DE1105381B

DE1105381B - Process for the production of soot coke

Info

Publication number: DE1105381B
Application number: DEB40619A
Authority: DE
Inventors: Dr Gerald Heinze
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1956-06-11
Filing date: 1956-06-11
Publication date: 1961-04-27

Description

Verfahren zur Herstellung von Rußkoks Es ist bekannt, zur Herstellung eines reinen Rohstoffes für Elektroden Ruß bei Temperaturen zwischen etwa 70 und 200° C mit festen bzw. geschmolzenen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen zu vermischen und der trockenen Destillation zu unterwerfen. Das Verkokungsprodukt wird als Rußkoks bezeichnet und als Rohstoff in der Kunstkohlenindustrie verarbeitet, insbesondere auf Grund seines verhältnismäßig hohen spezifischen elektrischen Widerstandes. Darüber hinaus findet Rußkoks auch Verwendung als Wärmeisolationsmittel bzw. elektrisches Widerstandselement, insbesondere für elektrische Induktions- und Widerstandsöfen.Process for the production of carbon black coke It is known for the production a pure raw material for electrodes soot at temperatures between about 70 and 200 ° C to be mixed with solid, molten or liquid hydrocarbons and subject to dry distillation. The coking product is called soot coke and processed as a raw material in the charcoal industry, in particular due to its relatively high specific electrical resistance. About that In addition, soot coke is also used as a thermal or electrical insulation medium Resistance element, in particular for electric induction and resistance furnaces.

Es ist von erheblichem Nachteil, daß für die Durchführung dieses bekannten Verfahrens verhältnismäßig große Mengen an festen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen, wie Teer, Pech, Steinkohlenteerölen usw., für die Einbindung des Rußes erforderlich sind. Im allgemeinen werden auf 100 Teile Trockenstoff 100 bis 150 Teile Bindemittel benötigt. Trotz dieser großen Mengen an Bindemitteln sowie intensiven Mischens über eine Zeitdauer von mehreren Stunden und erhöhter Mischtemperatur bleibt die Einbindung des feinteiligen Rußes immer noch unvollkommen. Das V erkokungsprodukt der in der beschriebenen Weise hergestellten 1iischungen, der sogenannte Rußkoks, zeigt daher im mikroskopischen Bild häufig nicht eingebundenen Ruß, was sich an den damit hergestellten Kunstkohlen in mancherlei Hinsicht nachteilig auswirkt.It is a considerable disadvantage that relatively large amounts of solid or liquid hydrocarbons, such as tar, pitch, coal tar oils, etc., are required to incorporate the soot in order to carry out this known process. In general, 100 to 150 parts of binder are required for 100 parts of dry matter. Despite these large amounts of binders and intensive mixing over a period of several hours and increased mixing temperature, the incorporation of the finely divided carbon black is still imperfect. The carbonization product of the mixtures produced in the manner described, the so-called soot coke, therefore often shows non-integrated soot in the microscopic image, which has a number of negative effects on the charcoal produced with it.

Es wurde nun gefunden, daß man auf besonders einfache Weise zu einem Rohstoff von der Art und mit den Eigenschaften eines ausgezeichneten Bußkokses gelangt, indem man die Ruß-Bindemittel-Mischung unter Zusatz von Steinkohle, vorzugsweise Reinstkohle, mit mehr als 10% flüchtigen Bestandteilen bei Raumtemperatur innig durchmischt und anschließend in üblichen Verkokungsöfen verkokt.It has now been found that in a particularly simple way to a Raw material of the type and properties of excellent penitentiary coke arrives, by mixing the carbon black-binder mixture with the addition of coal, preferably Pure carbon, with more than 10% volatile components, intimately at room temperature mixed and then coked in conventional coking ovens.

