DD209169A1 - Verfahren zur karbidkuehlung mit sekundaerenergiegewinnung beim tiegelabstich - Google Patents

Abstract

Die Aufgabe, die aus einem Karbidofen in Tiegel abgestochene Rohkarbidschmelze schnell zur Erstarrung zu bringen, anschliessend auf geeignete Weiterverarbeitungstemperatur zu kuehlen und etwa 60% der dabei insgesamt frei werdenden Waerme als Sekundaerenergie zu gewinnen, wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass die Rohkarbidschmelze auf die Hohlraeume eines den Tiegel teilweise oder vollstaendig ausfuellenden Haufwerks aus einzelnen Formkoerpern verteilt wird, das sich binnen weniger Minuten bildende Agglomerat aus erstarrten Karbid und Formkoerpern, das eine Temperatur von etwa 870 K bis 1070 Kaufweist, aus den Tiegeln entfernt, gebrochen und getrennt wird und die Formkoerper bzw, das Karbid in Einrichtungen zur Sekundaerenergiegewinnung gekuehlt werden. Die Erfindung kann bei der technischen Herstellung von Kalziumkarbid, wenn die Rohkarbidschmelze in Tiegel abgestochen wird, angewandt werden.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Karbidkühlung mit; Sekundär energiegewinnung beim Siegelabstich

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung kann beim Abstich von technischen Kalziumkar bid schnei sen in liege! angewandt, werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Herstellung von technischem Kalziumkarbid aus Branntkalk und Koks im Slektro-Heduktionsofen wird.im Ofen bei einer Temperatur von etwa 2070 K- bis 2370 K eine Schmelze gebildet, deren Hauptbestandteile Kalziumkarbid und Kalziumoxyd sind. Beim sogenannten 'Tiegelabstich wird diese Schmelze durch eine dafür vorgesehene öffnung des Ofengefäßes in regelmäßigen Zeitabständen in bereitgestellt« stählerne Tiegel oder Pfannen abgelassen. Um die vor der

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Weiterverarbeitung des technischen Kalziumkarbids erforderliche Erstarrung und Abkühlung der Rohkarbidschmeize zu erreichen, werden bei einem bekannten Verfahren die zu 85 bis 95 % ihres Fassungsvermögens mit Sohkarbidschmelze gefüllten Tiegel oder Pfannen mit einem geeigneten Transportmittel in eine Karbidkühlhalle transportiert und dort abgestellt. Die Abkühlung der durch den Kontakt mit der Schmelze" erhitzten Tiegel und des Tiegelinhalts erfolgt durch Wärmeabgabe an die Umgebung infolge natürlicher Konvektion und Strahlung. Die für die Erreichung einer geeigneten Weiterverarbeitungstemperatur des erstarrten Karbids notwendige Verweilzeit der karbidgefüllten Tiegel oder Pfannen in der Kühlhalle hängt von den physikalischen Eigenschaften des technischen Kalziumkarbids, der Größe und der Form der Tiegel oder Pfannen sowie den in der Kühlhalle gegebenen örtlichen Bedingungen ab. Bei Tiegelinhalten von 5£O bis 1000 kg Bohkarbidschmelze beträgt die Verteil zeit in der Kühlhalle eti?ja 20 bis 35 Stun-' den. Die Ursache für diese lange Abkühlzeit sind die physikalischen Eigenschaften, des technischen Kalziumkarbids,- die sich z, B» darin ausdrücken, daß die Temperatürleitzahl des erstarrten, technischen Kalziumkarbids et-wa 15- bis 17-mal kleiner als die Temperaturleitzahl von Stahl ist.

Die wesentlichen Nachteile dieses Kühlverfahrens ^ für technische Kalziumkarbidschmelzen sind der große Flächenbedarf für die Kühlhalle, die.große Anzahl der erforderlichen Tiegel und der sich daraus ergebende große Stahlbedarf, die beträchtlichen finanziellen und technischen Aufwendungen für Errichtung, Betrieb und Wartung des Tiegeltransportsystems,-sowie die Tatsache, daß bei diesem Karbidkühlverfahren die Sekundärenergiegewinnung zwar-· technisch möglich aber ökonomisch uneffektiv ist,

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Daß dieses Kühlverfahren trotzdem häufig angewandt.wird, erklärt sich in erster Linie dadurch, daß bei diesem Kühlverfahren wesentlich geringere Karbidverluste während der Kühlung eintreten als bei dem als Trommelabstich bekannten zweiten international üblichen Kühlverfahren für technische Kalziumkarbiäschmelzen.

