DE314363C - - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 10. SEPTEMBER 1919

Der Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur vollständigen Azotierung von Metallkarbiden in einem Vorgang. Die üblichen Verfahren führen nicht so einfach zur völligen Umsetzung.

Selbst dasjenige von Tofani (Patentschrift 246077), bei dem man staubförmiges Karbid in einem Ofen hinabrieseln läßt, während der

- Stickstoff steigend entgegengeführt wird, erreicht keine vollständige Azotierung, denn in der Patentschrift wird ausdrücklich angeführt, daß man in das Sammelgefäß für das hinabfallende, nicht vollständig azotierte Karbid weiter Stickstoff einleiten muß, oder daß es erforderlieh ist, das Karbid durch mehrere Öfen fallen zu lassen, um die vollständige Umsetzung zu bewirken. .

Bei dem vorliegenden Verfahren wird das Karbid im Gemisch mit dem Stickstoff durch ein geeignetes Stickstoff gebläse in den Ofenraum eingeführt und die Azotierung in einer Operation vollständig durchgeführt. Die bei der exotermen Natur der Reaktion entstehende Wärme ■:.; dient zur Beheizung des Ofens und kann gleichzeitig zum Vorwärmen des einzublasenden Stickstoffs benutzt werden. Es bildet sich hierbei eine Art Flammenzone, in der die höchste Temperatur herrscht, ähnlich wie das z. B. bei Leuchtgasgebläsen zu beobachten ist. Die Reaktionsflamme unterhält sich von selbst, während die Zündung geeignet durch einen oder mehrere elektrische Flammen-, bögen eingeleitet und durch sie auch * die Flamme'vor dem Erlöschen geschützt wird. Am besten läßt sich das Verfahren mit der Kohlenstaubfeuerung, bei der der Kohlenstaub durch ein Luftgebläse in den Verbrennungsraum eingeführt wird, vergleichen. Obgleich dte frei werdende Wärme bei de? Azotierung der Karbide geringer ist als beim Verbrennen des Kohlenstaubs, so ist sie doch mehr als genügend, um die Reaktion durchzuführen und um einen beschränkten Reaktionsraum zu bilden. Die überschüssige Wärme läßt sich zum Anwärmen des Stickstoffs, der durch die Hohlräume der Ofenwände geführt werden kann, benutzen, wobei man die Tem- " peratur des Stickstoffs auf etwa 700 bis 800 ° bringt; auch die Karbide werden vor dem Einblasen in geeigneter Weise vorgewärmt. Der Gesamtstickstoff kann mit demJKarbid, vorteilhaft durch eine Zerstäubungsdüse, ■eingeblasen werden. Es kann aber auch ein Teil des Stickstoffs gesondert und vorher -auf hohe Temperatur erhitzt zur Einleitung der Reaktion. in. den Ofen eingeblasen werden.

Das Verfahren wird zweckmäßig in einem Schachtofen geeigneter Form und passender Abmessung durchgeführt, so daß die staubförmigen Produkte Gelegenheit haben, die

verschiedenen Zonen des Ofens in freiem Fall zu passieren, sich aus dem Gasstrom abzusetzen ünäilzu ^äirimeirk / ■ ·^; Qegenüber., dem TofaniBchen Verfahren hat .; das neue tücrThoch den technischen Vorzug, daß Verstopfung des Ofens durch Zusammen- \ backen des Reaktionsproduktes nicht eintreten kann, da das azotierte Karbid sich in dem" verhältnismäßig weiten Ofenraum durch freien

ίο Fall sammelt und mit den Ofenwänden nur- j wenig in Berührung kommt.

Der Karbidstaub kann bei dem Verfahren' auch mit den üblichen Zusatzkörpern (CaFl₂ u. a.) versetzt sein, ohne daß dies aber für die Reaktion an sich erforderlich wäre.

