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PROCEDE POUR LA FABRICATION DE CHARBONS D'ELECTRODES ET DE PRODUITS DE CARBONISATION SANS CENDRES, TIRES DE CHARBONS.
Selon l'invention on produit des cokes sans cendres et des semi-cokes, en traitant par distillation des extraits carboniques obtenus d'après un procédé quelconque, à basses températures (environ 5009C) ou à hautes températures (environ 1000 C). Pour la production de cokes sans cendres et de semi-cokes, selon le procédé qui est l'objet de l'invention, on peut utiliser avec
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succès tous les extraits carboniques qui sont obtenus, à pressions normales ou surélevées, avec des dissolvants àbas ou haut point d'ébullition, avec des mélanges de dissolvants, puis avec des huiles hydrogénées, des phénols ou huiles phénoliques, et autres analogues.
On peut également utiliser les extraits qu'on peut ob- tenir en employant des charbons broyés jusqu'à l'extrême limite et pulvérisés à la finesse / . Lors de l'utilisation de tous ces produits d'extraction il pourra être avantageux d'ajouter aux extraits, avant la distillation sèche, des quantités suffisantes de cokes- d'extraction sans cendres, pulvérisée, afin d'empêcher la formation de cokes écumeux et de semi-cokes, et pour assurer aux résidus solides de distillation une densité et une solidité suffisantes.
La quantité des additionnements d'amaigrissement dé- pend du caractère des extraits ; en certaine cas quelques centièmes seulement de moyens d'amaigrissement, additionnés aux extraits, peuvent déjà suffire, tandis que dans d'autres cas, il faut au con traire additionner des quantités considérables de moyens d'amai- grissement, par exemple jusqu'à 20 % et plus.
Pour l'exécut ion de la cokéf ication et de la carbonisation des extraits, on peut utiliser, entre autres, les installations de distillation qui servent pour la production de cokes de brai.
Pour la production de cokes sans cendres et de semi-cokes, on soumet avec un succès particulier de tels extraits à la distil- lation sèche, à températures basses (environ 50000) et hautes (environ 1000 C) qui sont récupérés de charbons de toute nature, comme la houille, le lignite, la tourbe etc. àvec des huiles ou mélanges d'huiles appropriés, et cela sous pression à des tempé- ratures croissantes, avantageusement immédiatement en-dessous ou aux températures croissantes de désagrégation des charbons restants dans chaque cas. On obtient avantageusement de pareils
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extraits en appliquant le procédé du brevet nQ 352 491.
Selon ce procédé, on soumet des combustibles solides, comme en particulier la houille et le lignite, avec des mélanges déterminés de solvants à une extraction sous pression à températures croissantes. La température d'extraction devra alors être exactement conforme à la température de désagrégation des charbons à extraire, la tem- pérature d'extraction étant maintenue immédiatement en dessous de la température de désagrégation des charbons, ou aussi à cette température elle-même. Or, comme les températures de désagréga- tion des charbons croissent avec la progression de la dissolution, les températures d'extraction seront élevées dans la même mesure.
La température de désagrégation des charbons atteint finalement un maximum dans la température de désagrégation des charbons restant définitivement et ne réagissant plus à l'extraction. La température d'extraction sera finalement élevée à celle à laquel- le les charbons restant définitivement commenoent à se décompo- ser. Si par exemple, la température de désagrégation d'une houil- le contenant environ 28 % de constituants volatils-, se trouve à 330 , et si l'on soumet cette houille à l'extraction à une tempé- rature de 520 à 330 , on parvient à dissoudre une partie de la houille. La partie non désagrégée de la houille, les charbons restants dits primaires, se désagrègent alors à 3500 et sont soumis à une nouvelle extraction à la température plus haute de 340 à 3500.
De nouveau, une autre partie des charbons sera dis- soute. Les charbons qui resteront alors, se désagrégeront à 3800 et continueront l'extraction à une température de 3700 à 3800.
On continue ainsi jusqu'à ce que finalement on obtient les char- bons restant définitivement, possédant une température de désa- grégation de par exemple 410 . On pousse par conséquent la tempé-
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rature d'extraction finalement jusqu'à400 à 410 , afin de réali ser l'extraction finale des charbons.
