DE620888C

DE620888C - Verfahren zur Herstellung von Kalkstickstoff

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Publication number: DE620888C
Application number: DE1930620888D
Authority: DE
Original assignee: ALBERT R FRANK DR; NIKODEM CARO DR
Current assignee: ALBERT R FRANK DR; NIKODEM CARO DR
Priority date: 1930-10-12
Filing date: 1930-10-12
Publication date: 1935-10-29

Description

Verfahren zur Herstellung von Kalkstickstoff Im Patent 6o9 730 ist ein Verfahren zur Herstellung von Kalkstickstoff aus Calciumphosphat und Kohle bzw. kohlenstoffhaltigen Stoffen beschrieben, bei dem man die-Mischung dieser Stoffe (vorteilhaft in Form von Preßlingen) zunächst auf Temperaturen von iooo bis i6oo° C, darauf auf Temperaturen von 160o bis igoo° C erhitzt und diesen Verfahrensstufen eine Nachbehandlung bei iooo bis i2oo° C, gegebenenfalls während längerer Zeit, folgen läßt, wobei sämtliche Stufen in Gegenwart von strömendem Stickstoff durchgeführt werden oder wobei der Stickstoff nur während der zweiten und dritten Stufe oder auch nur während der dritten Stufe angewendet wird.
Es wurde gefunden, daß an Stelle des Calciumphosphats auch Calciumcarbonat unter denselben bzw. ganz ähnlichen Bedingungen in Calciumcyanamid umgewandelt werden kann, nur kann bei dem vorliegenden Verfahren natürlich die bei dem Verfahren des Hauptpatents notwendige Temperaturstufe zur Austreibung des Phosphors fortfallen, und es genügt, die Kohlensäure abzutreiben, damit für die Carbidbildung nur ein Gemisch aus Kalk und Kohle vorliegt. Als Nebenprodukt erhält man große Mengen von Kohlenoxyd bzw. generatorgasartigen Gemischen von Stickstoff und Kohlenoxyd, die in bekannter Weise aufgefangen und zu chemischen oder zu Heizzwecken verwendet werden können. Es, ist bereits mehrfach versucht worden, Kalkstickstoff aus Calciumcarbonat oder Calciumoxyd und Kohle in einem Arbeitsgange herzustellen, doch sind diese Verfahren daran gescheitert, daß man entweder bei zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen arbeitete. Beispiele Kalkstein und Koks wurden fein gemahlen, dann. gemischt, wobei auf 7i,4Teile Kalkstein' 28,6 Teile Koks kamen, und in Pulverform oder in Preßlingen einem Ofen zugeführt, der es gestattete, das Material in genau festgelegten Intervallen und Temperaturstufen zu erhitzen. Während des Prozesses, der kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden kann, wurde Stickstoff durch den Ofen geleitet.

Die Erhitzung geschah beispielsweise nach folgenden Intervallen:

Temperatur Zeit

2o bis 150o° 8 Std. oo Min.

1500 - 16oo° 1 - 30 -

16oo - i7oo° 1 - 15 -

i7oo - 180o° 5 - 0o -

18oo - 186o° 3 - 15 -

186o - 105o° 1 - 15 -

1050 - 11.0o° 5 - 0o -

MM - 20° 3 - 0o -

Zusammen 28 Std. 15 Min.

Die Gesamtreaktion, die von Beginn bis auf 186o°_ und wieder auf= Anfangstemperatur zurück nach der Gleichung: . Ca C03 + 3 C -j- N2 = Ca CN2 -(-- 3 ('O verläuft, läßt sich in folgende Einzelreaktionen zerlegen: 1.- Kalkbildung CaC03=Ca0 + C02. Nach dem Entweichen flüchtiger Bestandteile 'aus den Kohlenstoffmaterialien trat das Brennen des Kalksteins ein. Die dabei stattfindende Kohlensäureentwicklung wurde mit steigender Temperatur durch die Reaktion C02 -f- C-2 C0 überlagert, so daß wechselnde Mengen von Kohlensäure und Kohlenoxyd den Ofen verließen. Die Reaktion liegt bei 95o° quantitativ nach der Kohlenoxydseite verschoben:

Temperatur Kohlensäure Kohlenoxyd

5500 89 0/0 C02 il 0/0 CO

65o11 611/,) - 390/0 -

8oo° 70/0 - 930/0 -

950° 011/0 - - i0011/0 -

(Gmelin 1, 3, 66o.)

