DE1018347B

DE1018347B - Verfahren zur Herstellung von Kohle- und Graphitformkoerpern, wie Elektroden

Info

Publication number: DE1018347B
Application number: DEF19461A
Authority: DE
Inventors: Dr Otto Peter; Dr Karl-Wilhelm-Friedric Etzel
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1956-02-07
Filing date: 1956-02-07
Publication date: 1957-10-24

Description

Verfahren zur Herstellung von Kohle-und Graphitformkörpern, wie Elektroden Bei der Herstellung von Kohle- und Graphitformkörpern" wie Elektroden, geht man. bekanntlich von Mischungen aus, die neben Koks auch Bindemittel enthalten. Die Mitverwendung solcher Bindemitteil, die flüssige und plastische Koh.lenstoffverbindungen enthalten, erfolgt, um bei dem anschließenden Preßvorgang die Formgebung zu ermöglichen. Während des Brennens tritt eine Zersetzung dieser Bindemittel ein, die einen Koksrückstand hinterläßt und zur Entstehung von mehr oder weniger großen Poren Anlaß gibt. Neben der Güte der Benetzung beim Mischen, der festen Kokssubstanz und dem Bindemittel ist für die Festigkeit des Gefüges der Formköxper die Menge des. bei der Zersetzung des Bindemittels entstehenden Kokseis von wesentlicher Bedeutung. Es ist bekannt, die durch thermische Zersetzung des Bindemittels entstehende Koksmenge dadurch zu erhöhen., d.aß durch kondensierend oder polymerisierend wirkende Zusätze von Metallhalogeniden der Harzgehalt von Pech heraufgesetzt wird. Es tritt hierbei jedoch gleichzeitig eine Erhöhung der Viskosität des Peches ein, die sich. oftmals für die Verarbeitung der noch plastischen Elektro-denmischung nachteilig erwiesen hat.
Es wird nun ein Verfahren zur Herstellung von Kohle- und Graphitformkörpern, wie Elektroden, vorgeschlagen, bei welchem unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile eine Vermehrung der Koksabscheidung aus dem Bindemittel beim Brennen erzielt wird. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß als Ausgangsmateria;1 Bindemittel-Kokspulver-Mischungen verwendet werden,, die Metalle der VIII. Gruppe, wie z. B. Eisen, Kobalt und. Nickel, oder Metalle bzw. MetaIloide der III. und IV. Gruppe, wie z. B. Aluminium, Bor, Silicium, oder Ca,rbide, wie z. B. Borcarbid, Eisencarbid, enthalten. Es können gegebenenfalls auch mehrere der vorgenannten Stoffe anwesend sein. Wesentlich ist, daß die Stoffe in feinverteiltem, zweckmäßig in sogar feinstverteiltem Zustand in dem Ausgangsmaterial vorliegen. Insbesondere haben sich: Korngrößen von, etwa 100 #t und darunter als brauchbar erwiesen, vorzugsweise solche von 40 #t und darunter. Es hat sich gezeigt, daß man, mit Zusatzmengen bis zu etwa 5 %., bezogen auf Trockengut, eine technisch einwandfreie Vermehrung der Koksausbeute des Bindemittels erreichen kann. Es ist aber insbesondere auch aus wirtschaftlichen Erwägunr gen durchaus möglich, die Stoffe in Mengen zwischen etwa 0,511/o und etwa 31/9, bezogen. auf Trockengut, zuzusetzen.. Mit besonders vorteilhaften. Ergebnissen kann man, wie sich herausgestellt hat, das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren anwenden, wenn :man in den. Ausgangsmischungen Kokssorten verwendet, die praktisch frei von einem Schwefelgehalt sind.
Die Zufügung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Stoffe kann in verschiedener Weise erfolgen. So, kann der Zusatzstoff beispielsweise dem Bindemittel vor dem Vermischen mit dem Kokspulver zugegeben werden. Es kann aber auch zu der festen Komponente der Mischung zugegeben werden.. Ferner kann, die Zugabe auch in das Bindemittel-Koks-Gemisch entweder in körnigem Zustand oder nach bereits erfolgter P lastifizierung der Mischung erfolgen.
Aus der folgenden Tabelle ist die Erhöhung der Koksausbeute aus einem als Bindemittel verwendeten Weichpech bei Zusatz verschiedener Stoffe gemäß der Erfindung zu entnehmen.