Or, un mode d'exécution de ce procédé d'extraction so@ pression est réalisé en opérant l'extraction totale des charbons mentionnés plus haut dans une seule passe, en réglant la tempérai re d'extraction d'abord à 3200 et en la poussant successivement à 410 , et cela à la vitesse de progression de l'extraction des cha@ bons. Les températures d'extraction varient suivant la nature dee charbons. En tous cas, on commence l'extraction à la température correspondant à la température de désagrégation des charbons, et on continue à températures croissantes pour terminer finalement au maximum de température des charbons restant définitivement.
Comme dissolvants on emploie pour les procédés ci-des- sus des mélanges composés d'un côté d'huiles hydrogénées et d'un autre d'huiles acides. Comme huiles hydrogénées on pourra utiliser le tétralène (qui est la tétrahydronaphtaline) les huiles hydrogé- nées provenant de l'hydrogénation de charbons, les huiles m@néra- les etc.,comme huiles acides on emploie des phénols de goudron primaire, des phénols, comme par exemple l'acide phénique, des cré@ sols etc.
L'importance de ces huiles peut consister en ce que les huiles acides entraînent une dépolymérisation de la substance car- bonique, et que les huiles hydrogénées, en vertu de leur fort pou- voir dissolvant, dissolvent les parties carboniques dépolymérisées et les hydrogènent partiellement dans une faible mesure avec émis- sion d'hydrogène. Les mélanges de dissolvants mentionnés peuvent en outre contenir aussi des hydrocarbures. On a trouvé par exemple utile des mélanges de 60 % de tétralène et de 40 % de crésols,
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ou aussi des mélanges composés de 40 % de tétralêne, de 40 % de naphtaline et de 20 % de orésols. Le rapport, dans lequel les dissolvants sont appliqués, est de 1 ou aussi de 1,5 parts sur 1 part de charbon.
Les extraits obtenus suivant ce procédé sont pratiquement libres de cendres, leur teneur en cendres est en tous cas plus petite que 0,1 %, en particulier plus faible que 0,05 % après qu'on les a séparés par filtration, dissous dans les solvants, des parties cendreuses des charbons initiaux.-
Les produits de cokéfication des extraits, à teneur en cendres faible ou nulle, obtenus par le procédé de l'invention, sont particulièrement avantageux pour les applications les plus diverses. Ils sont éminemment aptes pour la fabrication de char- bons d'électrodes, de charbons électriques, de corps graphi- tiques, d'électrodes en graphite etc.
Jusqu'à présent on a utili. se pour la fabrication de ces corps les matériaux les plus di- vers, comme par exemple les charbons de cornue, les cokes de pé- trole, les cokes de brai, le brai, l'ant@racite etc. En beau- coup de cas, l'utilisation d'un matériel carbonique à teneur en cendres faible ou nulle, est d'une importance décisive. Dans la fabrication de l'aluminium par exemple, les impuretés cen- dreuses des électrodes offrent des inconvénients particulière- ment graves, parce que ces impuretés cendreuses des électrodes passant dans l'aluminium.
Or, les charbow d'électrodes employés jusqu'à présent possèdent une teneur en cendres relativement élevée, tandis que la teneur en cendres des cokes d'extraction réalisés suivant le procédé de l'invention est plus faible que 0,1 %.
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En soumettant les solutions d'extraits, dissociés de la masse principale des cendres et charbons restants, à. une purifi- cation avec des acides aqueux, comme par exemple l'acide chlor- hydrique, l'acide sulfurique, en particulier à températures éle- vées jusqu'à 50 et 60 et plus, on réussit même à tirer des char- bons des extraits dont la teneur en cendres est plus petite que 0.05 % et descend jusqu'à zéro. Il devient ainsi possible, en appliquant le procédé de l'invention, de fabriquer des charbons d'électrodes d'un degré de pureté pas encore atteint jusqu'ici.
Les cokes d'extraction sont travaillés de la manière usu- elle en charbons d'électrodes, en les broyant d'abord, en les mélangeant ensuite avec un liant (par exemple le goudron, un extrait carbonique etc.) en masses plastiques qui sont alors mou- lées et soumises finalement à un traitement thermique.
