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Verfahren zur Herstellung von Erdalkalicyanamiden aus Erdalkalicarbiden
und Stickstoff Die Herstellung von Erdalkalicyanamiden erfolgt bekanntlich durch
Zusammenbringen von Stickstoff mit erhitzten Erdalkalicarbiden. In großem Maßstab
wird hierbei lediglich Calciumcarbid verwendet, üblicherweise Carbid genannt; das
hierbei anfallende Produkt ist der bekannte Kalkstickstoff. Diese Reaktionen sind
stark exotherm. Es ist deshalb nicht notwendig, die ganze Carbidmasse auf die erforderliche
Reaktionstemperatur zu erhitzen; es genügt vielmehr, einen relativ kleinen Teil
der Gesamtcarbidmenge so weit zu erhitzen, daß eine Stickstoffaufnahme einsetzt,
worauf dann durch die bei der Reaktion entstehende Wärme die weiteren Carbidmengeri
auf die Reaktionstemperatur gebracht werden.
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Diese Erscheinung führte bei der Herstellung von Kalkstickstoff zur
Erfindung des sogenannten Initialzündungsverfahrens, das in verschiedenen Ausführungsformen
in der Patentliteratur beschrieben ist. Diese Zündung wird gewöhnlich in der Weise
ausgeführt, daß ein' Teil des Carbids durch elektrische Heizung oder chemische Mittel,
z. B. durch Verbrennen von Aluminiumpulver, auf Reaktionstemperatur gebracht wird;
weiterhin hat man vorgeschlagen, hierfür Zündsätze zu verwenden, die aus einem Metall
und einer Verbindung-eines edleren Metalles im Sinne der chemischen Reaktionsfähigkeit
bestehen.
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Von diesen verschiedenen Möglichkeiten beansprucht die elektrische
Zündung längere Zeit und erheblichen Material- bzw. Stromaufwand, während bei der
Zündung mit Aluminiumpulver oder aluminothermischen Gemischen der Carbidmasse bzw.
der Kalkstickstoff mit Fremdkörpern verunreinigt wird, die nachträglich aus dem
Fertigprodukt wieder entfernt werden müssen.
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Es wurde nun gefunden, daß man eine zuverlässige Einleitung der Reaktion
auf weit vorteilhaftere Weise unter Vermeidung der den bisher bekannten Zündverfahren
eigenen Nachteile erreichen kann. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß zur
Einleitung der Reaktion an einer oder mehreren Stellen der zur Reaktion zu bringenden
Carbidmasse, vorzugsweise in geringen Mengen angeordnete Zündgemische verwendet
werden, welche einerseits aus Erdalkalicarbid, vorzugsweise dem zu azotierenden
Carbid selbst, und andererseits aus einer oder - mehreren Sauerstoff abgebenden
Verbindungen der Erdalkalien, Alkalien oder des Ammoniums bestehen. Dabei wird mit
besonderem Vorteil ein oxydierendes Salz, z. B. Chlorat, Nitrat o. dgl., verwendet,
dessen Basenanteil dem des Erdalkalis des jeweils vorliegenden Carbids entspricht.
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Besonders zweckmäßig ist es, Zündungsgemische zu verwenden, deren
Einzelbestandteile fein gemahlen oder auf sonstige Weise fein zerkleinert und innig
miteinander vermischt sind.
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Die Zündgemische können sowohl auf als auch in den zur Reaktion zu
bringenden Carbidmassen angeordnet werden. Die Mengenverhältnisse
zwischen
den Einzelkomponenten der Zündgemische können in verhältnismäßig weiten Grenzen
schwanken und die j e nach den verwendeten Stoffen und sonstigen Umständen jeweils
bestgeeignetsten durch entsprechende Versuche leicht ermittelt werden.
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Die Entzündung der Zündgemische kann auf die denkbar einfachste Weise
erfolgen, z. B. sogar durch ein brennendes Zündholz, während die bekannten aluminothermischen
Gemische zur Entzündung die hohe Temperatur eines - brennenden Magnesiumbandes oder
einer Zündkirsche benötigen. Die Reaktion der Zündgemische gemäß der Erfindung erfordert
keinerlei Satterstoffzufuht von außen, so daß unmittelbar nach der Entzündung des
Zündgemisches die Einwirkung des Stickstoffs beginnen, z. B. die gesamte Carbidmasse
in eine Stickstoffatmosphäre eingebracht oder eine solche der Masse zugeführt werden
kann. Dadurch wird eine Zersetzung des Carbids durch Luftsauerstoff oder Feuchtigkeit
vollkommen vermieden, was einen weiteren beträchtlichen Vorteil des vorliegenden
Verfahrens darstellt.
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Im einzelnen bestehen die Vorteile des vorliegerrderi Verfahrens der
elektrischen Zündting gegenüber im Hinblick auf die Eizeugung vdn Kalkstickstoff
einerseits, wie schon erwähnt, in einer beachtlichen Zeit- und Materialersparnis.
