DE342636C - Elektrischer Ofen in Gestalt einer senkrechten schachtartigen Kammer, durch die das zu erhitzende Material niedergeht - Google Patents

Description

• Elektrischer Ofen -in Gestalt einer senkrechten schachtartigen Kammer, durch die- das zu erhitzende Material niedergeht. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Ofen derjenigen Art, bei welcher das. zu behandeln& Material in Gegenwart eines Gaseg erhitzt wird, um eine gewünschte chemische Reaktion zu bewirken. Obgleich..,die Erfindung ein- sehr weites Anwendungsgebiet hat, bezweckt sie vorzugsweise dIe Herstellung von Aluminiumnitrid', welches einen hohen Hitzegrad zur Durchführung der chemischen Reaktion benötigt. Die Erfindung ist jedoch. nicht auf diese Anwendung beschränkt.
• Es ist -der Zweckdier Erfindung, einen elektrischen Ofen zu schaffen, der eine im wesentlichen gleichmäßige Hitze durch die ganze Reaktionszone erzeugt, wobei die Elektroden weder chemisch noch elektrisch verbraucht werden. Es; ist ein Vorteil des neuen Ofens, daß das. in Anwendung kommende Gas gleichmäßig zwischen den festen Teilchen der Beschickung verteilt wird.
• Der -Durchgang der Beschickung und' des in Anwendung kommenden Gases. ist bei diesem Ofen derart, daß die Hitze in einer bestimmten Zone, der Reaktionszone, konzentriert wird, wobei das Gas diirch die fertig behandelte Beschickung abgekühlt wird-, währenddas frische Material, ehe es in die Reaktionszone tritt, -durch das in letzterer erhitzte Gas vorgewärmt wird,. . Die Erfindung besteht in einem elektrischen Ofen, i.n welchen das zu behandelnde Material senkrecht durch eine Ofenkammer bzw. einen Ofenschacht in Form einer Säule wandert, welche eine in der Mitte von, oben eingeli4u,-t-Elektrode umgibt, die in der Reaktionszone ,mit !einer ringförmigen, die Säule umgebenden Elektrode zusammen arbeitet. Der Strom fließt hierbei durch die Beschickung von einer Elektrode zur anderen und erhitzt jdie Beschickung sowie das durch diese Wiidurch aufsteigende Reaktioifsgas. Die Beschickung und das Gas wandern demnach durch den Ofen, im Gegenstrom.
• Bei diesem Ofen fließt der Strom vorzugsweise durch, bestimmte Teile der Beschickung. Die Ringelektrode ist bei diesem Ofen in ein Ofenfutter eingebaut, welches eine - ge# wisse elektrische Leitungsfähigkeit besitzt, die jedoch geringer ist als diejenige der genannten Elektrode. Die Erfindungist auf de-r Zeichnung in einer Aus.führungsform veranschaulicht, und zwar sind-Abh, i ein senkrechter Schnitt dlureli den Ofen, und Abl>.:2 ein senkrechter Schnitt nach Linie .2-2, in Fig. i.
• Die Bauart des Ofens ist derart, daß sich in der Mitte ein senkrechter Durchgang bzw. ein Schacht io befindet. Dieser ist bei der aue der Zeichnung dargestellten Ausführungsforrn (Abb.:2) im Querschnitt achteckig, je- doch- könnte er auch rund oder anders gestaltet sein. Die Auskleidun- dieses Ofens ist ferner so gesetzt, daß die Beschickung glatt in dem Schacht niedergehen kann. In dem hoch erhitzten Teil des Schachtes besteht die Auskleidung zweckmäßig aus Kohleblölzken, i i, i i, welche von einem Ring 1.2 umgeben sind, der aus Ziegeln bzw. Blöcken eines anderen geeigneten hochfeuerfesten Materials bestehen-, und diese Hintermauerung ist wiederum von feuerfesten Steinen der gewöhnlichen Art umgeben, aus denen auch, der obere sich erweiternde Teil des Schachtes 14 und der untere Teil 15 gebild#et sind.
• Zwischen dieser feuerfesten Auskleidung und dem Metallmantel 17,i#st noch eine Schicht 16 aus anderem feuerfesten, jedoch etwas nachgiehiggerem Material, vorgesehen. Dieses gleichzeitig als Wärmeisolierung dienende Material befindet sich auch zweckmäßig unter der Decke des Ofens. Der eigentlich#e- Ofenkörper ruht auf Betonsäulen 18 o. el.
• In dem oberen, sicherweiternden Teile des Ofenschachtei sind Zuführungsröhren oder Rinnen ig und 2o vorgesehen-, durch welche das zu behandelnde Material, welches aus fein verteilter Tonerde, Kohlenstoff und einem Bindemittel besteht, in Form vm Briketten eingeführt wird. An. die Zuführungsrinnen schließen sich Gasleitungen :21 an. Am Deckel des Schachtes sind Stoßlöcher:22 vorgesehen. Die von oben aus durch. den Deckel in die Mitte des Schachtes io eingehängte Graphitelektrode 23 ist außerhalb des' Ofenschathtes mit einer wassergekühlten Eleletrodenklemme 24 versehen, an welche die elektrische Leitung:25 angeschlossen ist.