Un autre mode d'exécution de l'invention donne la possibi- lité de soumettre les extraits de prime abord au rechauffage et à la graphitation dans les formes et façons nécessaires pour les électrodes. On peut ainsi couler, fondre ou matricer- les extraits en formes voulues ( par exemple en blocs, plaques, en bâtons @ droits et courbés, ronds et carrés, en cylindres etc.) et les soumettre ainsi formés au rechauffage et à la graphitation. Il sera alors utile de travailler les extraits immédiatement après leur production et/ou leur filtration, pendant qu'ils se trouvent encore en état de fusion, en utilisant la chaleur inhérente.
Les extraits réchauffés et cokéfiés, à qui sont donnés de prime abord les formes et façons voulus pour les électrodes, peuvent être soumis à un traitement graphitique à hautes tempéra- tures. Le traitement graphtique se fait utilement par application des courants électriques, en faisant agir des courants d'induc-
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tion, des courants à haute fréquence, et en faisant passer le courant électrique.
On peut opérer ce traitement à températures très élevées jusqu'à 4000 et on obtient, dans le temps- le plus court, une graphitation complète des électrodes formées, en main- tenant une atmosphère non oxydante, comme par exemple une at- mosphère d'oxyde carbonique. On obtient de cette manière des élec- trodes parfaitement graphitées et formées qui sont non seulement libres de toute impureté cendreuse, mais contiennent pas non plus aucune poche de gaz.
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PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF ELECTRODE COALS AND ASH-FREE CARBONIZATION PRODUCTS, TAKEN COAL.
According to the invention, ashless cokes and semi-cokes are produced by treating by distillation the carbonic extracts obtained by any process, at low temperatures (approximately 500 ° C.) or at high temperatures (approximately 1000 C.). For the production of ashless cokes and semi-cokes, according to the process which is the object of the invention, it is possible to use with
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successes all carbonic extracts which are obtained, at normal or elevated pressures, with low or high boiling point solvents, with mixtures of solvents, then with hydrogenated oils, phenols or phenolic oils, and the like.
It is also possible to use the extracts which can be obtained by employing coals ground to the extreme limit and pulverized to the fineness. When using all of these extraction products it may be advantageous to add to the extracts, before dry distillation, sufficient quantities of ashless, pulverized extraction cokes in order to prevent the formation of frothy cokes. and semi-cokes, and to ensure that the solid residues from the distillation have sufficient density and strength.
The amount of weight loss supplements depends on the character of the extracts; in certain cases only a few hundredths of slimming aids, added to the extracts, may already be sufficient, while in other cases, on the contrary, it is necessary to add considerable quantities of slimming aids, for example up to 20% and more.
For carrying out the coking and carbonization of the extracts, it is possible to use, inter alia, the distillation plants which serve for the production of pitch cokes.
For the production of ashless cokes and semi-cokes, such extracts are subjected with particular success to dry distillation, at low (about 50,000) and high (about 1000 C) temperatures which are recovered from coals of any kind. nature, such as coal, lignite, peat etc. with suitable oils or mixtures of oils, and under pressure at increasing temperatures, preferably immediately below or at increasing temperatures of disintegration of the remaining coals in each case. One obtains advantageously of such
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extracted by applying the process of patent nQ 352 491.
According to this process, solid fuels, such as in particular hard coal and lignite, with specific mixtures of solvents are subjected to extraction under pressure at increasing temperatures. The extraction temperature must then be exactly in accordance with the disintegration temperature of the coals to be extracted, the extraction temperature being kept immediately below the disintegration temperature of the coals, or also at this temperature itself. However, as the disintegration temperatures of the coals increase with the progress of the dissolution, the extraction temperatures will be high to the same extent.
The disintegration temperature of the coals finally reaches a maximum in the disintegration temperature of the coals permanently remaining and no longer reacting to the extraction. The extraction temperature will eventually be raised to that at which the permanently remaining coals begin to decompose. If, for example, the disintegration temperature of a coal containing about 28% volatile constituents is 330, and if this coal is subjected to extraction at a temperature of 520 to 330, we manage to dissolve part of the coal. The non-disintegrated part of the coal, the remaining so-called primary coals, then disintegrate at 3500 and are subjected to a new extraction at the higher temperature of 340 to 3500.
Again, another part of the coals will be dissolved. The coals that will remain then will disintegrate at 3800 and continue mining at a temperature of 3700 to 3800.