Ss wurden Modifizierungen des Karbidkühlverfahrens beim Tiegelabstich vorgeschlagen (DD-WP 82 1215 DE-PS 1 148 216), die die Verkürzung der Verweilzeit der Tiegel oder Pfannen in der Kühlhalle bzw. die Verringerung der während der Kühlung eintretenden Karbidverluste dadurch zu erreichen versuchen, daß eine möglichst frühzeitige Entnahme der in den Tiegeln gebildeten Karbidblöcke vorgenommen wird und Tiegel und Karbidblöcke anschließend getrennt weiter gekühlt werden, bzw. daß die Karbidblöcke bei einer möglichst hohen Temperatur gebrochen und das gebrochene Karbid weiter gekühlt; wird. Das Problem- der Sekundär energie gewinnung wird dabei nicht diskutiert,

Sie dem bekannten Karbidkühlverfahren beim Tiegeiabstich immanenten Machteile, wie große Kühlhallenfläche und große Tiegelanzahl, können dadurch vermindert gedoch nicht beseitigt werden.

^v""' Ziel der Srfinduns

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine schnelle Erstarrung und Abkühlung auf gegenüber der Srstarrungstemperatur wesentlich niedrigere Temperaturen von Hohkarbidschmelzen, die in Tiegel abgestochen werden, zu erreichen, um dadurch die beim Tiegelabstich bisher erforderliche Karbidkühlhalle nebst großen Teilen des Tiegeltransportsystenis überflüssig zu machen, die Zahl der erforderlichen Tiegel drastisch zu reduzieren und die Nutzbarmachung von

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etwa 60 % der "bei der Karbidkühlung frei werdenden Abwärme als Sekundärenergie zu ermöglichen,

Darlegung des Wesens der Erfindung

- Die technische Aufgabe

Der zu lösende Widerspruch bei der Wärmeabführung von Kalziumkarbidschmelzen ergibt sich aus den chemischen und physikalischen Eigenschaften des technischen Kalziumkarbids, indem einerseits zwecks Vermeidung von "Verlusten infolge von chemischen Eeaktionen des Kalziumkarbids mit Bestandteilen der Umgebungsatmosphäre eine möglichst kleine Kontaktfläche zwischen der ümgebungsatmosphäre und dem Karbid angestrebt werden muß - was beim 'Tiegelabstich unter Inkaufnahme einer langen Karbidkühlzeit erreicht wird -, und andererseits eine schnelle Abkühlung des Karbids wegen dessen sehr kleinen Temperaturleitzahl - die Erzeugung einer großen spezifischen Karbidoberfläche erfordert, was man beim Trommelabstioh unter Inkaufnahme relativ hoher Karbidverluste erreicht.

Die technische Aufgabe besteht demgemäß darin, ein Verfahren zur Kühlung von technischem Kalziumkarbid beim Tiegelabstich zu entwickeln, bei dem die aus dem Karbidofen abgestochene Bohkarbidschmelze an größen Wärmeübertragungsflächen schnell zur Erstarrung gebracht, dabei nur eine möglichst'kleine Kontaktfläche der Schmelze mit der ümgebungsatmosphäre erzeugt und die bei der weiteren Kühlung frei werdende Abwärme zu etwa 60 % als Sekundärenergie abgeführt wird.

-Merkmale der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäS realisiert, indem man die Hohkarbidschmelze auf die Hohlräume¹ eines asu Tiegel

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teilweise oder vollständig ausfüllenden Haufwerks verteilt, das aus sich, gegenseitig berührenden SO raue or ρ er η gebildet und vor Beginn, während oder nach Beendigung des Einlaufs der Rohkarbidschmelze in den Tiegel erzeugt wird. Der prozentuale Füllungsgrad des Abstichtiegels mit Hohkarbidschmelze beträgt in Abhängigkeit vom relativen Zwischenraumsölurneη des Formkörperhaufwerks 25 % bis 50 %.

