JPS63102907A - 多数軸圧縮によつて炭素質ブロツクを形成する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｌ吐へ１」江Ｌ１ 本発明は多数軸の圧縮によって炭素質ブロックを成形す
るための方法及び装置に関するもので、特にＨａｌｌ−
Ｈ６ｒｏｕｌｔ法を用いた電気分解によるアルミニウム
製造用のアノードも例外ではない。

現状では、アルミニウム製造に使用されるアノードのよ
うな炭素質ブロックは、精砕コークス（及び／または無
煙炭）骨材及びピッチ若しくはタールで構成される炭素
質ペーストの解砕、圧搾、振動充填または振動圧搾によ
って生成される。

それら４つの方法は同じ原理に基づいており、炭素質ペ
ーストは１２０℃から１４０℃の温度で変形しない型（
ｆニドメトリック（ｏｅｄｍｅｔｒｉｃ）１と言われる
もの）に入れられ、圧力または一連のほぼ鉛直な圧力が
そこにかけられる。

ｒ負荷重と言われる圧力の適用は、一般の加圧方法を用
いる場合の単一操作、または特定の場合の２．３回の連
続加圧操作を用いる複数操作、及び数千回に及ぶ振動充
填の場合がある。

各種状況で用いられる力の水準はかなり異なる。

例えば、単独周期の加圧に２８ＭＰａ、２回周期の加圧
に２ｘ１８ＭＰａ、及び振動充填の場合には０．５から
２　、５ＭＰａ等である。しかしどの場合も圧縮の水準
はコークス骨材中の粒子間の空間がタールで飽和状態に
されるまでのタール含有量によるか、またはタール含有
量が飽和に達する以前にはコークス粒子が相互に接触し
てそれ以上近づけない中≠シとによって限定される。従
って車軸圧縮即ち一方向に与えられた力では、圧縮され
た物質の見掛けの密度が所定値を越えるのを阻止する物
理的な限界がある。

光囲ノと１刀一 本発明は多数軸圧縮のための方法及び装置に関するもの
で、圧縮する物質に様々な方向から連続的に圧力をかけ
て、骨材の粒子及び粘結剤含有物に段階的な配列事象を
起こし、その結果骨材を形成する粒子の形によって許容
され得る空間の最大充填を保証する。

更に正確に言えば、本発明の第１点は、コークス、無煙
炭、または黒鉛のような炭素質骨材、タールのような有
機コークス質粘結剤及び追加添加物を基盤とする炭素質
ペーストで構成される炭素質ブロックを多数軸で圧縮す
ることによって成形するための方法であって、炭素質ペ
ーストを幾つかの壁が最初の位置に関して可逆的に変位
可能である型の中に入れて、且つ前記ペーストに軸へイ
に沿った少なくとも１つの圧力σ１、次いで軸＾７とは
一致しない軸へ〇、ｌに沿った少なくとも１つの圧力σ
。、１、次いで軸へ、や、とは一致しない軸＾。、２に
沿った圧力σ。１等を繰返して連続的に与えて、それぞ
れ各圧力σｆｉ＋は圧力σ＋１−■）の少なくとも部分
圧縮の後に提供することを特徴とする方法である。

本発明の第１具体例によれば、圧力は相互に垂直な２つ
の軸Δ、及び＾、、に沿ってかけられる。

本発明の第２具体例によれば、軸＾。、八〇。、及び＾
１゜２は３軸直交の三面体を形成する。

本発明の別の点は多数軸圧縮方法を実行するための装置
である。装置は、その中で所定の壁が最初の位置から変
位可能でであり、その変位が好適には壁を包含する平板
に平行に起こり且つ圧力がかけられる方向に垂直な方向
である型から成る。

ｌ肘ｌ 第１図から第３図は本発明を実行する方法を例示したち
である。

本発明に従い圧縮するブロックを圧力機の型に入れる。

例えば平行六面体の型１は固定された底部２、硬質で対
向する位置に固定された側壁（°第２図の断面図では不
図示）及びもう一方の側壁３から成り、側壁３はジヤツ
キまたはばねの作用下で圧縮するブロックに関して可動
性である。負荷操作中これらの弾力手段４は可動性壁の
運動を相互に遠ざけまいとするように制御及び制限し、
最初の圧力または力σ１を緩めた後で、壁を最初の位置
に戻すような反対圧力をかける。圧力σ１が低減または
抑制された時に同様の手段４が従ってまた圧力σ２をか
ける。

粘結剤６に包囲されたコークス粒子５の形状を第２図＾
、第２図Ｂ及び第２図Ｃの概略図に示す。

第１具体例では、圧縮は２軸で行なわれ、第１圧力σ、
及び次いで型１の２つの対向する壁３にかけられる第２
圧力σ２の連続から成る。第１圧力σ１は例えば鉛直方
向であるが、加圧機のピストンを水平方向に置くことに
問題はない。

