DE1180352B - Ofen mit Einbauten aus Sinterdolomit fuer die Herstellung von Calciumcarbid - Google Patents

Description

• Ofen mit Einbauten aus Sinterdolomit für die Herstellung von Calciumcarbid Bei der Herstellung von Calciumcarbid ist es wichtig, daß die Ofenausmauerung bzw. Einbauten den sehr hohen Temperaturen des Prozesses und der chemischen Einwirkung des Reaktionsgutes widerstehen. Die Verwendung von Sillimanit- (Schamotte-) Massen, die in der Hauptsache aus A120$ und SiO2 bestehen, hat den Nachteil, daß sich bei höheren Temperaturen Ausschmelzungen oder Ansätze von Alurninaten und Silikaten mit viel niedrigeren Schmelzpunkten bilden. Dadurch wird die Ausmauerung des Ofens zerstört und es kommen Beschädigungen der Ofenwanne oder Ofendurchbrüche, insbesondere an den Stellen höchster Temperaturbeanspruchung, z. B. in der Nähe der Abstichöffnungen, vor. Infolgedessen bleibt die Ausmauerung nicht profilgerecht, wodurch die beabsichtigte Materialbewegung der aufgegebenen Mischung gestört wird.
• Man hat auch für die Carbidherstellung die Verwendung von Öfen in Betracht gezogen, deren Ausmauerung bzw. Einbauten ganz oder teilweise aus Kohlenstoffsteinen bestehen. Diese Kohlenstoffsteine sind jedoch gegen die auftretenden Schmelzen und auch gegenüber der Einwirkung von Luft außerordentlich empfindlich, so daß ebenfalls sehr unerwünschte Erosionen und Ausbrände die Folge sind. Ferner ist das Auftreten von elektrischen Induktionsströmen in diesem Falle nachteilig und unerwünscht.
• In Vermeidung von Kohle ist auch die Verwendung von Magnesit vorgeschlagen worden, der indessen in bekannter Weise verhältnismäßig leicht durch das Carbid reduziert wird, so daß das Magnesitfutter unter Zerstörung des Gefüges der Steine schnell verzehrt wird.
• Zum Zwecke der Herstellung von Stahl und Ferrolegierungen war die Verwendung von elektrischen und gasgefeuerten Öfen mit Sinterdolomit als Auskleidung bekannt, z. B. an den Winddüsen von Hochöfen, als Verschleißschicht in Schlackenabscheidern von Kupolöfen und als Auskleidung von Öfen zum Erschmelzen von Eisen und Mangan. Diese bisher bekannten Anwendungsbereiche von Sinterdolomit ließen keineswegs erwarten, daß dieses Material an den besonders hoch beanspruchten Stellen im Inneren der Carbidöfen allen anderen bisher verwendeten Materialien weit überlegen ist. Bei der bekannten Tatsache nämlich, daß Dolomit die beiden Komponenten Kalk und Magnesiumoxyd enthält und daß üblicherweise Kalk mit Calciumcarbid niedrigschmelzende Eutektika gibt und daß Magnesiumoxyd in bekannter, auch industriell ausgewerteter Weise durch Calciumcarbid zu dampfförmigem Magnesium umgesetzt wird, war es überraschend, daß sich Öfen, deren Ausmauerung bzw. Einbauten aus nicht armiertem Sinterdolomit bestehen, erfindungsgemäß zur Herstellung von Calciumcarbid besonders gut eignen.
• Diese Öfen haben vorzugsweise im Inneren um die Abstichöffnungen eine aus Sinterdolomit bestehende portalartige Umkleidung oder ein die Abstichöffnungen nach innen überstehendes Dach derart, daß die Umkleidung bzw. das Dach in das Ofeninnere bis in die Beschickungszone und bis in unmittelbare Nähe der Elektroden hineinreicht, wo bekanntlich Temperaturen der Größenordnung von über 2000°C herrschen.
• Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Umkleidung bzw. des Daches über den Abstichöffnungen des Ofens hat die Form von monolithischen Großblocksteinen mit frei gelassener Abstichöffnung. Die günstige Wirkung bezüglich Trennung von Ofenmischung und Carbidschmelze wird noch erhöht, wenn der an die portalartige Umkleidung bzw. an das Dach anschließende Raum von Dolomitstein und/oder von der Ofenmischung bzw. deren Reduktionsprodukten ausgefüllt ist. Auf diese Weise wird vermieden, daß Rohmaterial vor dem Abstich in das Fertiggut herabfällt oder nachrutscht und dann nicht nur den Vorgang des Abstiches störend beeinflußt, sondern auch die Qualität des erschmolzenen Carbids ungleichmäßiger werden läßt.
• In der Zeichnung sind zwei Beispiele für eine portalartige Umkleidung der Abstichöffnungen dargestellt.
