DE928151C - Verfahren zur Herstellung von Steinkohleformkoerpern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von 'Steinkohlefiormkörpern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern direkt aus Steinkohlen bestimmter Herkunft und Kornform durch unmittelbares Sintern der gepreßten Formkörper zu graphitierten Körpern bisher unbekannter Sinterstruktur.
• Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung solcher Formkörper für Elektroden, feuerfeste Tiegel und andere technische Gebrauchsgegenstände ist man bisher auf Ausgangsstoffe angewiesen gewesen, die sich auf Grund ihrer genetischen Vorgeschichte, wie Graphite und Anthrazite, oder thermischen Vorbehandlung, wie Petrol-, Pech-und andere Kokse, Ruß usw., bei der Sinterbehandlung der Formlinge genügend resistent verhalten, so daß die Formlinge zwar nicht mehr deformieren, jedoch auch keine eigene Bindekraft mehr besitzen und nur von dem aus dem Bindemittel. durch dessen Zersetzung entstehenden graphitierten Hilfsgerüst verkittet und verfestigt werden. Unter diesen Verfahren befinden sich auch Vorschläge von A ch e s o n jun., Steinkohlenpulver unbestimmter Herkunft und Kornform mit Graphit und anderen üblichen Zusätzen zu mischen.
• Je feinkörniger bei diesen Herstellungsarten das Ausgangsmaterial ist, um so mehr muß an Bindemittel zugesetzt werden, um alle Teilchen zu verkitten. Meist ist jedoch das Ausgangsmaterial grobkörnig; da eine Aufmahlung von Koks zu Feinstaub technisch und wirtschaftlich begrenzt ist. Mit dieser zwangläufigen Grobkörnigkeit sind jedoch wiederum andere, ebenfalls bekannte Nachteile verbunden, wie ungenügende Homogenisierungs-und Hochverdichtungsmöglichkeit, unbefriedigende Oberflächenstruktur und mechanische Bearbeitbarkeit usw.
• Nach einem neuen, in die Technik noch nicht eingegangenen Vorschlag lassen sich erfindungsgemäß Formkörper gewinnen, die nur aus Steinkohlen zu bestehen brauchen und die-ohne Bindemittel verpreßt - in freier Sinterung verfestigt werden können.
• Dieses neue- Verfahren zur Gewinnung von Formkörpern aus Steinkohle besteht darin, Steinkohlenstaub, dessen Teilchen vorteilhaft alle kleiner sind als q.o ,u, von dem Anteil mit geringerer Wichte als 1,32 und zweckmäßig auch. leichter als 1,34 zu befreien, durch Pressen in die gewünschte Form zu bringen und anschließend formtreu zu sintern. Bei dieser Aufbereitungsart werden weitgehend von Vitrit und Fusit befreite, duritische Schwerefraktionen mit besonderen Eigenschaften gewonnen; u. a. zeichnen sie sich durch ihre Backfähigkeitszahl o (nach K a t t w i n k e 1) und durch einen besonderen Reichtum an graphitischen Keimen aus.
• Wie aus der Beschreibung des Verfahrens näher hervorgeht, treten dank des besonderen Charakters der erfindungsgemäß gewonnenen Duritkonzentrate während des Sinterns der Preßlinge keine Schmelz-, Bläh- und Treibeffekte auf, dafür entsteht jedoch in Verbindung mit der Hochverdichtung und Feinststruktur unter weitgehender Änderung des inneren Feinbaues ein neuartiges Graphitbrückenskelett, das zu Festigkeiten führt, wie sie bisher bei Kohlekörpern nicht erzielt werden konnten.
• Dieser für Steinkohlenstaub neuartige Sinterungsprozeß entspricht völlig der_Sinterung von Metallpulvern und unterscheidet sich sehr wesentlich sowohl von der üblichen Verkokung unter Schmelzkoksbildung als auch von der bisherigen Herstellungsweise von Kohle- bzw. Graphitkörpern aus meist grobkörnigem, schon weitgehend vorgraphitiertem Material in Gegenwart von Bindemitteln.
• Es wurde nun überraschend gefunden, daß diese Sinterverfestigung von Preßlingen aus Steinkohlenfeinstpulvern gar nicht an die vorgeschlagenen Duritkonzentrate gebunden ist, sondern sich Flözkohlen direkt - ohne Zerlegung- in ihre petrographischen Bestandteile -eignen.