Das Verfahren bietet gegenüber den bekannten eine ganze Reihe wertvoller Vorteile. So liegt der Bedarf an Kohlenwasserstoffbindemitteln erheblich niedriger und sinkt mit zunehmendem Steinkohlengehalt der Trockenstoffmischung immer mehr ab. Man kommt bei einer Mischung aus gleichen Teilen Ruß und Steinkohle etwa mit der Hälfte der bei der alleinigen Verarbeitung von Ruß erforderlichen Menge an Pech und Teeröl aus. Auf 100 Teile Trockenstoffmischung kommen demnach nur etwa 40 bis 700/a an kohlenwasserstoffhaltigen Bindemitteln gegenüber 100 bis 150% bei den bekannten Verfahren. Da im übrigen ein hoher Pechgehalt den elektrischen Widerstand der fertigen Bußkokse herabmindert, ist mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens der jeweils gewünschte Widerstand des Endproduktes verhältnismäßig leicht durch Zugabe genau dosierter Mengen an schlechter leitenden Materialien einzustellen.The process offers a whole range of more valuable than the known Advantages. The need for hydrocarbon binders is considerably lower and decreases more and more with increasing hard coal content of the dry matter mixture away. With a mixture of equal parts of soot and hard coal you come with about half the amount of pitch required to process carbon black alone and tar oil. Accordingly, there are only about 40 to 100 parts of dry matter mixture 700 / a of hydrocarbon-containing binders compared to 100 to 150% for the known ones Procedure. Since, moreover, a high pitch content reduces the electrical resistance of the finished Penalty coke is reduced with the aid of the method according to the invention desired resistance of the end product relatively easy by adding exactly set dosed amounts of poorly conductive materials.

Weiterhin ist ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß für die Erzeugung einer homogenen Mischung aus Ruß und Bindemitteln nur eine sehr kurze Mischzeit erforderlich ist. Je nach Trockenstoffmischung und Art des Bindemittels reichen im allgemeinen bereits Mischzeiten von 15 Minuten bis zu etwa 1 Stunde völlig aus, um ein homogenes Gemisch und dementsprechend einen Rußkoks ohne die unerwünschten Rußnester zu erhalten. Die kürzesten Mischzeiten ergeben sich vor allem, wenn Mischer mit Knet- und Kollerwerkzeugen oder ähnlichen Zwangsmischaggregaten benutzt werden, so daß es sich empfiehlt, möglichst ausschließlich mit derartigen Mischern zu arbeiten.Furthermore, a major advantage of the method according to the invention is that for the production of a homogeneous mixture of carbon black and binders only one very short mixing time is required. Depending on the dry matter mixture and type of Mixing times of 15 minutes up to about 15 minutes are generally sufficient for the binder 1 hour completely to a homogeneous mixture and accordingly a soot coke without preserving the undesirable soot pockets. The shortest mixing times result especially when mixers with kneading and pan grinding tools or similar compulsory mixing units are used, so that it is advisable, if possible, exclusively with such Mixers to work.

Für das Verfahren eignen sich die handelsüblichen Ruße und, wie gesagt, von den Steinkohlen solche, die über 10% an flüchtigen Bestandteilen besitzen. Die besten Resultate werden mit Kohlen mit etwa 20 bis 281/o flüchtigen Bestandteilen erzielt, aber auch Gasflammkohlen, die bis zu 36% flüchtige Bestandteile aufweisen, sind geeignet.Commercially available carbon blacks are suitable for the process and, as I said, of the hard coals, those that have more than 10% volatile components. the best results are obtained with coals with about 20 to 281 / o volatile constituents achieved, but also gas flame coals, which have up to 36% volatile components, are suitable.

