Stwierdzono, ze mozna uzyskac dobre sadze przez czesciowe spalanie acetylenu lub gazów, zawierajacych acetylen, albo innych odpowiednich surowców, zawiera¬ jacych wegiel, stosowanych w postaci ga¬ zu, pary, mgly lub pylu w obecnosci gazów utleniajacych, jak tlenu, powietrza lub chlo¬ ru, jesli mieszanine spalajacych sie sklad¬ ników paliwa wypuszcza sie z palnika strumieniem, jak najbardziej wydluzonym, do komory w zasadzie zamknietej, w któ¬ rej plomien rozwija; sie swobodnie. Do uzy¬ skania wyplywu paliwa strumieniem wy¬ dluzonym wystarczaja na ogól najprostsze srodki, a mianowicie zastosowanie gladkiej rury palnika, prostej na dostatecznej dlu¬ gosci, przy czym wbudowywanie osobnych urzadzen w celu miarkowania przeplywu gazu jest najczesciej zbedne. Szybkosc wy¬ plywu mieszaniny skladników poddawa¬ nych spalaniu dobiera sie (najkorzystniej) tak, ze przewyzsza ona tylko niewiele te szybkosc, przy której plomien cofalby sie do rury palnika. Przy tym rodzaju spalania wytwarzaja sie na powierzchni plomienia duze, ciezkie platki sadzy, opadajace w dól, a prócz nich powstaje w bardzo nie¬ wielkiej ilosci lekki szary lub czarny dym.Uchodzacy wr&z z gazami odlotowymi. Sa¬ dze, gromadzace sie w dolnej czesci komo¬ ry spalania, mozna usuwac np. za pomoca przenosnika slimakowego i sprasowywac je na prasie walcowej.Zaleca sie, aby temperatura plomienia, która odczytuje sie na pirometrze optycz¬ nym, nie przekraczala mniej wiecej 1 500°C, najkorzystniej zas — aby nie wy- nosila ponad 1 300°C; mozna to latwo osia¬ gnac przez regulowanie stosunku iloscio¬ wego skladników spalajacej sie mieszani¬ ny. W takich warunkach osiaga sie znako¬ mite wyniki zarówno pod wzgledem ilosci, jak i jakosci sadzy.Czestokroc, zwlaszcza jesli gazy spala¬ ja sie plomieniem o niskiej temperaturze, wytwarzajace sie sadze zawieraja jeszcze ciala eftipireumatyczne, które moga byc usuniete za pomoca rozpuszczalników.Mozna jednak i bezposrednio uzyskiwac sadze wolne od substancji ubocznych, je¬ sli do komory spalania poza obrebem plo¬ mienia, najkorzystniej pod nimf wprowa¬ dza sie pewna ilosc gazu utleniajacego, np, tlenu, powietrza, pary wodnej, najkorzyst¬ niej przegrzanej, lub dwutlenku wegla.Gaz pomocniczy mozna z latwoscia dopro¬ wadzac w taki sposób, aby nie przeszka¬ dzal spadaniu platków sadzy.Gazy plynace przez rure palnika moz¬ na tez podgrzewac, przy czym nie nalezy tylko dopuscic do temperatury, w której zapala sie plynaca przez rure mieszanina gazu i tlenu. Utrzymywanie równomier¬ nej temperatury gazu w rurze palnika wplywa na plomien ustalajaco. Wskutek podgrzania gazu wystarcza do podtrzymy¬ wania plomienia niewielka tylko ilosc utle¬ niajacego skladnika w mieszaninie gazów poddawanych spalaniu; odpowiednio do tego wzrasta wówczas wydajnosc sadzy.Na rysunku przedstawione jest sche¬ matycznie tytulem przykladu urzadzenie do przeprowadzania sposobu wedlug' wy¬ nalazku niniejszego. W ustawionym pio¬ nowo, zamknietym, prawie walcowym piectl 2 o dnie stozkowym, zaopatrzonym w rure odlotowa 1 do gazów uchodzacych, umie¬ szczony jest wspólosiowo palnik 3, oto¬ czony ochronnym plaszczem temperuja¬ cym 4. Plaszcz temperujacy 4 sluzy do wstepnego ogrzewania gazów spalinowych.Sadze, wytwarzajace sie z plomienia 5, opadaja do stozkowej czesci dolnej pieca i sa stad usuwane za pomoca