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DE1049287B - Process for the production of coal and shaped raphite bodies - Google Patents

Process for the production of coal and shaped raphite bodies

Info

Publication number
DE1049287B
DE1049287B DENDAT1049287D DE1049287DA DE1049287B DE 1049287 B DE1049287 B DE 1049287B DE NDAT1049287 D DENDAT1049287 D DE NDAT1049287D DE 1049287D A DE1049287D A DE 1049287DA DE 1049287 B DE1049287 B DE 1049287B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coke
shaping
mixed
grain size
ground
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DENDAT1049287D
Other languages
German (de)
Inventor
Otto Peter und Dipl Chem Dr Karl-Wilhelm-Fnedrich Etzel Frankfurt/M Gnesheim Dr
Original Assignee
Farbwerke Hoechst Aktiengesell schaft vormals Meister Lucius a Brunmg Frankfurt/M
Publication date
Publication of DE1049287B publication Critical patent/DE1049287B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C04B35/528Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components
    • C04B35/532Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components containing a carbonisable binder

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Description

IlIl

DEUTSCHESGERMAN

35-535-5

F 23461 IVc/80 bF 23461 IVc / 80 b

ANMELDETAG: 13. JULI 1957REGISTRATION DATE: JULY 13, 1957

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 2 2. J A N U A R 1 9 5 9
NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF THE
EDITORIAL: 2 2 JANUARY 1 9 5 9

Bei der bekannten Herstellung von Kohle- und Graphitformkörpern geht man von Petrol- oder Steinkahlenteerpechkoksen aus, die noch wechselnde Mengen fluchtiger Bestandteile enthalten. Vor der Verarbeitung des Kokses wird das Material einer Calcinierung bei Temperaturen von 1200 bis 1400° C unterworfen. Der auf diese Weise vorbehandeilte, von fluchtigen Bestandteilen befreite Koks wird fein gemahlen, mit Teer, Pech oder Harzen bei Temperaturen von 25 bis 180° C gemischt und in Block-, hydraulischen Strang- oder in Schneckenpressen verformt. In dem anschließenden Ringofenbrand bei Temperaturen von 800 bis 1200° C unter Sauerstoffabschluß verkokt das Bindemittel und verkittet die Kokskörner zu einem festen Sinterkörper. Die so erbrannten Formkörper werden dann erforderlichenfalls noch einer Graphitierung bei Temperaturen von ungefähr 2700° C unterworfen.In the known production of carbon and graphite moldings, petroleum or stone tar pitch cokes are used that still contain varying amounts of volatile components. Before processing the coke becomes the material of a calcination at temperatures of 1200 to 1400 ° C subject. The pretreated in this way, by Coke freed from volatile constituents is finely ground with tar, pitch or resins at high temperatures mixed from 25 to 180 ° C and shaped in block, hydraulic extrusion or screw presses. In the subsequent ring furnace fire at temperatures of 800 to 1200 ° C with the exclusion of oxygen cokes the binder and cemented the coke grains into a solid sintered body. Who got so burned Moldings are then, if necessary, graphitized at temperatures of approximately Subjected to 2700 ° C.

Neben diesem Verfahren zur Herstellung von Kohle- und Graphitformkörpern wurden auch Verfahren bekannt, bei denen unter Ausschaltung des Calcinierungsprozesses die unmittelbare Verarbeitung der noch fluchtige Bestandteile enthaltenden Kokse vorgenommen wird. Nach dieser Verfahrensweise wird der sogenannte Halbkoks mit mehr als 8% flüchtigen Anteilen fein gemahlen und mit einem Kohlenwasserstoffe enthaltenden organischen Bindemittel, wie z. B Teer oder Pech, gemischt. Die dabei entstehende »Grüne Masse« wird anschließend auf Strang- oder Blockpressen geformt, und die Formkörper werden in üblicher Weise unter Sauerstoffabschluß in einem Ringofen l>ei Temperaturen von 1000 bis 1200° C gebrannt und gegebenenfalls bei Temperaturen von etwa 2500° C graphiticrt.In addition to this process for producing carbon and graphite moldings also methods in which under exclusion of Calcin ierungspro zesses the immediate processing of still volatile constituents containing cokes is carried out have been known. According to this procedure, the so-called semi-coke is finely ground with more than 8% volatile components and treated with an organic binder containing hydrocarbons, such as. B tar or pitch, mixed. The resulting "green mass" is then shaped on extrusion or block presses, and the moldings are fired in the usual way with the exclusion of oxygen in a ring furnace at temperatures of 1000 to 1200 ° C and optionally graphitized at temperatures of about 2500 ° C.

