DE1027580B - Verfahren zur Herstellung von Kohle- und Graphitformkoerpern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Kohle- und Graphitformkörpern Es ist bekannt, zur Herstellung von Kohle- und Graphitformkörpern in der Weise zu verfahren, daß als Rohstoffe Petrol- bzw. Steinkohlenteerpechkokse und als Bindemittel Peche verwendet werden. Die Kokse werden entweder rein, d. h. als Petrol- oder Steinkohlenteerpechkokse, verarbeitet oder als Gemisch beider Komponenten. Im allgemeinen wird die Kokskomponente vor der Verarbeitung einem Calcinierungsvorgang bei Temperaturen zwischen 1000 und 1300° C unterworfen. Der so calcinierte Koks wird dann zerkleinert und in verschiedene Kornfraktionen aufgeteilt; hierauf erfolgt in Mischern oder Schnecken verschiedener Typen die Herstellung der preßfähigen Mischung durch Zugabe von Bindemitteln, als welche Hart-, Mittel- oder Weichpeche sowie auch Harze verwendet werden. Die preßfähige Mischung wird sodann auf Strang-, Block- oder Schneckenpressen geformt und in Kammer- oder Ringöfen bei Temperaturen von 800 bis 1300° C gebrannt. Anschließend können die gebrannten Formkörper in Graphitierungsöfen bei Temperaturen von 2300 bis 2800° C graphitiert werden. Die Herstellung von Kohle- bzw. Graphitformkörpern gemäß dem bekannten Verfahren ergibt Kohlen mit Eigenschaften, die abhängig sind von den Ausgangsmaterialien Koks und Bindemittel. Jeder Koks und jeder aus Bindemittel durch Erhitzen entstandene Koks hat charakteristische, verschieden große Ausdehnungskoeffizienten, die die Güte eines geformten Kohle- bzw. Graphitformstückes mitbestimmen. Je stärker sich die Ausdehnungskoeffizienten der durch Erhitzen verkokten Ausgangskomponenten Koks und Bindemittel voneinander unterscheiden, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit einer homogenen Struktur der fertiggebrannten oder graphitierten Formkörper. Dies hat eine nachteilige Auswirkung zur Folge, vor allem bei Verwendung der Formstücke bei sehr hohen Temperaturen und bei starken Temperaturwechseln. Bei dem bekannten Verfahren werden Koksgemische verwendet, die die verschiedenartigen Ausdehnungskoeffizienten zeigen; so ist z. B. die Ausdehnung von Petrolkoks verschieden von dem Ausdehnungsverhalten von Steinkohlenteerpechkoks. Zudem sind die Ausdehnungskoeffizienten von aus Hart-, Mittel- und Weichpech entstandenem Koks unter sich verschieden; sie unterscheiden sich außerdem wesentlich von denen der Füllkokse. Bei Verarbeitung solcher verschiedenartigen Materialien treten Schwierigkeiten auf, die sich im fertiggeformten, gebrannten oder graphitierten Stück in schlechten mechanischen und thermischen Eigenschaften auswirken.
• Es ist ferner ein Mischverfahren bekannt, das von Grünkoks (Halbkoks) ausgeht, d. h. von einem Koks, der keinem Calcinierungsprozeß unterworfen worden ist und der zufolge seines Herstellungsprozesses noch bituminöse Bestandteile enthält. Die Herstellung von Formkörpern nach diesem bekannten Verfahren wird so vorgenommen, daß der Grünkoks mit üblichen Bindemitteln oder Harzen gemischt, nach bekannten Verfahren gebrannt und graphitiert wird. Die nach solchen Verfahren hergestellten Formkörper zeigen eine große Dichte und hohe mechanische Festigkeiten, aber auch, was oftmals nachteilig ist, sehr hohe Ausdehnungskoeffizienten, so daß sie nur für spezielle Zwecke verwendbar sind. Ihr Einsatz z. B. als Elektroden für hohe thermische Beanspruchung scheidet auf Grund des hohen Ausdehnungskoeffizienten aus.