slimaka 6.Ewentualnie stosowany gaz pomocniczy moze byc doprowadzany przez przewód 7 do rury pierscieniowej 8, otaczajacej po¬ nizej plomienia rure palnika i zaopatrzo¬ nej w otwory wyjsciowe. Za pomoca urza¬ dzenia 9, umieszczonego w czesci górnej pieca, sciany pieca moga byc zraszane woda. Urzadzenie to, jak wynika z rysun¬ ku, moze stanowic np. rura z malymi otwo¬ rami, przylegajaca do górnego obwodu sciany piecowej 2. Kolnierz 10 wstrzymu¬ je wode ponad stozkowym zbiornikiem sa¬ dzy, rura zas 11 odprowadza ja na ze¬ wnatrz. Przez zastosowanie tego rodzaju zraszania scian nie tylko zapobiega sie niepozadanemu osadzaniu sie znacznych ilosci sadzy na scianach pieca, jakie latwo powstaje przy dluzszej pracy pieca, lecz ponadto uzyskuje sie znaczne zwiekszenie wydajnosci sadzy oraz polepszenie ich ja¬ kosci.Umieszczenie kilku palników w jednym piecu jest mozliwe bez jakichkolwiek trud¬ nosci, a w takim przypadku nie jest rze¬ cza konieczna zaopatrzenie pieca w do¬ datkowe zbiorniki do sadzy i urzadzenia dó odprowadzania ich.Podczas gdy przy zastosowaniu zna¬ nych sposobów wytwarzania sadzy przez czesciowe spalanie weglowodorów uzysku¬ je sie sadze z bardzo niewielka wydajnos¬ cia, przy zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku niniejszego wydajnosc ta jest bardzo wielka i w wielu przypadkach wy¬ nosi 80% wegla zawartego w uzytych su¬ rowcach, a nawet i wiecej. — 2 -Uzyskane sadze nadaja sie znakomicie do wielu celów, np. db wyrobu ogniw su¬ chych. Ponadto sadze acetylenowe, uzyska¬ ne sposobem wedlug wynalazku niniejsze¬ go, mozna zastosowac z bardzo dobrym wynikiem jako material wypelniajacy do kauczuku, przy czym sadze te po czesci przewyzszaja swymi wlasciwosciami do¬ tychczas uzywane najlepsze sadze gazowe.Sadze acetylenowe stosowano dotychczas bardzo malo jako material wypelniajacy do kauczuku, gdyz sadze acetylenowe, u- zyskiwane dawniejszymi sposobami, czy¬ nily zawierajace je wyroby zbyt sztywny¬ mi.Na wlasciwosci sadzy mozna róznorod¬ nie wplynac stosujac rózne odmiany spo¬ sobu wytwarzania ich. Jako srodki po¬ mocnicze do nadawania sadzom wlasciwo¬ sci pozadanych w poszczególnych przy¬ padkach stosuje sie, jako dodatek do su¬ rowców, np. wodór albo w razie uzycia su¬ rowców bogatych w wegiel wprowadza sie do nich gazy ubozsze w wegiel, np. metan, etan, propan lub etylen, lub tez zmienia sie ilosc dodawanych gazów utleniajacych, albo przeprowadza sie w piecu proces wy¬ twarzania sadzy z dodatkiem gazu pomoc¬ niczego lub bez niego, alba tez stosuje sie zraszanie scian pieca woda lub tez pomija sie to itd.Przyklad I. W piecu o ksztalcie uwi¬ docznionym na rysunku, którego prawie walcowa czesc posiadala srednice 1 200 mm i wysokosc 2 400 mm, spalano na godzine za pomoca palnika o srednicy wynoszacej 32 mm 6,3 metrów szesciennych mieszani¬ ny, skladajacej sie z 90% acetylenu i 10% tlenu, doprowadzajac równoczesnie do pie¬ ca za pomoca rury pierscieniowej 8 15 cm3 powietrza. Szybkosc przeplywu gazów w rurze palnika wynosila mniej wiecej 2 m/sek. Jezeli wewnetrznych scian pieca nie zraszano woda, wydajnosc sadzy wyno¬ sila 55%. Natomiast przy zraszaniu scian pieca woda mozna bylo obnizyc szybkosc przeplywu gazów w palniku do 1,4 m/sek, przy czym wydajnosc sadzy wzrosla) do 85%. Sprawdzajac temperature plomienia mniej wiecej na wysokosci 2 