DE715419C

DE715419C - Process for the production of calcium cyanamide from calcium carbide

Info

Publication number: DE715419C
Application number: DEB190889D
Authority: DE
Inventors: Dr Gerhard Hoffmann; Dr Hermann Kunder
Original assignee: BAYERISCHE STICKSTOFF WERKE AG
Current assignee: BAYERISCHE STICKSTOFF WERKE AG
Priority date: 1938-02-25
Filing date: 1940-06-11
Publication date: 1941-12-23

Description

Verfahren zur Herstellung von Kalkstickstoff aus Calciumcarbid Das Hauptpatent 701 56o behandelt die Herstellung von Kalkstickstoff aus Caleiumcarbid in einsatzlosen oder mit Einsätz#Qii versehenen Öfen nach dem Initialzündungsverfahren, wobei die Carbidmasse durch einen oder mehrere in Hohlkanälen innerhalb der Carbidmasse, vorzugsweise symmetrisch in deren unterem Teil angeordnete elektrische Lich.tb#ög.eri unter Stickstoffzuleiturig möglichst auch unmittelbar zur Lichtbogenzündzonelokal auf Azotiertemperatur gebracht und dann unter weiterer Stickstoffzufuhr sich selbst überlassen wird.Process for the production of calcium cyanamide from calcium carbide The main patent 701 56o deals with the production of calcium cyanamide from calcium carbide in ovens without or with insert # Qii after the initial ignition process, whereby the carbide mass through one or more in hollow channels within the carbide mass, preferably symmetrically in the lower part Arranged electrical Lich.tb # ög.eri is brought to azotation temperature directly to the arc ignition zone under nitrogen feed if possible and is then left to its own devices with further nitrogen supply.

Dieses Verfahren weist trotz beträchtlicher Vorteile noch einige Mängel auf. So wirken z. B. der Ofenboden bzw. unten in den Ofen eingesetzte, zur Aushebung des fertig aus;-. azotierten Kalkstickstoffblocks dienende Vorrichtungen, wie Metallböden, Metallteller o. dgl., kühlend bzw. wärmeentziehend auf die Carbidmasse inderen unterem Teil, so daß hier mitunter bei schlecht reagierenden Carbiden noch Restcarbidgehalte gefunden werden. Ein weiterer Mangel besteht darin, daß bei- Anordnung des bzw. der Lichtbögen in der Mitte bzw. im oberen Teil die Ausbreitung der Azoti,erzone nach unten hin bzw. entgegengesetzt zu der Spülrichtung des Stickstoffs langsamer vor sich geht, als wenn die Azotilerrichtung mit der Spülrichtung des Stickstoffs, z. B. von unten nach oben, Übereinstimmt und dadurch der Fortschritt der Reaktion durch die auf - steigenden heißen Gase gefördert wird. Ein weiterer Mangel besteht trotz aller ins Ge- wicht fallenden Vorteile der Lichtbogenzündung bei schlecht reagierenden Carbidso.rt2n in einer wenn auch geringen Verlängerung der Azoti-erzeit gegenüber Hei"un" mit 3-m-Stähen.Despite its considerable advantages, this method still has some shortcomings. So act z. B. the furnace bottom or the bottom inserted into the furnace, to excavate the finished; -. Devices such as metal bases, metal plates or the like, which serve as azoic calcium cyanamide blocks, cool or remove heat from the carbide mass in the lower part, so that residual carbide contents are sometimes found here in poorly reacting carbides. Another deficiency is that when the arc or arcs are arranged in the middle or in the upper part, the spread of the azotile zone downwards or opposite to the direction of flushing of the nitrogen proceeds more slowly than when the azotile direction is with it the direction of flushing of the nitrogen, e.g. B. from bottom to top, is coincident and thereby the progress of the reaction by the on - is conveyed rising hot gases. Another shortcoming is despite all covered benefits weight to the overall arc ignition with poorly responsive Carbidso.rt2n in an albeit small extension of Azoti-urrently against Hei "un" with 3-m-Stähen.