Obwohl die Herstellung von Kalkstickstoff aus Kalziumkarbid theoretisph sehr einfach ist, treten bei der praktischen Durchführung

.. verschiedene Schwierigkeiten auf. Das aus dem Karbid entstehende Zyanamid hat die unangenehme Eigenschaft, sehr klebrig zu sein, so lange es noch heiß ist und verstopft deshalb bald den Ofen, wenn die Ofenwände wie bei den üblichen Verfahren sehr heiß sind. Diese Schwierigkeit wird bei dem Verfahren der Erfindung beseitigt, indem die »Verbrennungszone«, in die die Mischung von Karbid und Stickstoff in dem Ofen eintritt und in der die Zyanamidbildung stattfindet, die höchste Temperatur des Ofens hat. Die Wände und der Boden des Ofens bleiben verhältnismäßig kühl und-ei η Zusammenbacken und Anhaften des Zyanamids kann daher nicht stattfinden. Wenn einmal eingeleitet, geht die Reaktion zwischen Karbid und Stickstoff von selbst weiter, vorausgesetzt, daß die zugeführte Mischung von Karbid und Stickstoff auf die richtige Temperatur, vorgewärmt ist und die Zufuhr gleichmäßig bleibt.

Wesentlich unterscheidet sich also das neue Verfahren von bekannten Vorschlägen dadurch,' daß die Zyanamidbildung in einem Ofen stattfindet, in dem'die Reaktionszone eine Art- von Flamme darstellt und die Wände und der Boden des Ofens verhältnismäßig kühl gehalten werden können, so daß ■ sich das Reaktionsprodukt in den kühleren Teilen des Ofens absetzt. Die Umsetzung ist dabei eine vollkommenere als man bisher ■ in einem Vorgang erzielen konnte.

Es ist auch bereits ein Verfahren bekannt geworden, um Aluminiumnitrid durch Blasen einer Mischung von Luft, Kohle und aluminiumhaltiger Stoffe durch einen Lichtbogen in einem Ofenraum darzustellen. Die Erhitzjung der Mischung erfolgt dabei erstens durch Vorwärmen, zweitens durch die Verbrennung der Kohle, drittens durch den elektrischen Lichtbogen. Die Temperatur wird so hoch gebracht, daß Reduktion des aluminiumhaltigen Materials stattfindet und die Bildung von Aluminiumnitrid in zweiter Phase vor sich geht. ■

Es handelt sich hierbei um die Herstellung eines ganz anderen Produktes und auch das Verfahren ist grundverschieden von demjenigen der Erfindung. Die Reaktion bei dem Ver- > fahren der Erfindung ist eine exotherme, während bei dem letzterwähnten Verfahren die Bildung von Aluminiumnitrid aus oxydischen Ausgangsmäterialien eine endotherme Reaktion ist. Deshalb muß die Hauptmenge der Wärme bei diesem Verfahren durch Verbrennen von Kohle erzeugt werden, um" die Reaktion einzuleiten und auch durchzuführen. ' .

Bei dem vorliegenden Verfahren dagegen handelt es sich um die Bildung von Stickstoffverbindungen aus Metallkarbiden in einer exothermen Reaktion, die, wenn einmal eingeleitet, von selbst weiter geht, und zwar ohne äußere Zufuhr von Wärme; deshalb - ist in der Beschreibung von der Bildung einer Flamme die Rede. Die Anwendung des Zer- 85 ' stäubungsprinzips bei der technischen Azotiejrung von Metallkarbiden, insbesondere für die Darstellung von Kalkstickstoff, ist bisher nicht angewendet worden und stellt" aus den bereits angeführten Gründen einen wichtigen technischen Fortschritt dar.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   τ. Verfahren zur Azotierung. von Metalikarbiden, dadurch gekennzeichnet, daß die staubförmigen Karbide durch ein Stickstoffgebläse in einen Ofenraum !eingeführt werden, in welchem die Reaktion ' durch einen oder mehrere Flammenbögen oder sonst in geeigneter Weise eingeleitet, in ihrem weiteren Verlaufe aber durch Ausnutzung der Reaktionswärme · selbst unterhalten wird.
2. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Karbid und der Stickstoff (letzterer ganz- oder teilweise) vorgewärmt in den Ofen eingeführt werden. ^:
3. 3. Ausführungsform . nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überschüssige Ofenwärme zum Vorwärmen des Stickstoffs benutzt wird. .