169680. lajstromszámú szabadalom • Közvetlen villamos ellenállásfűtésű kemence, elsősorban sziliciumkarbamid előállítására

3 169680 4 vétlen villamos ellenállásfűtésű kemencekonstrukció kialakítása, amellyel az ismertetett hátrányok kiküszöbölhetők, továbbá amely az ismert kemencéknél egyszerűbb felépítésű és kevesebb elektródaanyagot igényel. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldjuk meg, hogy a közvetlen villamos ellenállásfűtésű, elsősorban szilícium-karbid előállítására alkalmas kemencében, amelyben árambevezető elektródákhoz szénből készített ellenállásmag csatlakozik, és az ellenállásmag körül a kemence töltetét alkotó, szemcsés kokszból, kvarchomokból, valamint adalékanyagokból álló keverék van elhelyezve, az elektródák olyan fenékelektródákként vannak kialakítva, amelyek az ellenállásmaghoz villamosan vezető anyagból készített átvezető betétek segítségével vannak csatlakoztatva, ahol az átvezető betét az ellenállásmagtól független elemként van kialakítva, és villamos vezetőképessége nagyobb, mint az ellenállásmag vezetőképessége. A találmány szerinti kemencében az elektródák teljesen vagy részben a kemence fenéklapja alatt, illetve azzal egyszintben vagy afölött vannak elhelyezve. A kemence fenéklapján azt a felületet értjük, amelyen a töltetet alkotó keverék fekszik. Ez a felület célszerűen a talajszinttel azonos szinten van. A fenékelektródák célszerűen úgy vannak elhelyezve, hogy érintkezési felületük a talajszinttel egy síkban, vagy legfeljebb 10 cm-rel az alatt fekszik. Az áramhozzávezetés megfelelő csatlakozóelemekkel és a talajszint alatt vezetett vezetékekkel történik. Dy módon az elektródák, illetve az árambevezető csatlakozóelemek sérülése a kemence töltése és ürítése során ki van zárva. A találmány szerinti megoldásnál a fenékelektródák és az ellenállásmag között a vezető kapcsolatot jó villamos vezető anyag alkalmazásával biztosítjuk. Az alkalmazott anyag fajlagos vezetőképessége nagyobb, mint az ellenállásmag fajlagos vezetőképessége. A nagyobb fajlagos vezetőképességet nem csupán az anyag megválasztásával érhetjük el, hanem az átvezető betét keresztmetszetének növelésével is. A kemence kialakításánál a lényeg minden esetben az, hogy az áramátvezetésnél fellépő felmelegedés ne érje el a szilícium-karbamid keletkezéséhez szükséges hőfokot, és így a szilícium-karbid csak az ellenállásmag körül, mint szilícium-karbid henger keletkezzék. Az átvezető betét lehet a fenékelektródák fölött kialakított koksz és/vagy grafitkúp, döngölt anyagból, vagy a fenékelektródákkal összekapcsolt tömör alkat részből készítve. Ha az átvezető betét tömör alkatrész, akkor természetesen nem szükséges a fenékelektródákra merőlegesen elhelyezni. Tömör átvezetőbetétként jól alkalmazhatók grafitbetéttel ellátott keramikus anyagok, olyan fémek vagy fémötvözetek, amelyeknek olvadáspontja a kemencében lejátszódó reakció hőmérséklete fölött van, továbbá döngölt grafit és/vagy szén massza, amely valamilyen kötőanyaggal, például kátránnyal szilárdított, és adott esetekben kokszolt. Az ellenállásmag és a fenékelektródák közötti távolságot, azaz az átvezető betét legkisebb magasságát úgy kell meghatározni, hogy a kemence üzemelése során növekvő átmérőjű, és az adag csökkenő térfogata következtében süllyedő ellenállásmag ne kerülhessen érintkezésbe a kemence fenéklapjával és/vagy az elektródák érintkezési felületével. A magasság természetesen függ a kemence nagyságától és teljesítményétől. 5 A reakció lejátszódásához szükséges mennyiségű keveréket egyszerűen a kemence fenéklapjára lehet halmozni az ellenállásmag köré, és oldalfalakkal, illetve homlokfalakkal történő határolás nélkül, a keverék által meghatározott természetes rézsüszögben 10 lehet az adagot meghagyni. Kialakítható a kemence természetesen oldalfalakkal és homlokfalakkal is, ezek a falak azonban egyszerű mozgatható falak lehetnek. Az oldalfalak nélküli technológia zárt csarnokban 15 nem előnyös, minthogy helyigénye nagy, ezért az ilyen típusú berendezéseket célszerű a szabadban üzemeltetni. Fenékelektródaként áram és hűtővíz-csatlakozással ellátott elektródákat lehet alkalmazni, amelyek grafit-20 ból és/vagy szénből készülnek, és amelyeket a hagyományos kemencékben a homlokfalba épített elektródákként alkalmaznak. Legcélszerűbb > azonban a fenékelektródákat döngölt elektródaként kialakítani. Ezek kokszból 25 és/vagy grafitból készülnek, áram- és vízbevezető csatlakozóelemekkel vannak ellátva, és adott esetben fém, különösen réz vezetőbetéteket tartalmaznak. Az elektródákba fém hűtőbetéteket is be lehet építeni, erre a célra is különösen a réz alkalmas. Adott esetben 30 az áramvezető és a hűtőbetétek közös rendszert alkothatnak, hűtött fémcsövekből, célszerűen alakos rézcsövekből kialakítva. Döngölőanyagként szénből, grafitból és kötőanyagból álló keverék alkalmazható előnyösen. Az elektró-35 dát beépítés előtt hevítőkemencében mintegy 600 C°-ra melegítve kokszoljuk, a mechanikai szilárdság és a vezetőképesség fokozása érdekében. Alkalmazható fenékelektródaként áram- és vízbevezető csatlakozóelemekkel ellátott fém-, különösen 40 rézelektróda is. A találmány szerint kialakított döngölt, illetve fém fenékelektródák alkalmazásával elérhető, hogy a nagyobb távolságra elhelyezett elektródák, illetve a nagyobb futőzóna következtében az elektródákon 45 fellépő melegedés a hagyományos berendezésekénél jóval kisebb. Ebben döntő része van az átvezető betéteknek, amelyek vezetőképessége nagyobb, mint az ellenállásmag vezetőképessége. A fenékelektródák hűtése célszerűen vízzel történik. 50 A találmány további részleteit kiviteli példákon, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti berendezés hosszmetszete (a 2. ábra I—I metszete), a 2. ábra a találmány szerinti berendezés felülnézete, a 55 3. ábra a 2. ábra III—III metszete, a . 4. ábra a találmány szerinti berendezés fenékelektródájának egy másik kiviteli alakja, metszetben, az 5. ábra a találmány szerinti berendezés fenékelekró-60 dájának egy további kiviteli alakja, metszetben, a 6. ábra az 5. ábrán bemutatott fenékelekróda felülnézete, és a 7. ábra a találmány szerinti berendezés fenékelekró-65 dájának még egy kiviteli alakja. 2