Die praktische Durchführung dieses Verfahrens ist mit prinzipiellen Schwierigkeiten verbunden. Diese beginnen bereits bei dem Mischprozeß: Beim Mischen des gemahlenen Halbkokses mit dem Bindemittel in flüssiger Form tritt ein Legieren der Mischungskomponenten ein, indem die bituminösen Bestandteile des Kokses mit dem Bindemittel reagieren. Dieser einmal ausgelöste Legierungsprozeß verläuft unaufhaltsam unter Freiwerden einer beträchtlichen Reaktionswärme über eine kurze plastische Phase zu einem schnellen Festwerden der Mischung, die dann in der üblichen Weise auf Strang- oder Blockpressen nicht mehr /.u formen ist. Die Dauer der plastischen Pha.se ist zeitlich so eng begrenzt, daß der Preßvorgang nicht mit absoluter Sicherheit beherrschbar ist. Die bekannten Verfahren zielen daher darauf ab, die zeitliche Dauer der plastischen Phase zu verlängern, d. h. den Legierungsprozeß zu verzögern oder gar völlig in den Brennprozeß zu verlegen, um die Preßbarkeit der grünen Mischung über einen angemesse-Verfahren zur Herstellung
von Kohle- und Graphitformkörpern
The practical implementation of this process is associated with fundamental difficulties. These already begin with the mixing process: When the ground semi-coke is mixed with the binder in liquid form, the components of the mixture are alloyed as the bituminous constituents of the coke react with the binder. This alloying process, once triggered, runs inexorably with the release of a considerable heat of reaction over a short plastic phase leading to a rapid solidification of the mixture, which can then no longer be shaped in the usual way on extrusion or block presses. The duration of the plastic phase is so limited in time that the pressing process cannot be controlled with absolute certainty. The known methods are therefore aimed at lengthening the duration of the plastic phase, ie to delay the alloying process or even to relocate it completely to the firing process in order to ensure the pressability of the green mixture via an appropriate manufacturing process
of carbon and graphite moldings

Anmelder:Applicant:

Farbwerke Hoechst AktiengesellschaftFarbwerke Hoechst Aktiengesellschaft

vormals Meister Lucius & Brüning,formerly Master Lucius & Brüning,

Frankfurt/M., Brüningstr. 45Frankfurt / M., Brüningstr. 45

Dr. Otto Peter
und Dipl.-Chem. Dr. Karl-Wilhelm-Friednch Etzel,
Dr. Otto Peter
and Dipl.-Chem. Dr. Karl-Wilhelm-Friednch Etzel,

Frankfurt/M.-Griesheim,
sind als Erfinder genannt worden
Frankfurt / M.-Griesheim,
have been named as inventors

nen Zeitraum zu erhalten. Neben diesen Vorgängen, die vorwiegend den Mischprozeß und die Formgebung der grünen Masse erschweren, wenn nicht gar unmöglich machen, treten beim Brennen von Formkörpern aus nicht entgastem Koks zusätzliche Schwierigkeiten auf. In fast allen Fällen erlitten die nach den bekannten Verfahren hergestellten Formkörper eine starke Deformation. Ihr Gefüge ist sehr ungleichmäßig und mit Rissen sowie größeren Lunkern durchsetzt.a period of time. In addition to these processes, mainly the mixing process and the shaping The green mass make it difficult, if not impossible, to occur when firing moldings from non-degassed coke poses additional difficulties. In almost all cases, those after the known suffered Process produced moldings a strong deformation. Their structure is very uneven and interspersed with cracks and larger voids.

Fs wurde nun gefunden, daß die angezeigten Schwierigkeiten bei der endgültigen Formgebung und beim Brennen umgangen und daher die Maßnahmen zur Verlängerung der Zeitdauer der plastischen Phase entbehrt werden können, wenn die Herstellung von Kohle- und Graphitformkörpern aus noch fluch -tige Bestandteile enthaltenden Petrol- oder Stehvkohlenteerpechkoksen und Kohlenwasserstoffe enthaltenden Bindemitteln, wie Teer oder Pech, derart erfolgt, daß das aus den Koksen durch Feinmahlung erhaltene Kokspulver mit dem Bindemittel in flüssiger Form so kurz, gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur, gemischt wird, daß die Mischung noch plastisch ist, die Mischung in diei»ernj51as ti sehen Zustand beliebig unter Druck verformt wird, wobei der Formling erstarrt, daß der so gewonnene Formling zu einem feinen Pulver gemahlen, das Mahlgut innig gemischt, gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur, z. B. 50 bis 200° C, und nach dem endgültigen Verformen die Formlinge gebrannt und gegebenenfalls noch graphitiert werden.It has now been found that the indicated difficulties in the final shaping and in the firing can be avoided and therefore the measures to extend the duration of the plastic phase can be dispensed with if the production of carbon and graphite moldings from petroleum which still contains volatile constituents or coal tar pitch cokes and binders containing hydrocarbons, such as tar or pitch, are carried out in such a way that the coke powder obtained from the cokes by fine grinding is mixed with the binder in liquid form for such a short time, if necessary at an elevated temperature, that the mixture is still plastic Mixture is deformed under pressure as required, the molding solidifying that the molding obtained in this way is ground to a fine powder, the millbase is intimately mixed, if necessary at an elevated temperature, e.g. B. 50 to 200 ° C, and after the final deformation, the moldings are fired and optionally graphitized.