Wichtig ist für die Brauchbarkeit aller dieser Kohlearten, daß ihr Aschegehalt möglichst niedrig liegt. Aus guten Flözen lassen sich bereits Kohlen mit etwa 21/s % Asche gewinnen. Stehen solche Flöze nicht zur Verfügung oder sollen Kokse mit besonders niedrigem Aschegehalt erzeugt werden, so empfiehlt sich die Verarbeitung entaschter Kohlen, deren Aschegehalt im allgemeinen unter 1% liegt und die im übrigen in der Regel mit einer Korngröße von unter 0,5 mm angeliefert werden, so daß sich eine besondere Aufmahlung der Kohle, die für eine innige Durchmischung der Trockenstoffkomponenten notwendig ist, erübrigt. Statt dessen lassen sich auch aschereiche Kohlen erfindungsgemäß verarbeiten. Falls der Mischer mit Knet- und Kollervorrichtungen ausgestattet ist, können die Kohlen auch in grobstückiger Form in den -Mischer gegeben werden.It is important for the usefulness of all these types of coal that you Ash content is as low as possible. Coal can already be extracted from good seams win with about 21 / s% ash. Are such seams not available or not intended? If cokes are produced with a particularly low ash content, the Processing of ashed coals, the ash content of which is generally less than 1% and which are usually delivered with a grain size of less than 0.5 mm be, so that there is a special grinding of the coal, which for an intimate mixing the desiccant components is unnecessary. Instead, you can also ash oak Process coals according to the invention. If the mixer is equipped with kneading and pan grinders, the coals can also be cut into coarser pieces Form into the mixer.

Ein weiterer besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß das Vermischen der Trockenstoffe mit den Bindemitteln ohne besondere Wärmezufuhr erfolgen kann. Bei den bekannten Verfahren ist an eine annähernde befriedigende Durchmischung von Ruß und Bindemitteln ohne Aufheizen der gesamten Mischung auf mindestens 70- C nicht zu denken. Demgegenüber bedeutet das erfindung-gemäße Verfahren eine erhebliche Vereinfachung des Herstellungsprozesses. Selbstverständlich kann man auch mit geheizten =Mischern arbeiten und dadurch die Mischzeit weiter verkürzen; im allgemeinen dürfte aber schon die Möglichkeit eines Verzichts auf Aufheizeinrichtungen an den Mischwerkzeugen so stark ins Gewicht fallen, daß der Kaltinichung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der @"orzug gegeben wird.Another particular advantage of the method according to the invention is to see that the mixing of the drying agents with the binders without any special Heat can be supplied. In the case of the known methods, an approximately satisfactory one Mixing of carbon black and binders without heating up the entire mixture at least 70- C not to think about. In contrast, the method according to the invention means a significant simplification of the manufacturing process. Of course you can you can also work with heated mixers and thereby further shorten the mixing time; in general, however, it should be possible to dispense with heating devices on the mixing tools are so important that the cold calibration with the The method according to the invention is given the advantage.

Schlierlich besteht ein besonders bemerkenswerter Vorteil des Verfahrens darin, daß der Mischprozeß zu einer Masse mit guter Rieselfähigkeit führt, so daß es möglich ist, die Masse in einer normalen Kokskammer im Schüttbetrieb zu verkoken. Selbstverständlich kann man die -Masse auch brikettieren, z. B. in einer leistungsfähigen Eierpresse, und dadurch zu einem etwas dichteren Koks gelangen, erforderlich ist aber, wie gesagt, ein besonderes Formen der Masse nicht. Man erhält vielmehr im normalen Schüttbetrieb einen ausgCzeichneten Stückkoks, insbesondere wenn die Masse vor dem Einfüllen in die Kokskammer gestampft wird.Finally, there is a particularly notable advantage of the method in that the mixing process leads to a mass with good flowability, so that it is possible to coke the mass in a normal coking chamber in bulk operation. Of course, the mass can also be briquetted, e.g. B. in a powerful Egg press, and thereby achieve a slightly denser coke, is required but, as I said, there is no particular shaping of the mass. Rather, you get im normal bulk coke an excellent piece of coke, especially if the mass is tamped into the coke chamber prior to filling.