• Es wird nun ein Verfahren vorgeschlagen, mit dem es gelingt, die aufgezeigten Nachteile der bekannten Arbeitsweisen zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird zur Herstellung von Kohle- und Graphitformkörpern aus Koks, der aus Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise Pechen, durch Verkokung bei zwischen etwa 800 und etwa 1300° C liegenden Temperaturen gewonnen worden ist, so vorgegangen, daß ein Koks verwendet wird, der möglichst den gleichen Ausdehnungskoeffizienten besitzt wie der aus dem Bindemittel beim Brennen der Formkörper entstehende Koks. Dieser Koks kann hergestellt werden aus Pechen oder sonstigen verkokbaren Kohlenwasserstoffen, die sich auch als Bindemittel eignen. Bevorzugt sind Peche, die einen niedrigen Erweichungspunkt besitzen, z. B. zwischen 40 und 100° C. Vorteilhafterweise wird ein Weichpech mit einem Erweichungspunkt von 56° C mit einer Koksausbeute von 40 bis 42 % (nach Elektrokemiskmethode bestimmt) bei Temperaturen von 900 bis 1300° C verkokt. Zweckmäßig erfolgt die Auswahl der verkokbaren Kohlenwasserstoffe, insbesondere des Pechs, für die Gewinnung des Füllkokses und des als Bindemittel verwendeten Pechs mit der Maßgabe, daß der daraus entstehende Koks einen möglichst niedrigen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, etwa einen solchen von und darunter. Nach der Verkokung erfolgt Zerkleinerung und Aufteilung in verschiedene Kornfraktionen nach dem üblichen Verfahren. Das Mischen wird mit demselben Bindemittel, das zur Herstellung des Kokses verwendet worden ist, durchgeführt. Die Verformung erfolgt mittels Block-, Strang- oder Schneckenpressen. Das Brennen kann wie beim üblichen Verfahren in Kammer- oder Ringöfen bei Temperaturen zwischen etwa 800 und etwa 1300° C erfolgen, das Graphitieren in den üblichen Graphitierungsöfen.
• Die Herstellung von gebrannten oder graphitierten Formkörpern gemäß dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren hat gegenüber den bekannten Verfahren den Vorteil, daß die Formkörper eine sehr homogene Struktur mit einem niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand und einem kleinen Ausdehnungskoeffizienten besitzen. Gegenüber dem Halbkoksformstück zeichnet sich der erfindungsgemäß hergestellte Körper vor allem durch seine niedrige Wärmeausdehnung aus. Der niedrige Ausdehnungskoeffizient ist entscheidend für den Einsatz von Kohle- und Graphitformkörpern bei hoher thermischer Beanspruchung und bei häufigen starken Temperaturwechseln, z. B. bei Verwendung von Elektroden für Stahlschmelzöfen, so daß sich die erfindungsgemäß hergestellten Formkörper sowohl jenen nach dem üblichen als auch den nach dem sogenannten Halbkoksverfahren hergestellten überlegen zeigen.
• Beispiel Ein Weichpech mit einem Erweichungspunkt von 56'C wird bei 1000° C verkokt. Der auf diese Weise erhaltene Koks wird mit demselben Bindemittel, das zur Herstellung des Kokses gedient hat, auf einer hydraulischen Strangpresse geformt. Die Daten des Formkörpers von 50 mm Durchmesser sind die folgenden Zum Vergleich werden Daten von 50-mm-Rundelektroden angegeben, die nach dem bekannten Verfahren hergestellt worden sind:

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von Kohle- und Graphitformkörpern durch Formen und Brennen von Gemischen aus Kohlenwasserstoffen oder Pechen als Bindemitteln und Koks, der aus Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise Pechen, durch Verkokung bei Temperaturen zwischen etwa 800 und etwa 1300° C gewonnen worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Koks verwendet wird, der möglichst den gleichen Ausdehnungskoeffizienten besitzt wie der aus dem Bindemittel beim Brennen der Körper entstehende Koks.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Füllkomponente dienende Koks aus den gleichen Kohlenwasserstoffen oder Pechen hergestellt wird, die als Bindemittel benutzt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Gewinnung des Füllkokses und die als Bindemittel verwendeten verkokbaren Kohlenwasserstoffe so ausgewählt werden, daß der daraus entstehende Koks einen möglichst niedrigen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, etwa einen solchen von und darunter.