• So konnten z. B. aus Feinststäuben der Flözkohlen Girondelle, Finefrau und Sonnenschein ungeachtet ihres hohen Vitritgehalts (über 500/a) Preßlinge hergestellt und sinterverfestigt werden, die zu Kohlenkörpern vollkommen neuartiger Merkmale führten.
• Ungeachtet des hochentwickelten Erkenntnisstandes über Verkokungs- und Sintcrvorgänge konnte keineswegs vorausgesehen werden, daß sich aus Feinststäuben der Magerkohlenreihe, angefangen von der oberen Anthrazitgrenze bis zur unteren Fettkohlengrenze (etwa 12 bis 19% flüchtiger Bestandteile), Preßlinge herstellen ließen, die formhaltig sinterverfestigt werden konnten. Von den unteren Magerkohlen war bisher bekannt, daß sie sich nicht ohne Bindemittel verfestigen ließen, während von den oberen Magerkohlen anzunehmen war, daß sie sich infolge ihres angenäherten Kokskohlencharakters und Bitumengehalts nicht formhaltig frei sintern lassen sollten. Es wurde jedoch erkannt, daß sich gerade und nur Feinststäube aus Magerkohlen eignen, da einmal ihre Verkokungseigenschaften im .ganzen gerade noch hinreichend sind, einen vorher unverdichteten Preßling durchzuverkoken bzw. zu graphitieren, zum anderen infolge des besonderen Charakters ihres Bitumens im Zusammenhang mit der hohen Kornfeinheit während des freien Sinterns des Preßlings keine Schmelz-, Treib- und Blähvorgänge mehr auftreten, durch die der Sinterling deformieren könnte.
• Unter der unumgänglichen Voraussetzung genügender Kornfeinheit von wenigstens o bis 6o ,u, vorteilhaft o bis 40 ,u und feiner, bei einer Formung und Pressung bis zu etwa 2ooo kg/cm2 entstehen durch thermisches Vergüten bis auf zweckmäßig looo bis 2ooo° graphitierte Sinterlinge von neuartiger Feinststruktur und Eigenschaften, wie sie Kohle- bzw. Graphitkörper bisher nicht hatten.
• Die derart gewonnenen Formkörper zeichnen sich insbesondere durch bisher nicht gekannte Homogenität, Feinstkörnigkeit, Feinstporigkeit, metallisch glänzende, vollkommen glatte Oberflächen und ebensolche Schnittflächen bei mechanischer Bearbeitung und im gesetzmäßigen Zusammenhang mit der Korngröße und Kristallverankerung durch ungewöhnliche Härte und Festigkeit und hohe thermische Beanspruchungsmöglichkeit aus.
• Besonders vorteilhaft ist jedoch, daß durch entsprechende Auswahl der Magerkohlen bzw. durch Herstellung von Mischungen gewünschte Eigenschaften, z. B. elektrische und mechanische, willkürlich gezüchtet werden können. In Mischungen mit Magerkohlen lassen sich sogar anthrazitische Kohlen und Fettkohlen zusetzen und ihrem Charakter entsprechend besondere Eigenschaften erzielen. Der Gehalt an Fettkohlen kann noch dadurch gesteigert bzw. die obere Grenze der Sinterkohlen in das Fettkohlengebiet hineingetragen werden, daß die Feinststäube thermischen oder chemischen Alterungsprozessen unterworfen werden.
• In allen Fällen ist es möglich, für höhere Ansprüche chemisch entaschte Kohlen einzusetzen. Der Vorteil, ein derart breites Kohlenband mit gänzlich unterschiedlichem Graphitierungsvermögen zur Züchtung bestimmter Eigenschaften einsetzen zu können, gegenüber den bisher zur Verwendung gekommenen, meist .schon vongraph itierten und daher nicht mehr so stark unterschiedlichen Kohlen und auch gegenüber den bereits voirgeschlagenen Duritkonzentraten, ,ist offensichtlich.
• Darüber hinaus ist es möglich, auch schon zu stark inkohlte, nicht mehr sinterfähige anthraziti;sche Kohle nach vorheriger Feinstmahlung mit bekannten Bindemitteln zu verpressen und in gleicher Weise zu sintern. Der Vorteil gegenüber den bekannten Verfahren besteht in diesem Fall darin, daß bei der gewählten Feinheit und Hochverdichtung noch eigene Bindekräfte durch Graphitbrückenbildung auftreten und entsprechend weniger Bindemittel zugesetzt zu werden brauchten bzw. größere Härte und Festigkeit erzielt werden kann.
