DE1049287B - Verfahren zur Herstellung von Kohle und "raphitformkorpern - Google Patents

Description

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DEUTSCHES

35-5

F 23461 IVc/80 b

ANMELDETAG: 13. JULI 1957

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 2 2. J A N U A R 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.

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.

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

Anmelder:

Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft

vormals Meister Lucius & Brüning,

Frankfurt/M., Brüningstr. 45

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

Frankfurt/M.-Griesheim,
sind als Erfinder genannt worden

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.

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.

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.

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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 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.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innige Mischung des Mahlgutes bei Raumtemperatur ei folgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innige Mischung des Mahlgutes bei erhöhter Temperatur, z. B. 50 bis 200° C, erfolgt.

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