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Verfahren zur Herstellung von Kalkstickstoff Bei der Azotierung von
Calciumcarbid zu Kalkstickstoff ist es bekannt, pulverförmiges oder stücki ,ges
Calciumcarbid oder solches enthaltende Stoffgemische in durchlochten Einsätzen in
stehende, mit einer Aussparungen, enthaltenden Ausmauerung versehene öfen einzufüllen,
oder die Einsätze nach der Einfüllung wieder herauszuziehen, wobei das Füllgut durch
um die Einsätze gelegte leicht verbrennbare Hüllen aus Papier, Wellpappe o.dgl.
zusammengehalten und von der Ausmauerung getrennt ist. Während der Azotierung verbrennt
bzw. verkohlt das Papier bzw. die Wellpappe und das Füllgut verfestigt sich so weit,
daß es nicht auseinanderrieselt. Das Füllgut stelit dabei auf einem meist eisernen
Einsatzboden, mit dem es nach vollendeter Azotierung herausgezogen wird. Man hat
auch Stickstoffspülkanäle in der Carbidmasse vorgesehen und letztere unter Schmelzen
und Absorbieren des Stickstoffs in der geschmolzenen Masse azotiert. Diese bekannten
Verfahren haben mehrfache Nachteile, z.B. besonderer erheblicher Kosten für die
Auskleidung der öfen mit Papier bzw. Wellpappe, teilweise Zersetzung des eingefüllten
Carbids durch das bei der Verbrennung des. Papiers bzw. der Pappe entstehende Wasser
und damit verminderte Ausbeute, Verringerung des nutzbaren Ofenraumes durch den
Einsatzboden usw.
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Die Nachteile der bisherigen Verfahren werden erfindungsgemäß dadurch
beseitigt, daß pulverförmiges oder stückenförmiges, z. B. als Preßling vorliegendes
Carbid oder Calciumcarbid enthaltendes Stoffgemisch in öfen, deren Mauerwerk zum
Zwecke des Gasaustausches, wie z. B. Stickstoffspülung, Entlüftung von bei der Azotierung
entstehenden Fremdgasen usw., mit kleinen gasdurchlässi
-en ürfnun--en,
insbesondere z. B. Ritzen, Poren, Fugen o. dgl., versehen ist, unmittelbar ohne
Zwischenschalt-,ing von Papier, Pappe, Ofeneinsätzen o. dgl. eingefüllt und azotiert
-,vird. Überraschenderwcise treten hierbei Verbackungen, Verkrustungen o.dgl des
Füllgutes mit dem 1-Mauerwerk nicht auf.
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Durch die werden vorteilhafter-,veise nicht nur Aufwendungen an Arbeit
--lespart, sondern auch an -'Kosten für die Auskleidun,- des Ofens mit Papier,
Wellpappe
o. dgl. Darüber hinaus wird durch die Vermeidung einer teilweiseii
Zersetzung des Füllgutes durch das bei der Verkennung des Papiers oder der Wellpappe
entstehende Wasser eine vorteilliaite bemerkensu-erte Erhöhun ' - der Azotierausbeute
erzielt. Darin, daß durch Fortfall des z. B. eisernen Einsatzbodeils auch der nu;zbare
Raum des Ofens vergrößert wird, besteht ein weiterer Vort##i1 des Verfahrens der
Erfindun'-.
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Die Einfüllung des zu azoderenden Calciumcarl,icl#s bzw. Carbid,-emisclies
in den Azotierofen kann auf beliebige Welse erfolgen, z.B. durch nach der Füllung
entfernbare Einsatzzyl-Inder, mittels übe - den Ofen fahr#)arerFi-Illsi'os,
clu"cliFüllsc,ineclzeii, Redler (Trog ,ke- tei-i,"ör'e7-er) u. dgl. 'Man kann auch
die Füliung ini"#els Punnpe urid Schlauch, z. B. Fuller-Punipe, bewirken oder das
Füll--tit auf jede andere Weise in den Azotierofen einfüllen. Das Füllgut kann dein
Azotierofen dislo.,iiintiierjicli oder auch kontinuierlich zugeführt wurden, z.
B. bei der Azotierun- stückigen Carbids in horizontal stehenden bzw. schräg geneigten
Drehrohröfen. Wesentlich ist in allen Fällen, da!) das Füllgut mit der gasdurchlassenden
Vermauerung des Ofens ohne Zwischenschaltung von Papier, Pappe, Ofeneinsatz o. dgl.
in unmittelbare Berührung kommt, und die SLickstoffzufuhr bzw. E ni:lüftung
des Ofens von bei der Azotierung entstulienden Fremd,#,1-,Lsen ganz oder teilweise
durch kleine gas(lurchlässige üfiriungen, insbesondere z. B. Ritzen, Poren, Fugen
o. dgl. im erfolgt.