Die erste Verformung wird entweder auf einer Strang- oder Blockpresse vorgenommen, wobei die schon beim Mischen eben begonnene Vernetzung ungehindert weiterläuft, so daß der Preßling hart wird.The first deformation is carried out either on an extrusion or block press, with the Crosslinking that has just begun during mixing continues to run unhindered, so that the compact becomes hard.

809 730/366809 730/366

Claims (3)

Das nach der ersten Formgebung erhaltene feine Mahlgut wird zweckmäßig in einem Trockenhomogenisator intensiv gemischt. Die zweite endgültige Formgebung erfolgt entweder auf einem Hochfrequenzvibrator, gegebenenfalls einem solchen, auf den gleichzeitig zwei verschiedene Frequenzen einwirken, oder einer Blockpresse. Diese Formgebung \eilauit nun ohne Schwierigkeiten (z. B. Vermeidung von Rissen, Vermeidung von Blasen oder Zerfall der Formmasse), wobei glatte maßhaltige Formkörper entstehen. Offenbar ist die anfängliche Pyrolyse nur bis zu einem gewissen Vernßtzungsgrad und nicht bis zum Ende verlaufen, denn auch während dieser zweiten Formgebung wird das Material unter Druck wieder plastisch, um sich anschließend wieder zu vernetzen, so daß die Körner des Pulvers fest verkitten. Dieser Vorgang der Zerkleinerung und Formgebung läßt sich noch mehrfach wiederholen, wobei der Vernetzungsprozeß immer langsamer und unter Nachlassen der Reaktionswärme verläuft. Die auf diese Weise hergestellten Formkörper sind spannungsfrei; sie besitzen nach dem Brand und nach der Graphitierung eine außerordentlich homogene Struktur und sehr gute mechanische Eigenschaften: GebranntGraphitiertRaumgewicht 1,68 bis 1,701,70 bis 1,73Porosität, % etwa 18%20 bis 23Spezifischer Widerstand, mm2/m 40 bis 508 bis 10Druckfestigkeit,kWcm2 1900600 bis 800Biegefestigkeit,kg/cm2 600 bis 800400 bis 600 nach Mischen bei 90° C in einem Doppelmuldenkneter mit ungefähr 25 Teilen Weichpech (Erweichungspunkt von 56° C) auf der Strangpresse geformt. Die Preßlinge werden so fein gemahlen, daß das gesamte Mahlgut das 10 000-Maschen-Sieb passiert, d. h. die maximale Korngröße ist kleiner als 0,06 mm. Das Pulver wird auf einer Blockpresse endgültig geformt. Für die Formkörper werden folgende Kennzahlen nach dem Ringofenbrand ermittelt: Raumgewicht 1,56 Porenvolumen 17,8°/o Druckfestigkeit 1922 kg/cm2 Beispiel 2 15 Rumänischer Petrolkoks mit einem Gehalt an fluchtigen Anteilen von 10% und einer Körnung kleiner als 0,15 mm wird mit 25 Teilen Weichpech wie im Beispiel 1 gemischt und auf einer Strangpresse geformt und nach Erkalten vermählen auf eine Körnung kleiner als 0,15 mm. Daraufhin wird erneut kurz in kaltem Zustand gemischt und aus dieser Mischung Platten auf der Blockpresse hergestellt und nach dem Graphitieren folgende Kennzahlen ermittelt: Raumgewicht 1,71 Porenvolumen 22,8°/» Druckfestigkeit 667 kg/cm2 Biegefestigkeit 509 kg/cm2 Spezifischer elektrischer Widerstand 9,7 Ohm · mm2 ■ irr-1 Die obigen Zahlen für Formkörper, die nach dem eifindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind, liegen deutlich höher als die Werte, die für Formkörper aus Halbkoks nach dem bisher bekannten Verfahren erhalten wurden. Formkörper aus Halbkoks nach dem bisherigen Verfahren ergaben folgende Werte: Raumgewicht 1,65 Druckfestigkeit 550 bis 650 kg/cm2 Biegefestigkeit 250 bis 350 kg/cm2 Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich besonders für die Herstellung von Lagerschalen, von Tiegeln für die Erschmelzung von Hartmetallen und von Ziehdüsen für Stranggießverfahren. Beispiel 1 Nicht calcinierter Petrolkoks in einer Körnung unter 0,15 mm und ll°/o flüchtigen Bestandteilen wird P A T Ii N T V N S P R t) C H EThe fine millbase obtained after the first shaping is expediently mixed intensively in a dry homogenizer. The second final shaping takes place either on a high-frequency vibrator, possibly one on which two different frequencies act simultaneously, or on a block press. This shaping can now be done without difficulty (e.g. avoidance of cracks, avoidance of bubbles or disintegration of the molding compound), with smooth, dimensionally stable molded bodies being produced. Apparently, the initial pyrolysis only went up to a certain degree of wetting and not to the end, because during this second shaping the material becomes plastic again under pressure and then cross-links again, so that the grains of the powder cement firmly. This comminution and shaping process can be repeated several times, the crosslinking process progressing more slowly and with a decrease in the heat of reaction. The moldings produced in this way are stress-free; After firing and graphitization, they have an extremely homogeneous structure and very good mechanical properties: Fired, graphitized, density 1.68 to 1.701.70 to 1.73 porosity,% approx. 