cm ponad wy¬ lotem palnika odczytano na pirometrze, zastosowanym do tego celu, temperature wynoszaca mniej wiecej 1 250°C.Sadze, uzyskane w piecu suchym, a wiec bez zastosowania zraszania jego scian, zastosowano do wyrobu zwyklej mieszan¬ ki kauczukowej i odpornosc na scieranie sie wyrobu, utworzonego z takiej mieszan¬ ki, porównywano z odpornoscia produktu wulkanizowanego, uzyskanego wl takich sa¬ mych warunkach, jak pierwszy wyrób, lecz z dodatkiem sadzy Mikronex, przy czym jako wynik porównania otrzymano stosu* nek 116 : 114. Wytrzymalosc na rozrywa¬ nie wyrobu kauczukowego, zawierajacego dodatek sadzy wedlug wynalazku niniej¬ szego, wynosila 275 kg/cm2, rozciagliwosc zas — 483%. Odnosne wartosci wyrobu, uzyskanego z dodatkiem sadzy „Arrow- black", wynosily 269 kg/cm2 i 574%. Sa¬ dze, uzyskane sposobem wedlug przykladu niniejszego, nadaja sie dobrze równiez do wyrobu plyt do ogniw elektrycznych.Pirzy zastosowaniu sadzy, uzyskanych w piecu zraszanym woda, otrzymano wul¬ kanizowane produkty kauczukowe o dosko¬ nalych wlasciwosciach mechanicznych. Wy¬ trzymalosc na rozrywanie pewnego okre¬ slonego wyrobu wynosila 325 kg/cm2, a rozciagliwosc — 592%, podczas gdy wy¬ trzymalosc na rozerwanie takiego samego wyrobu, zawierajacego dodatek sadzy „Arrowblack", wynosila 320 kg/cm2, a je¬ go rozciagliwosc — 578%. Stosunek od¬ pornosci na scieranie sie obydwóch tych wyrobów wynosil 116 : 153.Gdy przy wykonywaniu sposobu niniej¬ szego z zastosowaniem zraszania woda we¬ wnetrznych scian pieca zamieniono prad ciagly przeplywu mieszaniny gazów pal¬ nych na wirujacy przez wypelnienie ostat¬ niej prostej czesci rury palnika pierscie- — 3 —wmud. lUsclnga, irówcaas traeba bylo do¬ plyw mieszaniny garów do palnika znacz* ne zwiekszyc, aby zapobiec cofaniu sie plomienia do patóka. Wydajnosc sadzy opadla przy tym do 50%.Przyklad II. W takim samym piecu, jak opisany w przykladzie I, spalano na godzine 5 m3 acetylenu z domieszka 3 m3 tfjottrielrza. Wnetrze pieca zraszano woda* Wydajnosc sadzy wynosila ponad 50%.Prodakt zwulkanizowany, wykonany z do- mieKzka takich sadzy, wykazywal wytrzy¬ malosc na rozrywanie, wyrazajaca sie licz¬ ba 233 feg/am2, jego rozciagliwosc wynosila 583%,, a jego elastycznosc odnosnie odbi¬ cia wstecznego, mierzona za pomoca mlota -wahadlowego systemu Scfadba, wynosila •48:% ito* fest mlot wahadlowy, padajacy z wysokosci H ma próbe przy odbiciu wstecznym osiagal wysokosc 0,48 H). Przy wstouowaniii sadzy „Arrowblack" odnosne wartosci wynosily w takich samych wa¬ lonkach pracy tyikb 260 kg/cm2, 558% i 38'%. Temperatura plomienia, mierzona sposobem wedlug przykladu I, wynosila Przyklad III. W piecu, którego scia¬ ny zewnetrzne zraszano woda, spalano na -godzine 4 m3 acetylenu ilm3 metanu w obecnosci 6,5 m3 tlenu, doprowadzajac do -komory spalania 15 m3 powietrza. Wydaj - wróc sadzy wynosila 86%. Wytrzymalosc na rozrywanie poddanego próbie produktu wulkanizowanego, wykonanego z domiesz- ka takich1 sadzy, wynosila 263 kg/cm2, jego rozciagliwosc wynosila 614%, a elastycz¬ nosc odnosnie odbicia wstecznego wynosi¬ la 46%. Odnosne wartosci produktu wul¬ kanizowanego, wykonanego z domieszka sa¬ dzy „Arrowblack", wynosily tylko 253 kg/om2, 606% i 37%. Gdy zamiast metanu dodano par olejów dziegciowych zamyka¬ jac przy tym doplyw wody zraszajacej wnetrze pieca, to