第２具体例では、圧縮は３軸をもって行なわれ、例えば
鉛直方向圧力及び次いで２つの対向する壁にかけられる
横方向圧力、それからもう一方の２つの壁にかけられる
横方向圧力、そして再度鉛直方向といった連続、または
操作の別モードとして鉛直方向と２つの対向する壁にか
けられる横方向、鉛直方向ともう一方の２つの壁にかけ
られる横方向、再度鉛直方向等の連続である。この場合
加圧機のピストンは、本発明の主旨から外れることなく
、鉛直方向以外にも置換し得る。特に水平に設置され得
る。

実際は、加圧される物質の特性及び上記順番を実行し得
る工業装置の多様性がこれらの具体例のどれを選択する
かの判断基準となる。

加えて側壁の動作の振幅が連続周期の過程において調節
されるのが望ましい。最初は、型に入れられな炭素質ペ
ーストの圧縮度は小さい。従ってピストンの下向きの動
作及び側壁の変位を制御することは可能であり、それは
炭素質ペーストのブランク８く第３図＾、第３図Ｂ）に
効果的にｆＹ用し且つ成形するために比較的大きな振幅
（ａ）があるからである。振幅はそれから（ｂ）（第３
図Ｃ及び第３図Ｄ〉で示すように徐々に小さくされる。

少なくとも最終周期に対して、側壁は第３図Ｅ及び第３
図Ｆの部材７で概略示したような除去可能な手段によっ
て完全に阻止されねばならず、って示すように炭素質ブ
ロックに正確に規定の寸法を与える。

圧縮過程を実行するための型は本発明の主旨を出ないで
各種別の形体で作成される。例えば型は平行六面体でな
くて、円筒形電極を成形する場合には底部及び２つまた
はそれ以上の扇型でできていることも考えられる。特に
２つの半円筒の場合には、圧力または力σ１は加圧機の
ピストンによってかけられ、力σ１を適用している間に
は２つの半円筒形の可動性の壁が相互に遠ざかり、σ、
の一部または全抑制の後に圧力または力σ２をかけるた
めのばねまたはジヤツキの効果で相互に近づく。

同様に、型の底部は固定されてもまたは可動性でもよい
。後者の場合第２加圧機のピストンで形成され、ピスト
ンの動作線は鉛直及び水平のいずれでもよい。

最後に、より高い水準の圧縮をしようとするなら、大気
圧より低い圧力下で操作を行えば各最初の作用及び成形
操作で閉塞されていたガス及び空気が速やかに除去され
る。

炭素質ペーストを加圧する通常温度（１２０から１４０
℃）及びタールの揮発成分の蒸気圧に関しては、減圧は
これらの成分の蒸留作用を事実上引き起こさないように
選択される。例えば１００トル（１３３００Ｐａ）（値
は指示に従って与えられる）である。

夫九漣 本発明を、固定された底部、対向する位置に固定された
２つの側壁及び公知の予め決められた強固さの弾力シス
テム（ばねで形成）によって制御されるもう一方の２つ
の側壁から構成された、膨張可能なニドメトリックのよ
うな型中でｒ２軸ｊモードで実行した。型に１５０℃の
通常の炭素質ペースト（コークス＋タール）を入れ、そ
こに水準σ１までの一連の０回の鉛直方向圧力を周期的
にかけ（負荷）、続いて負荷を取り除いてゼロにする。

負荷操作においては、２つの壁は横方向圧力の作用下で
σ１に比例して相互に遠ざかる（ばねに押される圧力の
逆方向）、負荷が緩められる操作中では、横方向ばねの
作用で２つの側壁は相互に近づき、従って横方向の圧力
σ２をかける。

実際、本発明に従って、１２ＭＰａの圧力σ７．８ＭＰ
ａのオーダーの圧力σ２を用いて１００周期の一連の作
業を実行した。

それと並行して同じ炭素質ペーストを同じ温度で、従来
の方法に従ってニドメトリック型の中で圧縮した。

一一方では、４５８Ｐａの力で１周期の加圧を行い、及
び −もう一方では、１２８Ｐａの力で１００周期の多数周
期加圧を行った。

本発明に従って生成したブロックは次の乾燥密度である
ことが判明した。

−４５ＭＰａ／　１周期で得られたブロックでは０．０
８Ｂ／ｃｍ３だけより大きい、 −１２８Ｐａ／１００周期で得られたブロックでは０．
８６Ｂ／ｃｍ’だけより大きい。