Die das Haufwerk im Tiegel bildenden Formkörper sind geometrisch regelmäßig oder unregelmäßig.geformte Körper von gleicher oder unterschiedlicher Größe., Im Hinblickauf die nach der Erstarrung der Karbidschmelze erforderliche 'Trennung des aus dem Tiegel entnommenen Agglomerate aus erstarrtem Karbid und Formkörpern ist es zweckmäßig, geometrisch regelmäßig geformte, glattflächige Formkörper wie z. B. Kugeln zu verwenden. Durch die Verwendung von Formkörpern unterschiedlicher Größe zur Bildung des Haufwerks kann dessen -Zwischenraumvolumen beeinflußt werden.

Die Formkörper werden aus einem Material gefertigt, aas mit der Hohkarbidschmelze chemisch nicht reagiert und eine größere Dichte als die Hohkarbidschmelze hat« Außerdem muß die Schmelztemperatur des Materials höher liegen als die nach dem Temperaturausgleich zwischen Hohkarbid und Formkörpern erreichte Temperatur des Agglomerate im Tiegel. Geeignet sind u. a. Stahl, Gußeisen und Hohkarbid, Bei Bildung des Haufwerks aus abgekühlten .Höhkarbidstücken ist anstelle der Trennung der Formkörper vom' erstarrten Karbid das Brechen und Mahlen des im Tiegel gebildeten Karbidblockes und die Abtrennung einer als Formkörper geeigneten Fraktion erforderlich.

Die für den zumindest näherungsweisen Temperaturausgleich zwischen der Hohkaroidschmelae bzw, dem bereits erstarrten Hohkarbid einerseits und den eingebrachten Formkörpern

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andererseits erforderliche Zeit wird durch die Gestalt" der Formkörper, die physikalischen Eigenschaften des Formkörpermaterials und insbesondere durch die Größe der Formkörper beeinflußt, da durch letztere die Größe der mit Karbid gefüllten Zwischenräume im Formkörperhaufwerk und die insgesamt wirksame Wärmeübertragungsfläche bestimmt wird·. Mit der Vergrößerung der Formkörper wächst die für den Temperaturausgleich erforderliche Zeit. Bei Stahlkugeln von 10 bis 50 mm Durchmesser erfolgt der 90%ige Temperaturausgleich innerhalb von 5 bis 70 s, bei kugelförmig angenommenen Karbidstücken von 10 bis 50 mm Durchmesser innerhalb von 15 bis 360 s.

Das Agglomerat aus erstarrtem Karbid und Formkörpern wird nach Entfernung aus dem Tiegel zerkleinert. Seine Temperatur liegt zwischen 870 K und 1070 K und sein Wärmeinhalt beträgt etwa 90 % des lärmeinhalts der in den Tiegel abgestochenen Bohkarbidschmeize.. Durch Kühlung des Karbids bzw. der Formkörper in Sinrichtungen zur kontrollierten Wärmeabführung werden etwa 60 % des Wärmeinhalts der Rohkarbidschmelze als Sekundärenergie gewonnen. Die Abtrennung der Formkörper vom weiter zu verarbeitenden Karbid erfolgt vor oder nach der Kühlung mit Sekundärenergiegewinnung.

Ausführungsbeispiele

Bie angeführten Beispiele illustrieren das erfindungsgemäße Grundprinzip und haben keinen begrenzenden Charakter,

Beispiel 1

Ss wird ein Abstichtiegel von 0,5 m^ Fassungsvermögen-

3 verwendet, in den maximal 0,2 m Bohkarbidsehmeize abge-

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stochen werden. Der auf einem liegewagen stehende Abstichtiegel wird unter einen sog. Kugelbunker von 0,5 m^ Inhalt, der Stahlkugeln von 30 mm Durchmesser enthält, gefahren. Nach Öffnung des Bunkerverschlusses fallen die Kugeln innerhalb von 3 bis 5 s in die Karbidschmelze und bewirken die Verteilung der Kart)idsctameIze· auf die Kugelzwischenräume. Während des anschließenden Transports des Tiegels zu einer Brech- und Siebanlage findet die Erstarrung der Schmelze und der weitestgehende Temperaturausgleich zwischen dem Hohkarbid und der Kugelschüttung statt. Der Tiegel wird in die Brech- und Sieb- anlage entleert und zum Karbidofen zurücktransportiert.