wydajnosc sadzy byla nieco mniejsza, a produkty wulkanizowane, wytosoiane z domieszka uzyskanych w ten sposób sadzy, wykazywaly wlasciwosci po¬ dobne dfo tych, jakie posiadaly produkty wulkanizowane, wykonane z domieszka sadzy „Arrowblack", a czesciowo nawet posiadaly lepsze wlasciwosci.Przyklad IV. W takim samym piecu, jak opisany w przykladzie I, lecz bez zra¬ szania jego scian wewnetrznych, spalano na godzine 3 m3 mieszaniny, skladajacej sie ze stezonego acetylenu, uzyskanego przez traktowanie propanu w* luku plomien¬ nym i* poddanie go nastepnie stezeniu, oraz z tlenu i zawierajacej 65% acetylenu, 4% dwuacetylenu, 5% oiefin, '9% wodoru, 4% metanu i zwiazków homologicznych oraz 10% tlenu, a W pozostalej czesci azot i tle¬ nek wegla, przy czym szybkosc przeplywu mieszaniny gazowej przez rure palnika by¬ la dobrana tak, ze przy zmniejszeniu do¬ plywu mieszaniny gazowej do palnika o 0,5 m8 na godzine, plomien cofal sie do ru¬ ry palnika. Otrzymano sadze z wydajno¬ scia wynoszaca 70%. Wytrzymalosc Jia rozrywanie produktów wulkanizowanych, poddanych próbie, wykonanych z domiesz¬ ka otrzymanych sadzy, wynosila 306 kg/cm2, a ich rozciagliwosc — 486%. Od¬ nosne wartosci przy zastosowaniu sadzy „Mikroom" wynosily 290 kg/cm2 i 564%.Przyklad V. W parowniku wyparowa¬ no benzen, a do pary benzenu, utezymywa- nej w temperaturze 180°C, dodano 25 % podgrzanego tlenu. Mieszanine te opalano w piecu, podobnym do uwidocznionego na rysunku, z taka szybkoscia wyplywu gazu, ze uniknieto cofania sie plomienia do rury palnika. Wskutek tego wytwarzaly sie du¬ ze platki sadzy, które przy zwiekszeniu szybkosci przeplywu mieszaniny gazowej o 15 % przestawaly sie wytwarzac wzglednie wytwarzal sie lekki szary dym. Do pieca doprowadzano tyle powietrza, iz gazy od¬ lotowe czesciowo porywaly ze soba z pieca platki sadzy. Ilosc sadzy, gromadzacych sie przez zwykle opadanie w dolnej czesci piesa, którego sciany wewnetrzne nie byly 4zraazaae woda, wynosila 15% wagowych wyparowanego benzenu. Wytrzymalosc *& -rozrywanie poddanego próbie produktu wnlkasizowaiiego, wykonanego z domiesz¬ ka takich sadzy, wynosila 297 kg/cm2, a je¬ go rozciagliwosc — 554%. Odnosne naj¬ lepsze wartosci przy zastosowaniu sadzy „Arrowblack" wynosily 293 ki/cm2 i 526%.Przyklad VI, W piecu o ksztalcie przedstawionym na rysunku spalano w at¬ mosferze azotu 1 m3 acetylenu o zawarto¬ sci t&% chloru. Przy bardzo duzej wydaj¬ nosci sadzy uzyskano oprócz ehlorowodo- ~xu mniejsze ilosci chlorowanych w^flowo- -darów. Wytrzymalosc na rozrywanie pod- -danego próbie produktu wulkanizowanego, wykonanego z domieszka uzyskanych sa- -dzy, uwolnionych od materialów gmpi- neumatycznych xa pomoca rozpuszczalni¬ ków, wynosila 259 kg/cm2, jego rozciagli¬ wosc wynosila 425%; a elastycznosc wcgle- -dem odbicia wstecznego — 48%. Odmowne 337 wobec 280 kg^cm2 po oóó f, 31*5 ,, ,, 316 „ 302 „ ..