Menge der Zusatzstoffe (Korngröße: unter 40 #t) in Prozent, bezogen auf Trockengut

1 011/0 0,90/0 1 3,00/0

Eisen .................. 40a8 42,6 47,1

Aluminium ............ 40,8 42,0 46,9

Silicium ............... 40',8 41,72 42,2

Bor .................... 40,8 42,1 45,5

Bo@rcarb,i.d .............. 40,8 42,3 45,5

Die Erhöhung der beim Brennen aus dem Bindemittel entstehenden Koksmenge, die durch die Zusätze gemäß der Erfindung bewirkt wird, bedingt eine Verstärkung bzw. Vermehrung der Bindemittel-Koks-Brücken zwischen den einzelnen. Kokskörnungen der Formkörper. Dadurch ergibt sich für diese Formkörper eine: Steigerung der Dichte, der Oxydationsbeständigkent, der elektrischen- und der thermischen Leitfähigkeit sowie der mechanischen Festigkeit. Aus den folgenden Beispielen ist die Wirkung der verschiedenen Zusätze im einzelnen ersichtlich. Beispiel 1 Wirkung von Aluminium auf die Eigenschaften. einer gestampften Elektrode

Raumgewicht Porenvolumen Druckfestigkeit Koksausbeute

grüne Kohle gebrannte Kohle % kgl,cm% °/0

Vergleichskohle ohne Zusatz : ...... 1,63 1,57 17,2 360 57,0

Mit Zusartz von 1%, AI-Pulver (Korn;

größe unter 40 [,), bezögen auf

- Trockengut ..................... 1,66 1,58 16,3 391,5 68,7

Beispiel 2 Wirkung von Borcarbid auf blockgepreßte Kohleformkörper (45 mm Durchmesser, 450 mm lang)

Abbrand

Ausbeute an der Luft

Raumgewicht Porenvolumen Druckfestigkeit an Bindemittel- aooc C@

gebrannte Kohle koks 8 Stunden

% kg/cm2 ";o °/o

Ohne Zusatz..................... . . 1,53 22,0 333 51 74

1% Borcarbid (Kerngröße unter

40 #L), bezogen auf Trockengut ... 1,57 19,0 453 66 11

Beispiel 3 Wirkung von Borcarbid auf Stäbe 43 mm Durchmesser, 1000 mm lang, auf der Strangpresse hergestellt

Ausbeute Abbrand

gebrannte Raumgewicht Kohle Porenvolumen Biege- Festigkeit Druck- an Bindemittel- koks an 8 S der 0ondn Luft e'

kgi cm

°/o 'llo °/o

Ohne Zusatz 1,56 21,3 186 536 58,0 59;0

10/a Borcarbid (Korn-

größe, unter 40 11),

bezogen auf Trok-

kengut :........... 1,59 18,5 235 634 64;0 3,5

Aus den vorstehenden Beispielen, ergibt sich, daß durch die Zusatzstoffe ein. Ansteigen, der Raumgewichte- `grüner und gebrannter Kohlen erfolgt, womit eine Verringerung des Porenvolumens verbunden ist. Es zeigt sich weiterhin, daß eine wesentliche Erhöhung der mechanischen Festigkeit in Abhängigkeit von der stark vermehrten Koksausbeute eintritt. Die bei gebrannten, Kohlen. erzielte: Gefügeverbesserung wirkt sich günstig nach, dem Graphitieren der gebrannten Formkörper aus.

Die Verwendung- von Borcarbid im Rahmen der vorliegenden. Erfindung empfiehlt sich insbesondere für Heizelemente aus Graphit, da bei Verwendung dieses Stoffes am zuverlässigsten eine Abbrandve:rminderung eintritt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren, zur Herstellung von Kohle- und Graphitformkärpern, wie Kohleelektroden, unter Verwendung von zweckmäßig schwefelfreien Bindemittel-Kokspulver-Mischungen als Ausgangsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangsmaterial verwendest wird, welches. Metalle der VIII. Gruppe oder Metalle bzw. Metalloide der III. und IV. Gruppe oder Carbide in, feinverteiltem 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Ausgangsmaterial vorhandenen Stoffe in Korngrößen von etwa 100 w und darunter, vorzugsweise in solchen von 40 [t und darunter, vorliegen. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial die zugesetzten Stoffe in Mengen, bis zu etwa 511/9, vorzugsweise in solchen zwischen etwa. 0;5 und 3 %, bezogen auf Trockengut, enthält. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zuzusetzenden Stoffe dem Bindemittel vor dem Zusammenbringen der Mischungsbestandteile beigefügt werden-. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zuzusetzenden Stoffe der Trockenkomponenten vor dem Zusammenbringen der Mischungsbestandteile beigefügt werden. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zuzusetzenden Stoffe während des Mischprozesses der plastischen oder noch körnigen Mischung beigefügt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 666 039, 825 670.