Bas Agglomerat aus Stahlkugeln und Hohkarbid mit einer Temperatur von 850 K bis 1050 K wird in der Brechanlage zerkleinert und die Kugeln werden in der Siebanlage vom Karbid getrennt. Sie anschließende Kühlung der Kugeln und auch des Karbids erfolgt in zweckentsprechend gestalteten Anlagen der Sekundärenergiegewinnung· Danach werden die Kugeln zur erneuten Verwendung in den Kugelbunker zurückbefördert, das Karbid wird gemahlen und zur 'Weiterverarbeitung transportiert.

Beispiel 2

Der verwendete Abstichtiegel hat ein Fassungsvermögen von 1 m . Pormkörper sind auf Umgebungstemperatur befindliche Karbidstücke von 20 bis 30 mm, die in einem Bunker oberhalb der Abstichöffnung vorhanden sind. Gleichzeitig mit dem Einlauf der Rohkarbidschmelze in den Tiegel werden die Karbidstücke in einer solchen Menge in den Tiegel dosiert, daß die Schmelze in den.Zwischenräumen der einander berührenden Karbidstücke verteilt wird. Die Entleerung des Tiegels in die Brechanlage erfolgt etwa 5 bis 8 Minuten nach

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der Füllung des'Tiegels. Der leere 'Tiegel wird, zum Karbidofen zurücktransportiert. Das gebrochene Karbid wird in einer Anlage zur Sekundärenergiegewinnung gekühlt, die als Formkörper ^n verwendende Fraktion wir abgesiebt und in den Karbidbunker am Abstich befördert, der Eest wird der Weiterverarbeitung zugeführt.

Claims (3)

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   Erfindungsanspruch

   1. Verfahren zur Karbidkühlung mit Sekundärenergiegewinnung beim Tiegelabstich, gekennzeichnet dadurch, daß der Abstichtiegel nur zu 25 % bis 50 % seines Fassungsvermögens mit Rohkarbidschmelze gefüllt wird, daß nach Beendigung des Einlaufs der Rohkarbidschmelze in den Tiegel dieser zu 80 % bis 100 % seines Fassungsvermögens mit einem Haufwerk aus geometrisch regelmäßig oder unregelmäßig ausgebildeten Formkörpern von gleicher oder unterschiedlicher Größe gefüllt wird, deren temperatur vor der Zugabe in den Tiegel zwischen 300 K und 550 K liegt und die aus einem mit der Rohkarbidschmelze chemisch nicht reagierenden Material bestehen, dessen Dichte größer als die der Rohkarbidschmelze ist und. dessen Schmelztemperatur höher liegt als die durch die Wärmeübertragung vom Hohkarbid auf die Formkörper erreichte Ausgieichstemperatur des Tiegelinhalts, sew ie anschließend das Agglomerat aus erstarrtem Karbid und Formkörpern aus dem Tiegel entnommen, zerkleinert, getrennt, in Einrichtungen zur Sekundärenergiegewinnung gekühlt und teilweise zur erneuten Verwendung'als Formkörper bereitgestellt wird*
2. 2.'Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zugabe der- Formkörper vor Beginn oder im Verlaufe des Einlaufs der Rohkarbidschmelze in den Tiegel erfolgt,
3. 3..Verfahren nach Punkt 1 oder Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Bestandteile des zerkleinerten Agglomerats in Einrichtungen zur Sekundärenergiegewinnung gemeinsam gekühlt und erst anschließend getrennt· werden.

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   4, Verfahren nach Punkt 1 oder Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß als Formkörper Kugeln gleichen Durchmessers aus Stahl oder Gußeisen verwendet werden.

   5* Verfahren nach Punkt 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß als Formkörper stückiges KalziumkarOid verwendet wird.