Alle die-ze Mängel lass-,n sich erfindun-s-,gemäß beSeitigen, wenn in weiterer Ausbfldung des Verfahrens des Patents -oi 56o innerhalb eines oder mehrerer die Carbidmasse durchsetzender Hohlkanäle Lichtbogenzündtnig mit Widerstandsheizung kombin-ert wird, indem die Lichtbogenelektroden in ihrem Querschnitt so bemessen werden, daß sie in ihrer ganzen Länge oder in e#inem großen Teil derselben zum Glühen kommen. Obwohl durch den Liclitbogen der Carbidmasse Energie in sehr konzentrierter Form zugeführt wird und daher zumindest an dieser Stelle Cherhitzungen und Srhmelzerscheintingen zu befürchten waren, wenn gleichzeitig 11 ri die Umgebung der Lichtbogenzone durch Widerstand,sheizung zuzätzlich auf höhere Temperaturen gebracht wird, hielt sich überraschendenveise die überhitzung der Carbidmasse in der Umgebung der Lichtbogenzone in sehr mäßigen Grenzen und wurde weitgeliend durch die Vorteile der kombinierten Lichtbogenzündung und Widerstandsheizung aufgewogen. Auch war trotz des Glühens der Li-chtbogenel.#ektroden über ihre ganze Länge oder einen großen Teil derselben ihre Haltbarkeit und damit der äußerst geringe Elektrodenverbrauch überra3,che-niderweise ni##"ht herabgesetzt.All these deficiencies can be invented and remedied accordingly, if in further elaboration of the process of the patent -oi 56o within one or more The hollow channels penetrating the carbide mass are arc-ignited with resistance heating is combined by dimensioning the cross-section of the arc electrodes that they glow in their entire length or in a large part of it come. Although through the liclite arc of the carbide mass, energy is very concentrated Form is supplied and therefore, at least at this point, heat and eruptions appear were to be feared if at the same time 11 ri the area around the arc zone Resistance, heating is additionally brought to higher temperatures, held up surprisingly the overheating of the carbide mass in the vicinity of the arc zone in very moderate limits and has been widely used by the advantages of the combined Arc ignition and resistance heating outweighed this. Also was in spite of the glow the arc of arc. # electrodes over their entire length or a large part of it their durability and thus the extremely low consumption of electrodes surprisingly, cheerfully ni ## "ht reduced.

Das Verfahren der Ertindung weist dadurch besondere Vorteile auf, daß z.B. die Kühlwirkung des Ofenbodens bzw. der Wärmeentzug durch im unteren Teil des. Ofens eingesetzte Aushebeelemente uAgl. und damit das Auftreten von Restcarbidgehalten beträchtlich #,-,erringert wird, wenn man die untere Lichtbogenelektrode in ihrem Querschnitt so bemißt, daß sie zum Glühen kommt. Auf diese Weise wird der Wärmeentzug durch den Ofenboden weitgehend kompensiert und dadurch eine fast restcarbidfreie Azotierung erzielt ohne wesentliche Erhöhung des Zündünergiebedarfs. Ist der Lichtboggen mehr in der Mitte oder im oberen Teil des Carbidkanals angeordnet, so wird im Falle des Glübens der unter-en Lichtbogenelektrode die Azotierun- nach unten bzw. entgeg4,n,-esetzt der Spülrichtung des Stickstoffs vorteilhaft verbessert, so daß eine Vergleichmäßigung der Azotierung von unten nach oben erzielt wird. Natürlich können auch beide Lichtbogenelektroden, d.h. die untere und obere Elektrode, J in ihrem Querschnitt so bemessen werden, daß sie bei-de über ihre ganze Länge oder einen großen Teil derselben zum Glühen kommen. In diesem Fall wird infolge Vor-Z wärmung, der dem Lichtbogen benachbarten Ca,rbidzon#eii gleichzeitig ene vorteilhafte Verkürzung der Azotierzeit besonders bei schlecht reagierenden Carbidsorten erreicht.The method of invention has particular advantages, that e.g. the cooling effect of the furnace bottom or the heat extraction through the lower part of the furnace used lifting elements and the like. and thus the occurrence of residual carbide contents Considerably #, -, is reduced by placing the lower arc electrode in its Cross-section dimensioned so that it comes to glow. This way the heat is extracted largely compensated by the furnace floor and therefore almost free of residual carbide Azotierung achieved without a significant increase in the ignition energy requirement. Is the arc placed more in the middle or in the upper part of the carbide channel, so in the case of glowing of the lower arc electrode the azotization downwards or opposite4, n, -esets the direction of flushing of the nitrogen is advantageously improved, so that a leveling out the azotization is achieved from bottom to top. Of course, both arc electrodes, i.e. the cross-section of the lower and upper electrodes, J, can be dimensioned in such a way that that they both glow over their entire length or a large part of it come. In this case, as a result of pre-heating, the adjacent arc Ca, rbidzon # eii at the same time a particularly advantageous shortening of the azotic period achieved with poorly reacting carbide types.