• Da bei der Neuartigkeit des Verfahrens noch geeignete Teste über die Sintereignung der Steinkohlenstäube fehlen, hatte es sich als zweckmäßig erwiesen, kleine Versuchspreßlinge auf iooo bzw. i5oo° zu sintern und sie auf Formhaltigkeit und Durchhärtung zu prüfen; hierbei ergab zu stark inkohltes Material keine Verfestigung, zu stark bitumenhaltiges Material führte zur Deformation der Preßlinge.
• Die Wesensart der Erfindung sei an einigen Beispielen kurz gekennzeichnet.
• i. Ein aus einer Magerkohle mit 15,6% Asche, 14,7% flüchtigen Bestandteilen, einer Backfähigkeit von ioo (nach Kattwinkel), durch Aufmahlung auf ein Grenzkorn von 6o c4 (ioo% unter 6o /t, 95 % unter 40,a, 85 % unter 30y, 63,3 0/0 unter 2o,u und 30'10 unter io,u) gewonnener Kohlenstaub wird ohne jeden Zusatz unter einem Druck von 2ooo kg/cm2 verdichtet. Durch thermische Vergütung bis i2oo° wurden Sinterkörper gewonnen, die bereits hohen Festigkeitsansprüchen genügen.
• 2. 6o% eines aus einer Magerkohle mit 8,2% Asche, 17,2% flüchtigen Bestandteilen, einer Backfähigkeit von 25o durch Aufmahlung auf ioo% unter 40,u (unter 30/,t 981/o, unter 2o ,u 92%, unter 10,u 40'/0) gewonnener Kohlenstaub wird mit etwa 40% eines Anthrazitkohlenstaubes von 8% Asche und i i % flüchtigen Bestandteilen, einer Backfähigkeit o vermischt und ohne jeden Zusatz unter einem Druck von iooo kg/cm2 verdichtet. Durch thermische Vergütung bei Temperaturen bis iooo° wurden Sinterkörper gewonnen, die sich sehr gut mechanisch bearbeiten lassen und eine metallisch glatte Schnittfläche liefern.
• 3. 8o % Magerkohle mit 63% Asche, 13,70/0 flüchtigen Bestandteilen, einer Backfähigkeit 5o werden mit 2o % eines Fettkohlenstaubes von 210/0 flüchtigen Bestandteilen, 8% Asche, einer Backfähigkeit 400 vermischt und unter einem Druck von 200o kg/cm2 verdichtet. Durch thermische Vergütung bis i5oo° wurden Sinterkörper gewonnen, die höchsten Ansprüchen genügen..
• 4. Der aus der im Beispiel i angeführten Magerkohle gewonnene Feinststaub wurde auf einen Restaschegehalt von o,5 % chemisch entascht. Hieraus unter einem Druck von 2ooo kg/cm2 gewonnene Preßlinge wurden anschließend bis 2ooo° gesintert. Die erhaltenen Sinterkörper zeichneten sich durch glasartige Härte und höchste Wärmebeständigkeit aus.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von graphitierten Kohlekörpern, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Inkohlungsreihe zwischen anthrazitischen und Fettkohlen liegenden Magerkohlen mit etwa 12 bis 19% flüchtigen Bestandteilen auf eine Kornfeinheit unter 6o ,u, vorteilhaft unter 40 ,u und feiner aufgemahlen, einzeln als Flözkohlen oder in Mischungen durch Pressen geformt und anschließend formtreu gesintert werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Magerkohlen in Mischungen mit Kohlen niedrigeren oder höheren Inkohlungsgrades auf die vorgenannte Feinheit aufgemahlen, preßgeformt und formhaltig gesintert werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i -und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgenannten Kohlen vor oder nach ihrer Aufmahlung durch Aufbereitung oder auf chemischem Wege entascht werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß stärker fettkohlenhaltige Mischungen vor ihrem Verpressen und Sintern thermischen oder chemischen Alterungsprozessen unterworfen werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Preßmischungen bekannte Bindemittel zugesetzt werden. Angezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 561 498; Römpp, Chemie Lexikon 195o, 2. Aufl., Bd. i, S. ii.