• F i g. 1 zeigt die Bodensohle K eines Carbidofens, die Abstichschnauze A, die Ofenwandung W und die Elektorde E. Die schraffierte Fläche S D stellt den Schnitt durch einen monolithischen Großblockstein aus Sinterdolomit dar. Aus dieser Figur ist die dachförmige Ausbildung des Großblocksteines ersichtlich, der bis auf einen Abstand von etwa 40 bis 50 cm in den Ofen hineinragt. Da die Ofenmischung diesen engen Durchlaß passieren muß, wird erreicht, daß sie nicht als ungares oder halbfertiges Produkt durch die Abstichöffnung austreten kann.
• In F i g. 2 ist ebenfalls eine portalartige Umkleidung mit stufenförmiger Ausbildung des Daches gezeigt. Hierbei sind Kühlrohre R, die vorzugsweise halbkreisförmig über der Abstichöffnung liegen, eingesetzt. Besonders bei Öfen mit kreisförmiger Ofenwanne bewährt es sich, die ganze innere Ofenzustellung aus solchen dachförmig ausgebildeten Großblocksteinen herzustellen. Man kann die Großblocksteine mit innerem Hohlraum H ausbilden, wie in F i g. 3 und 3 a dargestellt, durch den bei entsprechender Ausbildung Gase, z. B. N2 oder CO, zur Kühlung gedrückt oder gesaugt werden können oder Reaktionsgase erfaßt werden können.
• Allem Anschein nach erklärt sich die überraschend gute Haltbarkeit des Dolomitfutters dadurch, daß sich der ursprünglich aus CaO - MgO bestehende Stein durch eine Reaktion der MgO-Komponente mit Carbid in ganz eigener Weise, nämlich von der Oberfläche aus in einem aus CaO bestehenden, sehr widerstandsfähigen Stein mit eingelagertem Kohlenstoff umwandelt. Dadurch, daß die CaO-Komponente des Dolomits im Gefüge bereits vorliegt und mit dem durch die Umsetzung gebildeten Graphit fest verkittet wird, bleibt der Sinterdolomitstein z. B. im Gegensatz zum Magnesitstein in seinem Profil unverändert. Es kommt hinzu, daß eine starke Endothermie den Umwandlungsvorgang bei gleichzeitig erfolgender Erhöhung der Temperaturleitzahl - zufolge der Bildung von graphitischen Einlagerungen - entgegenwirkt. Hierdurch läuft die Umwandlung nur teilweise ab und kommt in einer gewissen Zone zum Stillstand, wodurch eine günstige automatische Steuerung des Wärmeflusses erfolgt.
• Trotz dieses günstigen Effektes wäre die Verwendung von Sinterdolomit-Großblocksteinen, die mit Eisenarmierung versehen sind und wie sie für andere Prozesse vorgeschlagen worden sind, für die Carbidherstellung technisch unmöglich. Diese Stangen, Halterungsmaterial aus Eisen usw. haben Ausschmelzungen und Zerstörungen zur Folge und verhindern geradezu die Anwendung derartiger Steine für den vorgenannten Zweck.
• Dagegen kann es vorteilhaft sein, bei dem gemäß Erfindung zu verwendenden Ofen in der Ofenwandung eine oder mehrere Aussparungen frei zu lassen zum Einschieben von Kühlarmaturen, z. B. aus Kupfer. Bei monolithischer Ausbildung der Großblocksteine können Kühlarmaturen, z. B. Kühlschlangen, vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium, gleich bei der Herstellung der Blöcke mit eingestampft werden. Im übrigen hat es sich als am einfachsten erwiesen, die vorgeformten Teile für die Ofenzustellung und die Einbauten in ungebranntem Zustand in den Carbidofen einzusetzen und den Sekundärbrand desselben dem Anfahrprozeß des Ofens zu überlassen.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Ofen für die thermische Herstellung von Calciumcarbid, dadurch gekennzeichn e t , daß dessen Ausmauerung bzw. Einbauten insbesondere an den Stellen höchster Temperaturbeanspruchung aus nicht armiertem Sinterdolomit bestehen.
2. 2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er im Inneren um die Abstichöffnungen eine aus Sinterdolomit bestehende portalartige Umkleidung oder ein die Abstichöffnungen nach innen überdeckendes Dach aufweist, die in das Ofeninnere bis in die Beschickungszone hineinreichen.
3. 3. Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die portalartige Umkleidung bzw. das Dach bis in unmittelbare Nähe der Elektrode reichen.
4. 4. Ofen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die portalartige Umkleidung bzw. das Dach in Form eines monolithischen Großblocksteines mit frei gelassener Abstichöffnung ausgeführt sind.
5. 5. Ofen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der an die portalartige Umkleidung bzw. das Dach anschließende Raum von Dolomitstein und/oder von der Ofenmischung bzw. deren Reduktionsprodukten ausgefällt ist.
6. 6. Ofen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ofenwandung eine oder mehrere Aussparungen zum Einschieben von Kühlarmaturen frei gelassen sind.
7. 7. Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die monolithisch ausgeführten Großblocksteine Kühlarmaturen mit eingestampft sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 908 855, 824 498, 408 536, 77 125; französische Patentschriften Nr. 873 478, 842 258; R. N i e d e r 1 e u t h n e r , »Unbildsame Rohstoffe keramischer Massen«, Wien 1928, S. 449; Gießerei, 1954, H. 19, S. 477, 478 und 484.