乾燥密度（ＤＤ）は次の関係で定義される。

ＤＤ＝＾Ｄ（１００−タール含有量％）／１００ΔＤは
計測する時の原料炭素質ペーストの見掛けの密度、ター
ル含有量％は原料ペースト中のタール量の重量比である
。

利点は非常に顕著であり、アノードの品質はかなり向上
している。

水流」ｂ生に逝− 多数軸圧縮は（同等のアノード品質を得るのに）通常の
方法を用いた時よりも小さい圧力または力で操作が可能
であり、ただ型を変えることによって所与の圧力でより
大きな寸法のアノードを生成できる。多数軸圧縮は加圧
アノードの異方性を減少させ得る。特に加熱された時の
アノードの抵抗率は、通常は加圧の方向の方がそれに垂
直の方向よりも大きいが、２つの方向で同等になる傾向
をもつ、系〉最後に多数軸圧縮はアノードの緻密性及び
故に電気分解タンクでの操作寿命を増加して、タンクの
温度平衡を妨害するとされているアノード交換作業の頻
度を低減する。

【図面の簡単な説明】

第１図は粘結剤中に散布された骨材粒子が第１圧力また
は力σ、（例えば鉛直方向）及び次いで例えば水平方向
（σ１に垂直）の第２圧力σ２下で相互に近づく動作の
概略図、第２図は本発明による２軸圧縮の概略図であり
理解し易くするためにコークス粒子は大きく拡大した図
、第３図は本発明による２軸圧縮の可変振幅の位相の概
略図であり、壁の変位の振幅は図面を明瞭にするために
やはり拡大しである。 １・・・型、２・・・底部、３・・・側壁、４・・・ジ
ヤツキまたはばね、５・・・コークス粒子、６・・・粘
結剤、７・・・部材、８・・・ブランク、９・・・炭素
質ブロック、ａ、ｂ・・・振幅。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）コークス、無煙炭、または黒鉛のような炭素質骨
   材、タールのような有機コークス質粘結剤及び追加添加
   物を基盤とする炭素質ペーストで構成される炭素質ブロ
   ックを圧縮することによって成形する方法であって、炭
   素質ペーストを幾つかの壁が最初の位置に関して変位可
   能である型の中に入れて、且つ前記ペーストに軸Ａ＿ｎ
   に沿った少なくとも１つの圧力σ＿ｎ、次いで軸Ａ＿ｎ
   とは一致しない軸Ａ＿ｎ＿＋＿１に沿った少なくとも１
   つの圧力σ＿ｎ＿＋＿１、次いで軸Ａ＿ｎ＿＋＿１とは
   一致しない軸Ａ＿ｎ＿＋＿２に沿った少なくとも１つの
   圧力σ＿ｎ＿＋＿２等を繰返して連続的に与えて、それ
   ぞれ各圧力σ＿（＿１＿）は少なくとも圧力σ（１−■
   ）の部分圧縮の後に提供することを特徴とする方法。
2. （２）圧力が相互に垂直な２つの軸Ａ＿ｎ及びＡ＿ｎ＿
   ＋＿１に沿って与えられることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。
3. （３）軸Ａ＿ｎ、Ａ＿ｎ＿＋＿１、Ａ＿ｎ＿＋＿２が３
   軸直交の三面体を形成することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。
4. （４）壁の変位が圧力の軸にほぼ垂直な方向であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項または第３
   項に記載の方法。
5. （５）壁の各相対的変位の振幅が圧縮操作が進むに従い
   次第に小さくなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。
6. （６）圧力σ＿（＿ｎ＿）の少なくとも一部分が加圧機
   のピストンによって与えられることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。
7. （７）圧力σ＿（＿ｎ＿）の少なくとも一部分が型の幾
   つかの壁の弾性的反力によって与えられることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の方法。
8. （８）大気圧より低い圧力下で実行されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項から第７項のいずれか一項に
   記載の方法。
9. （９）変形しない底部及び最初の位置に関して可逆的に
   変位可能である少なくとも２つの壁によって形成された
   型を包むことを特徴とする、特許請求の範囲第１項から
   第８項のいずれか一項に記載の炭素質ブロック圧縮方法
   を実行するための装置。
10. （１０）型の底部が固定されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第９項に記載の装置。
11. （１１）型の底部が加圧機のピストンの端部によって形
    成されることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載
    の装置。
12. （１２）可動性の壁に弾性手段が備えられていることを
    特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の装置。
13. （１３）弾性手段が予め決められた強固さを持ったばね
    で形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１２項
    に記載の装置。
14. （１４）弾性手段が水圧ジャッキであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１２項に記載の装置。
15. （１５）可動性の壁には予め決められた位置で該壁を阻
    止するための除去可能の手段が備えられていることを特
    徴とする特許請求の範囲第９項に記載の装置。