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Zur Ausmatierun- von Kall,-s-liclzstiff-öfeii nach dem c,-findtingsgernä.l-"en
Verfahren werden vorteilhafterweise Ziegel oder Formsteine, z. B. Radialsteine,
ohne Verkittung, Mörtel o.dgl. zusammengefügt, wobei das Mauerwerk gegebenenfalls
durch schrägeoder konische Formgebung, Nute und Feder. Verzahnun-en u.d-l. niecnanische
Festi-keit er-ZD ZD ZD hält. Der StickstoiTzutritt bzw. die Gasentlüftun
g erfol gt in diesem Falle in überraschend einfacher und vorteilhafter Weise
durch die Fugen des Mauerwerks. Auf diese Weise wird die Gaszufuhr bzw. Entlüftung
vorteilhaft über die gesamte Oberfläche des Ofenmauerwerks verteilt', was sich hinsichtlich
Azotierdauer und Azotierausbeute günstig auswirkt. Diese Wirkung wird bei der diskontinuierlichen
Azotierung von Carbidsäulen Z,
noch dadurch unterstützt., daß der Füllgutblock
bei der Azotierung etwas zusammenschrumpft und dadurch überraschenderweise sich
zwischen Mauerwerk und Füllgut ein hohlzvIindrischer Spalt bildet, durch den der
Stickstoff das Füllgut mit umspült bzw. die Fremdgase, z. B. Wasserstoff, austreten
könnun. Diese Schrumpfung des Füllgutes gestattet -leichzeiti- ein leichtes Ausfahren
des fertig azotierten Blockes. Zur Unterstützung der Gasdurchlässigkeit des 'Mauerwerks
oder zur Vernicidung von unverkitteten Fugen wer-,den vorteilliafterweise poröse
Steine oder poröse Ziegel, z. B. Leichtsteine, zur Ausmauerung von Kalkstickstofföfen
verwendet. Solche Leichtsteine haben ein erhebliches Porenvoltimen, beispielsweise
von 4o0,70 und darüber, durch das der Gaszutritt bzw. -austritt stattfinden kann.
Die Verwendung von porösen Steinen zur Ausmauerung von Kalkstickstofföfen stellt
einen wesentlichen Teil der vorliegenden Erfindung dar.
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Zur Verteilung des Stickstoffs in dem gas-Z, durchlassenden -Mauerwerk
werden vorteilliafterweise in der Ausmauerung Kanäle beliebigen Querschnittes eingebaut,
z. B. von rundem Querschnitt oder eck-igem bzw. bandlörrnigem Querschnitt. Diese
Kanäle können das Mauerwerk parallel zur Mitte#achse durchziehen oder auch schräg
oder spiralig in der Ausmauerung angeordnet sein und hören insbesondere in der Ausmauerung
selbst auf. Der z. B. unter geringem überdruck oder erhöhtem Druck an beliebiger
Stelle des Ofens zugeführte Stickstoff durchströmt dann diese Kanäle und tritt durch
die Fugen und/oder Poren des I\,laiier-#,rerks zu dem Azotiergut aus. Besonders
vorteilhaft wirkt sich die Erfindung z. B. auch bei der Herstellung von Kallzstickstofikörnern
aus stückigem Carbid in Drehrohröfen aus, da erfindungsgemäß der Stickstoff nicht
nur über die zu azotierenden Carbidkörner hinwegstreicht, sondern auch von der Unterseite
her in das zu azotierende Füllgut eintreten kann, wodurch außer Ver-Oeichmäßigung
der Azotiertemperatur eine vorteilhafte Verkürzung der Azotierzeit erreicht wird.
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Verwendet man senkrecht stehende Azotieröfen, so besteht ein weiterer
Vorteil der Erfindung darin, daß die bisher üblichen metallenen Einsatzböden in
Fortfall kommen können. Der aus Mauerwerk mit gasdurchlassenden unverkitteten Fugen
und/oder aus porösem Mauerwerk bestehende Ofenböden steht in diesem Falle unmittelbar,
d.h. ohne Zwischenschaltung von Einsätzen o. dgl., mit dem Azotiergut in Berührung.