• Die andere Elektrode besteht aus einem Graphitring 26, der etwa. in der Mitte des Ofens in dem Kohlefutter derart eingebaut ist, daß sich Teileder Kohlenstoffauskleidung oberhalh und unterhalb der Graphitelektrode befinden. Letztere besteht aus einer Anzahl keilförmiger Blöcke, welche so eingemanert sinci, daß sie miteinander in elektrischem Kontakt stehen. Der Elektrodenring ist an zwei gegenüberliegenden Stellen an Graphitleiter bZW. Stäbe:27 und 28 angeschlossen, ,velche außen an Elektrodenklemrnen-:29 befestigt sind. Letztere sind durch Wasserstrahl 30 gekühlt und, haben Leitungsanschlüsse 3 1. Arr den Stellen, wo, die ElektrOgen 2-7 und:28 durch das Metallgehäuse des Ofens durchgeführt sind, und zweckmäßig auch um die POlklemIne 24 herum, ist ein Dichtungsmaterial, wie z. B. Asbestzement 3:2 o. dgl., vorgesehen. Uni das feuerfeste Futter des Ofens zu kühlen, kann im oberen Teile eine wassergekühlte Rohrschlange 33 vOrges,e4,en sein. Am unteren Tei-1 des Ofens, zweckmäßig unterhalb des Schachtes, sind Rohranschlüsse 34, 35 vorgesehen, durch welche Stickstoff oder unreines Stickstoffgas, das einen kleinen Prozentsatz Kohlenoxydgas enthält, unter Druck in den Ofen eing geleitet wird.
• Im Betriebe des Ofens werden die vorher erwähnten Brikette kontinuierlich. oder im wesentlichen kontinuierlich durch die zwei Röhren oder Rinnen ig.und:2o zuggeführt, und entsprechend wird das behandelte Produkt am unteren Teil des Ofens kontinuierlich: abgezogen, ohne daß dabei ein unbeabsichtigtes Entweichen von, Gas stattfinden kann. Die Einrichtungen, welche derartigen Zwecken dienen, sind wohl bekannt und sind daher auf der Zeichnung nicht besonders dargestellt.
• Bei der Durchführung des Prozesses mittels dieses Apparates wird, wie. -.ersichtlich, das brikettierte: feste Material oder die Beschickungsmischung, so lange sie kalt ist, keine beträchtliche Menge des elektrischen Stromes zwischen der mittleren Eelektrode und der Ringelektrode durchlassen. In anderen Worten, der Strom wird nicht zu wirken beginnen. Es ist deshalb notwendig, den Ofen zuerst mittels Graphit anzufeuern, um den elektrischen Strom zur Wirkung zubringen. Dieser Strom wird alsdann, während die Beschickung bzw. die Brikette konfinuierlich durch den Schacht hindurchgehen, auf seinem Wege durch die Beschickung eine gleichmäßige Hitze in der Zone zwischen den Elektroden durch- den elektrischen Widerstand erzeugen. Diese elektrische Erhitzung ist jedoch auf die Zone zwischen den Elektroden beschränkt, weil -der elektrische Widerstand des Kohlefutters größer ist und die Beschickung beim Eintritt in den Ofen kalt ist, während die- niedergehende, bereits behandelte Beschickungdurchdas aufsteigende Gas schnell abgekühlt wird, so daß der höhere elektrische Widerstand oberhalb un4 unterhalb der Reaktionszoneden Strom am Durchgang verhindert.
• In dem Maße, wie die Beschickungssäule senkrecht niedergeht, steigt der Gasstrom senkrecht auf, wobei er sich in bereits hocherhitztem Zustand-, gleichmäßig zwischen den in. der Reaktionszone befindlichen Brikette verteilt, und die- chemische Reaktion geht -daher in dieser Zone des stärksten Stromdurchganges schnell und, gleichmäßig vonstatten.
• Es ist aus der Beschreibung und der Zeichnung ersichtlich, daß die Ringelektrod-- infolge ihres Einbaues auch gegien Beschädigung vollkommen geschützt ist, unci daß die innere Elektrode gleichfalls keinen äußeren Einwirkungen ausgesetzt ist. Da kein elektrischer Bogen Anwendung findet, werden die Elektroden nicht verbraucht, und da das Gas. nicht oxydierend ist, findet auch keine chemische Abnutzung der Elektroden statt. Zur Sicherheit wird jedoch ein, kleiner Überschuß von Kohle der Brikettmasse zugesetzt, um u. a. schädliche chemische Einwirkungen auf die Kohleauskleidung des Ofens zu verhindern.
• Wie bereits erwähnt, ist auf der Zeichnung nur eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, welche in -den Einzelheiten im Rahmen derselben Erfindung auf mancherlei Weise abg#eäff-dert bzw. anders ausgeführt werden kann.

Claims (2)

1. PATENT-ANSPRÜCI-Ir: i. Elektrischer Ofen in Gestalt einer senkrecht-en schachtartigen Kammer, durch die -dass zu erhitzende Material niedergeht, wobei es, eine von oben, in den Schacht eingehängte Elektrode urngibt, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Elektrode in die Ebene einer ringförrnigen Elektrode hineinreicht, welche letztere in das Schachtfutter derart eingebaut ist, daß eine durch den elektrischen Strom erhitzte ringf6rmige Reaktionszone gebildet ist; in welcher durch den Widerstand der Beschikkung die zur Reaktion nötige Wärme erzeugt wird, während. ein Reaktionsgas durch die Beschickun#g zwischen den Elektroden hindurchgeleitet wird.
2. 2. Elektrischer Ofen nach, Anspruch i, ,dadurch gekennzeichnet, idaß die Ringelektrode in, ein elektrisch leitendes Futter des Ofens eingebaut ist, welches jedoch eine geringere Leitungsfähigkeit als die Elek- trode besitzt. 3. Elektrischer Ofen nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus Graphit bestehen, während die Ausmauerung des Ofenschachtes aus einer schlechter leitenden Sorte von Kohlenstoff hergestellt ist.