Bei kontinuierlichem Betrieb, beispielsweise in einem Schachtofen, gelangt das Kohlenoxyd beim Abströmen nach oben in kältere Temperaturzonen, so daß dort teilweise die Reaktion 2C0.-C+C02 eintritt. ?. Carbidbildung: CaO + 3 C-CaC2 -E- CO. Bei weiterer Erhitzung beginnt, etwa von 16oö° ab, was je nach der Reaktionsfähigkeit des angewandten Kohlenmaterials etwas differiert, die Carbidbildung, die nun bis zur Maximaltemperatur so geleitet wird, daß das Carbid seine Porosität behält, damit es bei der Abkühlung befähigt ist, befriedigend zu azotieren. Die Einhaltung der einzelnen Temperaturstufen, wie sie beispielsweise oben angegeben sind, wird zweckmäßig für jedes Kohlenmaterial vorher ermittelt und richtet sich auch nach- dem Typ bzw. der Größe des verwendeten Ofens. Praktischerweise verfährt man dabei nach dem Kohlenoxydgehalt des Gases, in dem bis zu 8o 0/0 C O enthalten sein können. Eine starke Stickstoffspülung drückt den Kohlenoxydgehalt herab und erhöht zugleich den Carbidbildungsverlauf gemäß der Verschiebung des Partialdruckes. Es ist auch möglich, das Temperaturgebiet innerhalb des Bereiches von 16oo bis igool höher oder fer zu wählen, wodurch sich dann die Er-@zungszeiten für bestimmte Carbidbildungen,naturgemäß verkürzen bzw. verlängern. Zu -terücksichtigen ist, daß tiefere Tempei@aturgebiete gleichmäßigere Produkte liefern als höhere. Nachdem die zweite Teilreaktion mit 186o° und die Erreichung einer genügenden Carbidbildung abgeschlossen ist, wobei das zweite Zwischenprodukt vorliegt, setzt die Abkühlung ein.

3. Cyanamidbildung: Ca C2 + N2 = Ca CN2 -J- C. Bei Beginn der Abkühlung erstarrt das gebildete hochporöse Carbid, da das Ca0-Ca C2-Eutektikum, das sich bei der Maximaltemperatur gebildet hatte, bei tieferen Temperaturen nicht flüssig bleibt.
Während des raschen Temperaturfalles auf iioo° wird wenig Stickstoff gebunden; sobald die Temperatur aber in das eigentliche Azotiergebiet von iooo bis iioo° C kommt, steigert sich die Stickstoffbindung, deren Vollständigkeit unterstützt wird dadurch, daß das Reaktionsgut längere Zeit bei iooo bis iioo° C gehalten wird, was sowohl bei--kontinuierlichem als auch bei diskontinuierlichem Betrieb leicht durchführbar ist. Darauf wird das azotierte Produkt völlig abgekühlt und aus dem Ofen ausgebracht. Das Endprodukt stellt meist eine koksige, schwarze, mürbe Masse vor, die makroskopisch und mikroskopisch eine große Oberfläche aufweist und gewöhnlich von starken Rissen durchzogen bzw. in Stücke geborsten oder gar zu Pulver zerfallen ist je nach der Eigenart des angewandten Kohlenmaterials. Die weitere Aufbereitung bietet somit keinerlei Schwierigkeiten.

Claims

PATENTANSPRUCH: Übertragung der bei dem Verfahren zur Herstellung von- Kalkstickstoff aus Calciumphosphat und Kohle gemäß Patent 60973o angewandten Temperaturführung auf die an sich bekannte Gewinnung von Kalkstickstoff aus Calciumcarbonat und Kohle unter Auslassung der bei der Austreibung des Phosphors notwendigen Temperaturführung in der entsprechenden Temperaturstufe.