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Verfahren zum Erhitzen elektrischer Öfen mittels selbstbrennender
Elektroden Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erhitzung elektrischer
Öfen, insbesondere solcher, bei denen hohe Temperaturen erreicht werden sollen unter
Anwendung von hohlen oder mit längsgehenden Kanälen versehenen selbstbrennenden
Elektroden.
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Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Längskanal
in der selbstbrennenden Elektrode ein in calciniertem Zustande gut leitendes Material
eingeführt und dabei gleichzeitig um die dabei gebildete Säule aus leitendem Material
Beschickung zugeführt wird, die entweder zur Isolation der unter der Elektrode gebildeten
Säule oder zur Durchführung chemischer Umsetzungen dient, gegebenenfalls unter Mitwirkung
des durch die Elektrode eingeführten leitenden Materials.
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Es sind bereits hohle, nicht selbstbrennende Elektroden für den Betrieb
elektrischer Ofen in Vorschlag gebracht worden, bei welchen eine Kohle- bzw. Koksbeschickung
durch den Längskanal der fertig gebrannten Elektrode zugeführt wird. Bei dem bekannten
Verfahren wird die Beschickung lediglich durch den Längskanal der fertig gebrannten
Elektrode eingeführt, während eine die Säule aus leitendem Material umgebende Beschickung
fehlt. Das neue Verfahren bietet demnach gegenüber dem bekannten den wesentlichen
Vorteil, daß durch die die Säule aus gut leitendem Material umgebende Beschickung
eine vorzügliche Wärmeisolation für die in der eingeschlossenen Säule erzeugten
außerordentlich hohen Temperaturen erzielt wird und ferner diese Wärme für die etwaige
Durchführung chemischer Umsetzungen nutzbar verwertet wird, während die eigentliche
Ofenwandung durch Fernhaltung der hohen Temperaturen in weitgehendem Maße geschont
wird.
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Das bekannte Verfahren arbeitet ferner nicht kontinuierlich, weil
bei jedesmaliger Auswechselung der Elektroden der ganze Prozeß unterbrochen werden
muß. Es besteht ferner bei dem bekannten Verfahren der Nachteil, daß die Anwendung
fertig gebrannter Elektroden hinsichtlich der Größe der erreichbaren Abmessungen
an wesentlich engere Grenzen gebunden ist, als dies gemäß dem neuen Verfahren unter
Anwendung selbstbrennender Elektroden der Fall ist.
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Zur Herstellung von Calciumcarbid in elektrischen Öfen hat man die
Schichtung des Materials in senkrechten oder nahezu senkrechten Schichten unter
Verwendung von gewöhnlichen fertig gebrannten Elektroden vorgeschlagen, wobei die
Beschickung nicht durch einen Kanal der Elektrode, sondern außerhalb der Elektrode
erfolgt. Die Herstellung der Schichtung der verschiedenen Materialien bietet wesentliche
Schwierigkeiten, ferner ist das Verfahren in seiner Anwendung auf ein enges
Gebiet
beschränkt, während das vorliegende Verfahren für eine ganze Reihe von Prozessen
Anwendung finden kann. Die Verwendung selbstbrennender Elektroden mit Längskanal
gemäß der Erfindung bietet hierbei den Vorteil, daß die Elektroden mit sehr großem
Querschnitt hergestellt werden können. Da die Elektroden gemäß der Erfindung mit
einem Längskanal zur Zuführung der Beschickung versehen sind, ist es daher möglich,
einen Ofen herzustellen, dessen Wandungen sozusagen aus der Elektrode selbst bestehen
und deshalb die höchst erreichbaren Temperaturen vertragen können, was bei vielen
Verfahren, z. B. bei der Grap'hitherstellung, von großer Bedeutung ist.
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Zweckmäßig ruht das leitende Material zwischen einer oberen Elektrode
und einer Bodenelektrode. Das außerhalb der Elektrode zugeführte Material geht dann
kontinuierlich am leitenden Kern vorbei und wird aus dem Boden des Ofens kontinuierlich
herausgenommen.
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Das Verfahren bietet eine ganze Reihe von Verwendungsmöglichkeiten.
Es entsteht hierdurch eine neue Ofenart, die für die Durchführung einer Reihe chemischer
Prozesse angewandt werden kann, z. B. für die Darstellung von Carborandum, Nitriden,
Carbiden, Cyaniden, Brennen von Kalk, Zement usw., wobei eine verhältnismäßig schwer
leitende Beschikkung in der erwähnten Weise erhitzt wird. Selbstverständlich wird
diese Beschickung auch allmählich Strom leiten, jedoch wird dies geschehen ohne
Überhitzung der vorliegenden Materialien und also ohne da.ß unerwünschte Schmelzungen
oder Überhitzungen eintreten. In solchen Fällen, z. B. bei der Carborundumdarstellung,
wird es vorteilhaft sein, die Säule aus leitendem Material, die unter der Elektrode
gebildet wird, sehr lang zu machen, so daß der Ofen wie ein gewöhnlicher Carborundumofen
in vertikaler Stellung aussehen wird. Dieser Ofen besitzt den großen Vorteil, daß
man eine kontinuierliche Arbeitsweise erreicht, indem man das fertige Carborundum
zusammen mit dem Graphitkern von dem Boden des Ofens allmählich herausnimmt. Ferner
wird es ermöglicht, alles Siliciumcarbid in die erwünschte kristallinische Modifikation
überzuführen. Dies wird dadurch erreicht, daß man den Ofen von außen isoliert. Die
großen Mengen Kohlenoxyd, die während des Verfahrens gebildet werden, können durch
die hohle Elektrode abgeleitet werden. .
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Bei solchen Ofen hat es sich übrigens als vorteilhaft erwiesen, den
zumErhitzen dienenden Graphitkern auf einer Bodenelektrode von derselben Art wie
die obere Elektrode ruhen zu lassen. Dadurch kann der Graphitkern die ganze Zeit
stehenbleiben und braucht nicht mit dem sich außerhalb des Graphits befindlichen
Material entfernt zu werden.
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Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht.
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Abb. i zeigt eine Anordnung mit hohler Boden- und oberer Elektrode,
bei welcher sich der leitende Kern zwischen diesen befindet und das zu erhitzende
Material außerhalb des Kerns kontinuierlich vorbeigeht. Abb.2 ist ein horizontaler
Schnitt durch Abb. i.
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In Abb. i ist 22 eine mit Metallmantel versehene kontinuierliche Elektrode
mit Stromzufuhr durch das Kabel --3. Die Elektrode ist in einem elektrischen
Ofen 24 angebracht, der mit Kohlenstampfmasse 25 gefüttert ist. Im Ofen ist auch
eine mit Metallmantel versehene kontinuierliche hohle Bodenelektrode 26 angebracht.
Die Hohlräume beider Elektroden sind mit einem leitenden Material, wie Koks o. dgl.,
gefüllt. Wenn der Strom eingeschaltet ist, wird sich zwischen beiden Elektroden
eine zusammengesinterte Säule 27 bilden, die als Erhitzungswiderstand dient. Das
Material, das erhitzt werden soll, wird von oben durch die Öffnung 28 eingeführt,
geht durch den Ofen und wird am Boden des Ofens durch die Öffnungen 29 kontinuierlich
herausgenommen mit Hilfe der rotierenden Scheibe 3o, die von dem Zahnrad 31 getrieben
wird. Abb. 2 zeigt einen horizontalen Schnitt durch die Linie I-I in Abb. i.