der Reaktionszone auf das sich
bildende Kalkstickstoffkorn aufgerollt und von diesem aufgenommen. Das Endprodukt
ist in Farbe und Aussehen nicht von dem sonst üblich erzeugten Kalkstickstoff zu
unterscheiden. Es sieht schwarz aus, und auch die kleinsten Teile haben noch Kugelform.
Setzt man Magerungsstoffe mit einem Teilchendurchmesser von z. B. 2 bis 4 mm ein,
so erreicht man nicht, daß diese in das Kalkstickstoffkorn aufgenommen werden, indem
sie mit Kalkstickstoff umhüllt werden. Man erreicht auch hier nur eine mechanische
Trennung der einzelnen Karbidteilchen voneinander. Die Zuschlagstoffe erscheinen
im Endprodukt getrennt vom Kalkstickstoff.
-
Als Magerungsmittel haben sich Kalk und/oder Kohle als sehr vorteilhaft
erwiesen.
-
Gemäß vorliegender Erfindung lassen sich Literzahlschwankungen des
eingesetzten Karbids ausgleichen und der Stickstoffgehalt des Fertigproduktes in
gewünschter Weise herabsetzen, auch weit unter den aus der Literzahl des Karbids
resultierenden Wert.
-
Je nach dem gewünschten Effekt können die Zuschlagstoffe in Mengen
von etwa 5 bis 20 %, bezogen auf das eingesetzte Karbid, verwendet werden, doch
ist ein Überschreiten dieser Werte nach oben und unten möglich.
-
Beispiel 1.
-
40 t einer Karbidkörnung bis zu 2 mm wurdten 3 t Kalkstaub einer Körnung
bis zu 1 mm und 0,6 t Kalziumchlorid
zugemischt. Diese Mischung
wurde in der beschriebenen Weise in einer Drehtrommel azotiert. Die Summe der Körnungen
größer als 0,3 mm des Fertigproduktes betrug 76,5 % mit einem Stickstoffgehalt von
21,3 0/0.
-
Die Summe der Körnungen größer als 0,3 mm eines Fertigproduktes, dessen
Karbidausgangskörnungen die gleiche Literzahl hatte, aber nicht mit Kalkstaub vermischt
wurde; betrug 82,4% mit einem Stickstoffgehalt von 23,4%. Beispiel 2 40 t einer
Karbidkörnung bis zu 2 mm wurden 6 t Kalkstaub einer Körnung bis zu 1 mm und 0,6
t Kalziumchlorid zugemischt. Diese Mischung wurde in der beschriebenen Weise in
einer Drehtrommel azotiert. Die Summe der Körnungen größer als 0,3 mm des Fertigproduktes
betrug 79,2% und hatte einen Stickstoffgehalt von 20,3 0/0.
-
Die Literzahl der Karbidkörnung war gleich der im Beispiel 1 genannten
und kann daher auch mit dem im Beispiel 1 genannten Fertigprodukt verglichen werden,
das nicht mit Kalkstaub versetzt wurde.
-
Vergleicht man die Stickstoffgehalte der in den Beispielen 1 und 2
beschriebenen Fertigprodukte, so ergibt sich, daß der Kalkstaub sich nicht bei den
Feinstanteilen befindet, sondern daß er von dem Kalkstickstoffkorn aufgenommen wurde.
Die Erniedrigung des Stickstoffgehaltes des Fertigkornes ist proportional der Kalkstaubzugabe.
-
Unterteilt man die Körnung größer als 0,3 mm in einzelne Körnungsfraktionen
und stellt den Stickstoffgehalt dieser Fraktionen fest, so ergibt sich, daß das
Kalkstickstoffkorn proportional seiner relativen Oberfläche gemagert wird. Es ist
eine bekannte Tatsache, daß der Stickstoffgehalt vom größeren zum kleineren Korn
hin zunimmt. Entsprechend der zunehmenden Oberfläche zum kleineren Korn hin wird
der Stickstoffgehalt bei Kalkstaubzugabe bei kleineren Körnungsfraktionen stärker
herabgesetzt. Der Stickstoffgehalt der Körnungsfraktionen des Kalkstickstoffes gleicht
sich deshalb an.
| Kalkstickstoff |
| ohne mit 7,5 % mit 15 0/0 |
| Kalkstaub Kalkstaub Kalkstaub |
| 0/a N |
| % N % N |
| I |
| Über Sieb |
| 2,0 mm .... 22,27 19,75 19,40 |
| 1,5 mm .... 19,89 19,12 18,28 |
| 1,0 mm .... 20,38 20,10 18,56 |
| 0,75 mm . . . 22,41 21,22 20,10 |
| 0,3 mm .... 25,64 , 22,62 21,57 |
Es wurde beobachtet, daß die Klebegrenze des Reaktionsgutes durch den Zusatz von
Kalkstaub mit der beschriebenen Reaktionsführung erhöht wurde. Erfahrungsgemäß steigt
die Ausbeute um so mehr, je heißer bei dem Azotierungsprozeß gearbeitet werden kann.
-
Dies wurde auch hier beobachtet.
-
Durch die Verdünnung des gekörnten Karbids mit Kalkstaub unter den
beschriebenen Bedingungen der Reaktionsführung verbreiterte sich die Reaktionszone.
Die Leistung der benutzten Produktionseinheit stieg damit an.