18% 20 to 23 specific resistance, mm2 / m 40 to 508 to 10 compressive strength, kWcm2 1900 600 to 800 flexural strength, kg / cm2 600 to 800 400 to 600 after mixing at 90 ° C in a double bowl kneader with about 25 parts of soft pitch (softening point of 56 ° C) on the extruder. The compacts are ground so finely that all of the ground material passes through the 10,000-mesh sieve, i. H. the maximum grain size is smaller than 0.06 mm. The powder is finally shaped on a block press. The following key figures are determined for the shaped bodies after the ring furnace fire: density 1.56 pore volume 17.8% compressive strength 1922 kg / cm2 Example 2 15 Romanian petroleum coke with a volatile content of 10% and a grain size smaller than 0.15 mm is mixed with 25 parts of soft pitch as in Example 1 and shaped on an extruder and, after cooling, ground to a grain size of less than 0.15 mm. Then it is mixed again briefly in the cold state and plates are produced from this mixture on the block press and the following key figures are determined after graphitization: density 1.71 pore volume 22.8 ° / »compressive strength 667 kg / cm2 flexural strength 509 kg / cm2 specific electrical resistance 9 , 7 ohm · mm2 · irr-1 The above figures for molded bodies produced by the process according to the invention are significantly higher than the values obtained for molded bodies made of semi-coke by the previously known process. Moldings made from semi-coke according to the previous process gave the following values: density 1.65 compressive strength 550 to 650 kg / cm2 flexural strength 250 to 350 kg / cm2 The process according to the invention is particularly suitable for the production of bearing shells and crucibles for melting hard metals and of drawing nozzles for continuous casting processes. Example 1 Non-calcined petroleum coke with a grain size of less than 0.15 mm and 11% volatile constituents becomes P A T Ii N T V N S P R t) C H E 1. Verfahren zur Herstellung von Kohle- und Graphitformkörpern aus noch flüchtige Bestandteile enthaltenden Petrol- oder Steinkohlenteerpechkoksen und Kohlenwasserstoffe enthaltenden Bindemitteln, wie Teer oder Pech, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Feinmahlung erhaltene Kokspulver mit dem Bindemittel in flussiger Form, gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur, so kurz gemischt wird und die noch plastische Mischung beliebig unter Druck verformt wird, anschließend der erstarrte Formling zu einem feinen Pulver gemahlen, das Mahlgut innig gemischt und nach dem endgültigen Verformen die Formlinge gebrannt und gegebenenfalls noch graphitiert werden.1. Process for the production of carbon and graphite moldings from still volatile constituents containing petroleum or coal tar pitch cokes and containing hydrocarbons Binders, such as tar or pitch, characterized in that that obtained by fine grinding Coke powder with the binder in liquid form, if necessary at an elevated temperature, is mixed as briefly and the still plastic mixture is deformed under pressure as required is then ground the solidified molding to a fine powder, the grist intimately mixed and, after the final deformation, the briquettes are fired and possibly still are graphitized. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innige Mischung des Mahlgutes bei Raumtemperatur ei folgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the intimate mixture of the grist ei follows at room temperature. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innige Mischung des Mahlgutes bei erhöhter Temperatur, z. B. 50 bis 200° C, erfolgt. 3. The method according to claim 1, characterized in that the intimate mixture of the grist at elevated temperature, e.g. B. 50 to 200 ° C, takes place. ■© 809 730/366 1 59■ © 809 730/366 1 59
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1210371B (en) * 1962-11-05 1966-02-03 Exxon Research Engineering Co Process for the production of carbon electrodes
DE1265025C2 (en) * 1963-03-18 1973-08-02 Great Lakes Carbon Corp Use of shaped graphite bodies for structural elements in nuclear reactors
DE4419498A1 (en) * 1994-06-03 1995-12-07 Schwerdtel Ludwig Gmbh Conveyor for the cyclical transport of containers

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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