„ JU© ,, Sf**. ,, ,, Ponadto uwydatnia sie wyrazna wyz¬ szosc jakosci sadzy, uzyskanych sposobem powyzej opisanym, w stosunku do sadzy „Arrowblack" równiez i pod wzgledem od¬ pornosci na sciemnie sie {w razie porów¬ nania wyników dokonanej w tym kierunku próby, wyrazajacych sie wartosciami 504 cnx8 wobec 623 cm3 na 1 godzine i konia mechanicznego).Przyklad VLIL Przez wyparnik nafta¬ lenu, pracujacy w temperaturze SlO^C, -wypelniony mniej wiecej tozydziestooenty- -meirowa warstwa naftalenu, przepuszcza¬ no -aa godzine 600 litrów wodoru tak, ze w fen sposób wodfur oprowadzal na godsóae 1 $80 g naftalenu. Wodór, ^obciazony para naftalenu, opalal -sie w powyzej opisane") vCorze jpaMka; tloitifej tuz p»ed wykfaai wartosci przy zastosowaniu sadzy „Arrow- fclack" wynosily 253 kg/cm2, 538 % i 435E.Przyklad VII. W parowniku tiaftale- nu, pracujacym w temperaturze 160°C, obciazono gaz acetylenowy para naftalenu tak, ze kazdy metr szescienny acetylenu sluzyl jako nosnik mniej wiecej 1 kg nafta¬ lenu. Acetylen, obciazony para naftalenu, spalano za pomoca palnika wt piecu o ksztaltne uwidocznionym na rysunku do¬ dajac mniej wiecej 10% tlenu, przy czym uzyskano w postaci wysokowartosciowych sadzy 55% | wegla zawartego w gazie spala¬ jacym sie w palniku. W jednakowych wa¬ runkach rozpoczecia pracy, mieszania i wul¬ kanizacji kauczuk z domieszka tych sadzy wykazywal wieksza wytrzymalosc na roz¬ rywanie od kauczuku, do którego dodano dobrych amerykanskich sadzy gazowych „ArrawWack", wykazuja nizej podane liczby porównawcze: 15 minutach ogrzewania palnika doprowadzono na godzine mniej wiecej 540 litrów tlenu. Przy takim dobo¬ rze skladu gazów szybkosc ich wylotu z palnika przewyzszala nieco szybkosc wy¬ buchowa spalajacych sie skladników mie¬ szaniny, wobec czego cofanie sie plomienia do palnika normalnie nie wystepowalo. W wyniku spalania sie gazów rozpoczelo «ie wytwarzanie sie wielkich platków sadzy z wydajnoscia na godzine 530 g latwo u- ichwytnych, czynnych sadzy, przy czym umiej wiecej 40 g sadzy zawieszonych w powietrzu uchodzilo do komina. Wulkani¬ zowane mieszaniny kauczuku z domieszka takich sadzy, uzyskanych z wydajnoscia ponad 50% w stosunku do uzytego wegla, peddane odpowiedniej próbie, wykazywaly pi?zy 3 —malosc na rozrywanie = 327 kg/cm?, przy 30-minutowym — równiez 327 kg/cm2, a przy 45-minutowym — 321 kg/cm2, pod- czas gdy przy uzyciu amerykanskich sadzy gazowych „Arrowblack" wartosci te wyno¬ sily 263, 303 i 305 kg/cm2. Próby porów¬ nawcze pod wzgledem odpornosci na scie¬ ranie sie produktu wulkanizowanego da¬ ly nastepujace wyniki: 458 cm3 na godzine i konia mechanicznego przy zastosowaniu sadzy uzyskanych wedlug sposobu niniej¬ szego i 535 cm3 na godzine i konia mecha¬ nicznego przy zastosowaniu sadzy „Arrow- black".Podobne wyniki otrzymuje sie, gdy za¬ miast naftalenu zastosuje sie antracen lub oleje zawierajace antracen/Wodór mozna równiez zastapic gazami zawierajacymi wodór.Przyklad IX. W piecu, stosowanym w przykladzie I, spalono na godzine 4 — 5 kg naftalenu z domieszka tlenu w ilosci 45%, przy zraszaniu scian pieca woda.Wydajnosc sadzy wynosila 70% uzytego naftalenu. Wulkanizowany produkt kauczu¬ kowy, wytworzony z domieszka tych sadzy, wykazywal wytrzymalosc na rozrywanie = 310 kg/cm2, rozciagliwosc = 581% i e- lastycznosc odnosnie odbicia wstecznego = 43%. W takiej samej mieszaninie kau¬ czukowej, lecz: z dodatkiem sadzy ,,Arrow- black", odnosne wartosci wynosily 280 kg/cm2, 528% i 42%.W takich samych warunkach pracy, lecz bez zraszania wnetrza pieca woda, o- trzymano sadze z wydajnoscia, wynoszaca tylko 60%, a produkt wulkanizowany z domieszka tedach sadzy wykazywal wy¬ trzymalosc na rozrywanie = 318 kg na 1 cm2, rozciagliwosc = 544%, elastycznosc odnosnie odbicia wstecznego = 43%. PL