Die Bemessung des Querscbl-iittes der Lichtbogenelektrodlen wird so vorgenommen, daß die Elektroden z. B. auf Temperaturen von 500 bis 700# kom-men. Besonders vorteilhaft ist es, den Querschnitt allerdings noch gering,er zu wählen, so daß von den Lichtbogenelektroden Temperaturen von goo bis i:zooerreicht werden. Hierdurch wird nicht nur an Elektrodent-nasse gespart., sondern auch der CarbidI;aiial in der Umgebung des Lichtbogens auf Azotiertemperatur vorgewärmt. Der Reaktionsbeginn setzt hierbei besonders schnell ein, so daß die bei der exothermen Reaktion frei werdende Wärme schon nach kurzer Zeit zur Weiterfübrung der Reaktion zur Veifül-ung steht. An Stelle eines gleichmäßigen QuerSchnittes der Elektroden kann auch ein tingleichmäßiger QuerEchnitt gewählt werden, so daß die Lichtbogeneleltrode bzw. -elektroden nicht über ihre ganze Länge, sondern nur -auf. einen Teil derselhen zum Glühen kommen oder verschiedene Temperaturen aufweisen oAgl., z. B. zum Teil Temperaturen von Io00 -, oder an einem anderen Teil nur von 5oo bis 6oo' erreichen. Ati Stelle einer aus einem Stück bestehenden Elektrode können die Lichtbogeneleltroden auch unter Verwendung von Muffen. Zwischenstücken o.dgl. zusammengesetzt werden, beispielsweise ein Elektrodente,1 von geringem Querschnitt unter Verwendung einer aus Kohle bestehenden Muffe mit einem Elektrodenteil von weiterem Querschnitt. Es können auch Zwischenstücke aus Eisen oderanderenimetallisch leitendem Material Verwendung finden. Lichtbogeii7ündu,ng und Widersta:ndsbeizung können bei einer anderen beispielsweiscri Ausführungsform auch so kombiniert werden, dafi eine nicht glüh#ende Lichtbogenelektrode unter Veri#Tiidung eines Kohle- oder eisernen Zwischenstückes derart mit einem zum Glühen kommenden Elektrodenteil kombiniert wird, daß der Lichtbogen im unteren Teil des Carbidkanals, das zum Glühen kommende Eicktrüdenstück jedoch in der Mitte oder im oberen Teil der Azotiermasse sich befindet.The dimensioning of the Querscbl-iittes of the arc electrodes is made so that the electrodes z. B. come to temperatures of 500 to 700 #. It is particularly advantageous to select the cross section, however, still small, so that temperatures from goo to i: zoo can be reached by the arc electrodes. This not only saves on electrode wetness, but also preheats the carbide in the vicinity of the arc to the azotization temperature. The start of the reaction sets in particularly quickly, so that the heat released during the exothermic reaction is available after a short time to continue the reaction. Instead of a uniform cross-section of the electrodes, a uniform cross-section can also be selected so that the arc electrode or electrodes are not over their entire length, but only over. some of them come to glow or have different temperatures oAgl., z. B. in some cases temperatures of Io00 -, or in another part only from 5oo to 6oo '. Instead of a one-piece electrode, the arc electrodes can also be made using sleeves. Intermediate pieces or the like. be assembled, for example an electrode part, 1 of small cross-section using a sleeve made of carbon with an electrode part of wider cross-section. Intermediate pieces made of iron or other metallic conductive material can also be used. In another embodiment, for example, arc ignition and resistance can also be combined in such a way that a non-incandescent arc electrode is combined with an electrode part that is glowing in the lower part, avoiding a carbon or iron intermediate piece Part of the carbide canal, but the piece of the Eicktrüden, which comes to glow, is in the middle or in the upper part of the azotic mass.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß der Querschnitt der oberen Elektrode all-ein so bemessen wird, daß sie ganz oder teilweise zum Glühen kommt und ihre Länge etwa o, i bis 0,3 der Ofenlänge beträgt. Ist ihr Querschnitt gleichzeitig so gering, daß sie Temperaturen von goo bis i:zoo- erreicht. so tritt bei gleichzeitiger Stickstoffspülung von unten nach oben eine aufsteigende Azotierun - ein, die am Lichtbogen beginnt und s".,ch infolge der Vorwärmung durch die über dem Lichtbogen befindliche Widerstand.selektrode schnell nach oben fortsetzt.A further advantageous embodiment consists in that the cross-section of the upper electrode is dimensioned all-in such that it completely or partially comes to glow and its length is approximately 0.1 to 0.3 of the furnace length. At the same time, its cross-section is so small that it reaches temperatures from goo to i: zoo-. so with simultaneous nitrogen flushing from bottom to top, an ascending azotization occurs, which begins at the arc and continues rapidly upwards as a result of the preheating by the resistance electrode located above the arc.