Durch Fortfall
-der eisernen Ofenböden wird nicht nur das
Azotierverfahren als solches vereinfacht, sondern es tritt gleichzeitig eine bedeutsame
Erhöhung des nutzbaren Ofenraumes ein. Da bei diesem Verfahren die unteren Kanten
der Füllgutsäule wegen der verstärkten Wärmeableitung durch die Umgebung häufig
nicht zu Ende azotierten, wird das Mauerwerk am Ofenboden vorteilhaft konisch bzw.
abgeschrägt bzw. abgerundet ausgebildet, wot' ZD durch eine fast restfreie Azotierung
erzielt wird.
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Bei diesem Azotierverfahren mit senkrecht stehenden Azotieröfen kann
die Beheizung des Füllgutes von außen oder von innen erfolgen, gegebenenfalls nach
Vorwärmung des gesamten u Füllgutes oder eines Teils desselben auf erhöhte Temperaturen.
Besondere Vorzüge zeigt das Verfahren der Erfindung bei der AzotierLing nach dem
Initialzündungsprinzip mittels eines oder mehrerer im Innern der Carbidmasse angebrachter
Heizstäbe, denen der Strom durch unten angebrachte Bodenkontakte zu- bzw. abgeführt
wird. Dieser untere Kontakt des Heizstabes wird nach der Erfindung vorteilhaft in
einer Vertiefung oder Durchbrechung des Ofenbodens außerhalb der Carbidfüllung angeordnet,
wodurch die thermische Beeinflussung des Bodenkontaktes durch die reagierende Masse
und damit die Möglichkeiten der Kontaktverschlechterung, z. B. durch Lichtbogenbildung
u. dgl., -verringert werden.
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Die Erfindung zeigt besondere Vorteile bei ZD großoberflächigen Azotieröfen,
z. B. bei langgestreckten oder taschenförmigen Azotieröfen, bei denen die Gasbespülung
der Oberflächen gegenüber der Stickstoffspülung durch die Carbidmasse, z.B. durch
Spülkanäle, in der Carbidmasse 'besonders hervortritt. Solche das Füllgut durchzichenden
Spülkanäle, die häufig durch nachstürzendes Carbid zufallen, können bei Anwendung
der Erfindung mitunter auch ganz in Fortfall kommen.
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Eine beispielsweise Ausführungsform eines Ofens entsprechend der Erfindung
ist in der beiliegendenZeichnung dargestellt. DieZeichnung zeigt einen senkrecht
stehenden Azotierofen nach dem Initialzündungsverfahren, in dessen gasdurchlassende
unverkittete Fugen enthaltender Ausmauerung a, vorzugsweise aus porösen Steinen,
bis etwa zu 3/-i Höhe Stickstoffspülkanäle b angeordnet sind und dessen Boden
aus Formsteinen mit gasdurchlässigen Fugen teilweise abgeschrägt bzw. abgerundet
ausgebildet ist und besondere öffnungenc für den Stickstoffzutritt durch Spülkanäled
im Füllgut und eine mittlere Durchbrechung für den vertieft liegenden Bodenkontakte
enthält, während unter dem Boden zur Stickstoffeinleitung und besseren Stickstoffverteilung
und/oder Entleerung von etwa durchfallendem Carbid ein ausgesparter Raumf befindet,
der beispielsweise ringförmig oder nach Art eines Aschekastens ausgebildet ist;
ist die Stickstoffzuführung.
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B,eirspiel In einer Azotierofenanlage mit stehenden öfen werden neben
den betriebsüblichen Azotieröfen mit entfernbarem Eiseneinsatz und Papierumhüllung
24 papierlose öfen gemäß der Erfindung errichtet. Die Ausbeute in diesen papierlosen
öfen liegt bei einem Gehalt des Kalkstickstoffs von über 24()/o N
um i bis
20i'o höher als bei den öfen mit Papierverwendung. Die Ausbeuteerhöhung ist auf
den Fortfall des Papiers und die Vermeidung von Carbidschädigungen durch das bei
der Verkohlung entstehende Wasser zurückzuführen. Durch Fortfall des bei den betriebsüblichen
Ofen verwendeten eisernen Ofenbodens wurde das Füllgewicht bzw. die Kapazität der
neuen öfen gleichzeitig um 150/0 erhöht. Während bei den alten öfen mit Papierumhüllung
das neue Füllgut erst eingefahren werden kann, wenn der Ofen so weit abgekühlt ist,
daß die Papierumhüllung nicht mehr entflammen kann, fälltdiese Rücksichtnahme bei
dem Verfahren der Erfind-ung fort; die Kühlzeit konnte hierdurch von 5 Stunden
auf 2 Stunden, also um 3 Stunden, vorteilhaft verringert werden, wodurch
eine schnellere Wiederbeschickung ermöglicht wird.