Während bei dem vorliegenden Verfahren die Vorzündung z. B. nitr etwa 5 Minuten
in Anspruch nimmt, muß man bei der elektrischen Zündung etwa. 4. bis 5 Stünden heizen,
um eine sichere Einleitung der Reaktion zu erreichen. Andererseits kornmeit bei
deln vorliegenden Verfahren die bei der elektrischen Zündung zur Vermeidung einer
Berührung der Heizkohlen mit dem Carbidmehl erforderlichen Papprohre o. dgl. Ausspärung'smittel
in Wegfall. Diese Papprohre 'verkbhleri bei der Heizung, wobei schädliche Gase und
vor allem Wasserdampf entstellen, die rieben einer Zerstörung von Cä.rbid vor allem
auch eine Beeinträchtigung der- Azotierung bedingen. Das Fehlen dieser Papprohre
äußert sich dementsprechend bei dem vorliegenden Verfahren in einer Verbesserung
der Stickstoffaufnahme tind damit der Carbidausnutzung. Bei dem vorliegenden Verfahren
wird wohl auch etwas Carbid durch Sauerstoff vernichtet; diese Menge ist jedoch,
vvie aus den unten angeführten Vergleichsversuchen ersichtlich, außerordentlich
gering, so daß der dadurch bedingte Mindergehalt an Stickstoff in deal erzeugten
Erdalkalicyanamid analytisch kaum mehr feststellbar ist. Der für die Praxis kaum
in Betracht kommenden Vorzündung mit Aluminiumpulver, aluminothermischen und ähnlichen
Mischungen gegenüber, bei welcher, wie bereits erwähnt, störende Fremdkörper, wie
korundhaltige Schlacken usw., in das erzeugte Erdalkalicyanamid gelangen, die vor
der Weiterverarbeitung desselben (Zerkleinerung bzw. Mahlprozeß) entfernt werden
müssen, bietet das vorliegende Verfahren wiederum den Vorteil, daß bei demselben
die Reaktionsprodukte des Zündsatzes teils das angestrebte Endprodukt bzw. bereits
vorhandene, teils wertvolle katalytisch wirkende Zusätze darstellen; wie z. B. Cälciumchlorid
bei Verwendung von Calciümchlorat als Oxydationsmittel.
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Die Überlegenheit des vorliegenden Verfahrens dem bisher praktisch
ausschließlich angewandten elektrischen Initialzündungsverfahren gegenüber ist aus
nachfolgenden Vetgleichsvetsucheit ersichtlich: Nach den! vorliegenden Verfahren,
z. B. finit Salpeter-Carbid-Zündgemiseh, wurden je-
weils, rooo kg Carbidgemisch
(Carbidmehl) und atalysatoren) mit 2,5 kg Zündgemisch, bestehend aus Carbid und
Calciumnitrat, beschickt und die Charge sofort nach dem Entzündien in einen unter
Stickstoff stehenden und durch geeignete Isolation vor Wärnleiver= lustetl geschützten
Az-otierbferi gebracht.. Die Btenridauer des Zündsatzes betrüg daHei etwa 4 bis
5 Minuten. Die Reaktidnsdaudr der Azbtierung betrug etwa 40 Stünden; der gesamte
Aiotierungsprozeß benötigte also ungefähr 40 Stunden und 5 Minuten.
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Bei der elektrischen Zündung erfolgte unter sonst gleichen Bedingungen
die örtliche Erhitzung des Catbidniehls mittels eines elektrisch geheiztenKohlestabe§
und beä.hspruchte etwa 4 Stunden (dabei kann bei genügender Wärmeisolation das sogenannte.
Nachheizen wegfallen). Die Reaktion war ebenfalls in etwa 4o Stunden beendet. Der
gesamte Azotierungsprozeß benötigte also etwa 44 Stunden.
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Die bei diesen Versuchers erhaltenen Ausbeuten waren die folgenden:
| Cabid- |
| Zürldung % Ca C, °/01V2 aus= |
| üVizun@ |
| r. elektrisch .. 74,95 23,o8 9z;5 |
| 2. Salpeter ... 74,95 23,31 92j7 |
| 3. elektiisch . . 76,29 23,30 9h0 |
| 4. Salpeter ... 76,29 223,66 92,9 |
| 5. elektrisch . . 77,55 23,61 9=,z |
| 6. Salpeter ... 77,55 24;07 93,4 |
Diese Versu'cHe zeigen; daß das vorliegende Verfahren dem bekannten Verfahren der
elekttischeil Zündixng, was die si'ch'ere Einleitung der Reaktion und deren Gesamtdauer
betrifft,
ebenbürtig, demselben aber bezüglich der Ze.itdatter zur
Einleitung der Reaktion und bezüglich der Ausnutzung des Carbids überlegen ist.