Bei ;einer beispielsweisen Ausführungsform wurde in dem inneren, frei stehenden Hohlkanal der Carbidfüllung eines feststehenden Azoti-erofens im unteren Teil ein Eisenstab von i o mm 0 eingesetzt, der am unteren Ende auf dem Eisenbodendes Azotiero-fens aufstand und am oberen `Ende eine Koblemuffe von 5o i= Länge trug. Diese Anordnung bildete den unteren Pol des Lichtbogens. Eisenstab und Kohlemuff-e ragten etwa 2o cm in die Carbidmasse hinein. Durch Führungseisen wurde der Eis-enstab zentrisch gehalten. Die obere Elektrode bestand aus einem Eisenrohr von 15 mm äußerem Durchmesser und i2mim lichte Weite, das an seinem untercn Ende einen Kohlestab von 15 mm 0 und 4 mm Bohrung tru-. Der Kohlestab war vermittels einer Kohlemuffe von io cm Länge und 25 min äußerem Durchmesser an dem Eisenstab befestigt. An seinem unteren Ende trug der Kohlestabs ebenfalls eine KohIemuffe von 25 mm äußerem Durchmesser und 5 cm Länge. Zwischen dieser Kohl,emu#iff-e und der des unteren Ge-genpols wurde der Lichtbogen gezündet. Der vorerwähnte Kohlestab hatte eine Länge von etwa i m. Der aus dem Azotierofen herausragende j5-mm-Eisenstab wurde außerhalb des Ofens mit der Stromzuleitung flexibel verbunden. Eisenstab u-nd der daran befestigte Kohlestab wurden nach Art der Regulierung elektrischer Lichtbogenlampen automatisch eingestellt. An das Eisenrohr wurde eine Spannung von 6o Volt angelegt und dür Lichtbogen mit .einer Stromstärke von i5o bis Uo Amp. be- trieben. Der i-m-Kohlestab kam hierbei auf eine Temperatur von rund 700 bis 900# zum Glähen und heizte hierdurch die oberhalb des Lichtbogens befindlichen Zonen des Carbidhohlk,an,als auf höhere Temperaturen auf. Nach bereits 4o bis 45 Minuten war die Heizzeit beendet, was einer Zündenergie von nur rund, 7 kWh entsprach. In an exemplary embodiment, an iron rod of 10 mm 0 was inserted in the lower part of the inner, free-standing hollow channel of the carbide filling of a fixed azoti furnace, which stood at the bottom on the iron base of the azotier furnace and at the top a coble sleeve of 5o i = length carried. This arrangement formed the lower pole of the arc. The iron rod and coal socket protruded about 20 cm into the carbide mass. The iron rod was held centrally by guide irons. The upper electrode consisted of an iron pipe of 15 mm in outside diameter and inside diameter i2mim, the TRU untercn at its end a carbon rod of 15 mm 0 and 4 mm bore. The carbon rod was attached to the iron rod by means of a carbon sleeve 10 cm long and 25 minutes external diameter. At its lower end, the carbon rod also had a carbon sleeve with an outer diameter of 25 mm and a length of 5 cm. The arc was struck between this cabbage, emu # iff-e, and that of the lower opposite pole. The aforementioned carbon rod had a length of about 1 m. The 5 mm iron rod protruding from the azotizing furnace was flexibly connected to the power supply outside the furnace. The iron rod and the carbon rod attached to it were automatically adjusted in the manner of regulating electric arc lamps. To the iron pipe, a voltage of 6o volts was applied and Dür exaggerated arc loading with .One current of i5o to Uo Amp.. The im-carbon rod came to a temperature of around 700 to 900 # for annealing and thereby heated the areas of the carbide hollow located above the arc than to higher temperatures. The heating time was over after just 40 to 45 minutes, which corresponded to an ignition energy of only around. 7 kWh.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of calcium cyanamide from calcium carbide in ovens with or without inserts using the initial ignition process. According to patent I 701 56o, characterized in that within one or more hollow channels penetrating the carbide mass, arc ignition is combined with resistance picking by cutting the cross section of the arc electrodes so that they glow over their entire length or a large part of them.

2. The method according to Claimi, characterized in that the electrode cross-section is dimensioned so small that the arc electrodes reach temperatures from goo to i2oo- almost over their entire length. 3. method according to claim i and 2, characterized in that the cross section of only the upper electrode is dimensioned so that it comes to glow in whole or in part and its length is about 0.1 to 0.3 of the Ofei length.