Nach der allgemeinsten Durchführungsform des ,-rfindungsgemäßen Verfahrens verfährt man so, daß man eine Mischung aus Ruß, Steinkohle und kohlen-Stoff ha ltigen Bindemitteln in einem -Mischer mit Knetwirkung ungefähr 15 bis 90 Minuten mischt und knetet. ohne hierbei eine Wärmezufuhr vorzunehmen. Die erhaltene rieselfähige Masse wird in der üblichen Weise in die Kokskammer gefüllt und aufgeheizt. Beim Verkokungsprozeß durchläuft die der Mischung zugesetzte Steinkohle bei etwa 300 bis 500° C einen plastischen Zustand, der durch das in der Mischung vorhandene Bindemittel, wie z. B. Pech, verstärkt lvird. Während dieses Zustandes stärkster Plastizität beim Verkokungsprozeß findet vorstellbar die Einbindung des Rußes statt. Die maximale Verkokungstemperatur liegt zwischen 1100 und 1400° C.According to the most general form of implementation of the method according to the invention one proceeds in such a way that one has a mixture of soot, bituminous coal and coal substance Binding agents are mixed in a mixer with kneading effect for about 15 to 90 minutes and kneads. without applying heat. The obtained pourable The mass is poured into the coking chamber and heated in the usual way. At the The coal added to the mixture goes through the coking process at around 300 a plastic state up to 500 ° C, which is due to the binder present in the mixture, such as B. bad luck, intensified. During this state of greatest plasticity It is conceivable that the soot is incorporated in the coking process. The maximal The coking temperature is between 1100 and 1400 ° C.

Der erfindungsgemäß hergestellte Rußkoks zeigt überraschenderweise bei mikroskopischer Betrachtung eine vollständige Einbindung des Rußes. Er ist hart und abriebfest und besitzt einen spezifischen elektrischen Widerstand, der zwischen 60 und 150 Ohm mm2/m liegt. Die Abstimmung des jeweiligen Endproduktes hinsichtlich spezifisch elektrischen Widerstand, Härte, Abriebfestigkeit und Porosität kann durch unterschiedliche Zusatzmengen an Steinkohle erfolgen. Zur weiteren Veränderung der physikalischen Eigenschaften des Kokses kann man an beliebiger Stelle des Verfahrens Naturgraphit, Elektrographit, Retortengraphit, Anthrazit, Sonderkoks oder ähnliche kohlenstoffhaltige Stoffe zusetzen. Beispiel 50 Teile Ruß werden mit 30 Teilen backender Steinkohle (Reinstkohle mit 0,49/o Asche und 2-111/o flüchtigen Bestandteilen), 18 Teilen Hartpech mit einer Körnung unter 1 mm und 30 Teilen Steinkohlenteeröl innig knetend und kollernd durchmischt. Die -'Tischzeit beträgt z. B. bei Verwendung eines Eirich-Gegenstrommischers 60 bis 70 Minuten. Die fertige Masse wird in einer gewöhnlichen Kokskammer 22 Stunden auf 1200° C erhitzt. Man erhält einen harten, porenarmen Rußkoks mit einem spezifischen elektrischen Widerstand zwischen 100 und 150 Ohm min2/in.The carbon black coke produced according to the invention surprisingly shows complete inclusion of the soot when viewed microscopically. He Is hard and abrasion-resistant and has an electrical resistivity that is between 60 and 150 Ohm mm2 / m. The coordination of the respective end product with regard to specific electrical resistance, hardness, abrasion resistance and porosity can be due to different additional amounts of hard coal take place. To further change the Physical properties of the coke can be found at any point in the process Natural graphite, electrographite, retort graphite, anthracite, special coke or similar add carbonaceous substances. Example 50 parts of carbon black are baked with 30 parts Hard coal (pure coal with 0.49 / o ash and 2-111 / o volatile components), 18 parts of hard pitch with a grain size of less than 1 mm and 30 parts of coal tar oil thoroughly kneading and rolling. The -'Tischzeit is z. B. when using an Eirich countercurrent mixer 60 to 70 minutes. The finished mass is in a ordinary coking chamber heated to 1200 ° C for 22 hours. You get a hard, low-pore soot coke with a specific electrical resistance between 100 and 150 ohms min2 / in.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the production of carbon black coke from carbon black, which is with solid or liquid hydrocarbon-containing binders mixed in the heat and is coked, characterized in that the carbon black-binder mixture under Addition of hard coal, preferably pure coal, with more than 10% volatile components Thoroughly mixed at room temperature and then in conventional coking ovens is coked. Publications considered: Zeitschrift "Glückauf", 73 (1937), \ r.16, pages 359 to 361.