This is continued until finally the definitive remaining carbon having a disintegration temperature of for example 410 is obtained. The temperature is therefore increased.
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extraction rature finally up to 400 to 410, in order to carry out the final extraction of the coals.
However, one embodiment of this so @ pressure extraction process is carried out by operating the total extraction of the coals mentioned above in a single pass, by adjusting the extraction temperature first to 3200 and by setting it up. successively pushing to 410, and this at the rate of progression of the extraction of cha @ good. Extraction temperatures vary depending on the nature of the charcoal. In any case, the extraction is started at the temperature corresponding to the disintegration temperature of the coals, and it is continued at increasing temperatures to finally end at the maximum temperature of the coals remaining definitively.
As solvents for the above processes, mixtures made up of hydrogenated oils on one side and acidic oils on the other are used. As hydrogenated oils, tetralene (which is tetrahydronaphthaline) can be used, hydrogenated oils obtained from the hydrogenation of carbon, mineral oils, etc., as acid oils, primary tar phenols, phenols are used. , such as carbolic acid, cre @ sols etc.
The significance of these oils may be that acidic oils cause depolymerization of the carbonic substance, and hydrogenated oils, by virtue of their strong dissolving power, dissolve the depolymerized carbonic parts and partially hydrogenate them in the oil. a low measurement with emission of hydrogen. The solvent mixtures mentioned may additionally also contain hydrocarbons. Mixtures of 60% tetralene and 40% cresols have been found useful, for example,
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or also mixtures composed of 40% tetralene, 40% naphthalene and 20% oreols. The ratio, in which the solvents are applied, is 1 or also 1.5 parts to 1 part coal.
The extracts obtained by this process are practically free of ash, their ash content is in any case less than 0.1%, in particular less than 0.05% after they have been separated by filtration, dissolved in the solvents, ashy parts of the initial coals.
The coking products of the extracts, with a low or no ash content, obtained by the process of the invention, are particularly advantageous for the most diverse applications. They are eminently suitable for the manufacture of electrodes, electric carbons, graphical bodies, graphite electrodes etc.
So far we have used. The most diverse materials are used for the manufacture of these bodies, such as, for example, retort coals, petroleum cokes, pitch cokes, pitch, anti-racite etc. In many cases the use of carbon material with little or no ash content is of decisive importance. In the manufacture of aluminum, for example, the ashy impurities of the electrodes present particularly serious drawbacks, because these ashy impurities of the electrodes pass through the aluminum.
However, the charbows of electrodes used up to now have a relatively high ash content, while the ash content of the extraction cokes produced according to the process of the invention is lower than 0.1%.
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By subjecting the solutions of extracts, dissociated from the main mass of the remaining ash and coals, to. purification with aqueous acids, such as for example hydrochloric acid, sulfuric acid, in particular at high temperatures up to 50 and 60 and above, it is even possible to extract carbon from the extracts with an ash content less than 0.05% and down to zero. It thus becomes possible, by applying the process of the invention, to manufacture electrode coals of a degree of purity not yet reached hitherto.
The extraction cokes are worked in the usual way into electrode coals, by grinding them first, then mixing them with a binder (for example tar, carbonic extract etc.) into plastic masses which are then molded and finally subjected to a heat treatment.
Another embodiment of the invention provides the possibility of subjecting the extracts first to heating and graphitation in the shapes and ways necessary for the electrodes. The extracts can thus be cast, melted or die-stamped into desired shapes (for example in blocks, plates, straight and curved sticks, round and square, in cylinders etc.) and subject them thus formed to heating and graphitation. It will then be useful to work the extracts immediately after their production and / or filtration, while they are still in a state of fusion, using the inherent heat.
The reheated and coked extracts, which are initially given the desired shapes and manners for the electrodes, can be subjected to graphitic treatment at high temperatures. The graphtic treatment is usefully carried out by application of electric currents, by making inductive currents act.
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tion, high frequency currents, and passing electric current.
This treatment can be carried out at very high temperatures up to 4000 and one obtains, in the shortest time, complete graphitation of the electrodes formed, while maintaining a non-oxidizing atmosphere, such as for example an atmosphere of gas. carbon dioxide. In this way, perfectly graphitized and shaped electrodes are obtained which are not only free of any ashy impurity, but also do not contain any gas pockets.