DE1010442B

DE1010442B - Process for the production of objects containing carbon

Info

Publication number: DE1010442B
Application number: DEU3305A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Burr Mcghee
Original assignee: Union Carbide and Carbon Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1954-04-19
Filing date: 1955-04-18
Publication date: 1957-06-13

Description

Verfahren zur Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Her- von kohlenhaltigen Gegenständen stellung von kohlenhaltigen Gegenständen, bei dem ein Gemisch aus einem kohlenhaltigen Material und einem kohlenteerhaltigen Bindemittel gepreßt und die so erhaltenen Gegenstände bei erhöhten Temperaturen gebrannt werden.Method of manufacture The invention relates to a method for the production of carbonaceous objects position of carbonaceous objects, in which a mixture of a coal-containing material and a coal-tar-containing material Binder pressed and the objects thus obtained at elevated temperatures to be burned.

Erfindungsgemäß wird das Gemisch aus einem kohlenhaltigen Material und einem kohlenteerhaltigen Bindemittel bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes des Bindemittels unter Bildung von entgasten, verdichteten und mit einem nicht klebenden Überzug versehenen Formkörpern geringer Größe, z. B. 5 mm, vorgeformt, worauf die Vorformen in an sich bekannter Weise zu geformten Gegenständen verpreßt und diese gebrannt werden.According to the invention, the mixture is made from a carbonaceous material and a coal tar-containing binder at temperatures above the melting point of the binder with the formation of degassed, compacted and with a non-adhesive Coated molded articles of small size, e.g. B. 5 mm, preformed, whereupon the Preforms are pressed into shaped objects in a manner known per se and these to be burned.

Die Herstellung der Vorformlinge, die im folgenden als »Vergütung« bezeichnet wird, bewirkt hierbei die Verbesserung der Eigenschaften der grünen Kohlenstoffgemische, bevor sie zu Endprodukten mit größerer Dichte und verminderter Permeabilität geformt werden.The production of the preforms, hereinafter referred to as "remuneration" is referred to, brings about the improvement of the properties of the green carbon mixtures, before being formed into end products with greater density and reduced permeability will.

Derartige Vergütungen wurden bisher nach ein oder zwei allgemein üblichen Verfahren durchgeführt. Nach einem Verfahren wurde ein heißes, im wesentlichen aus Kohle, z. B. in Form von Koksteilchen, und einem Pechbindemittel bestehendes Gemisch in flachen Pfannen ausgebreitet und bei höherer Temperatur während längerer Zeit der Luft ausgesetzt. Auf diese Weise können die flüchtigen Anteile des Bindemittels wirksam herabgesetzt werden. Die aus einem so behandelten Gemisch hergestellten Blöcke können zwar schnell, ohne sich zu verwerfen oder zu verformen, gebrannt werden. Diese Behandlung setzt jedoch die Viskosität und die Bindefähigkeit des Bindemittels herab, so daß man das Gemisch vor der Verformung kühlen, pulverisieren und durchmischen muß. Das wärmebehandelte Gemisch muß hierauf bei hohen Drücken in der Größenordnung von 1575 bis 2362 kg/cm' zu Blöcken gepreßt werden.Such remuneration has been generally customary after a one or two Procedure carried out. One process became a hot one, essentially off Coal, e.g. B. in the form of coke particles, and a pitch binder existing mixture Spread out in shallow pans and at a higher temperature for a long time exposed to the air. In this way, the volatile components of the binder effectively reduced. Those made from a mixture treated in this way Blocks can be burned quickly without warping or deforming. This treatment, however, sets the viscosity and the bondability of the binder down so that the mixture can be cooled, pulverized and mixed before it is deformed got to. The heat treated mixture must then be on the order of high pressures from 1575 to 2362 kg / cm 'into blocks.

Das zweite Vergütungsverfahren zur Herabsetzung des flüchtigen Anteils des Bindemittels sieht die Herstellung von Blöcken aus dem üblichen Gemisch vor, das vor dem üblichen Brennen wärmebehandelt oder geglüht wird. Die so behandelten Blöcke haben gewisse Nachteile, z. B. keine gleichmäßigen physikalischen Eigenschaften längs verschiedener Ebenen und das Vorhandensein von bestimmten Spaltungsflächen. Ein anderer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die geformten Blöcke sich bei der Wärmebehandlung verwerfen und verziehen. Diese Nachteile machen die Herstellung von Blöcken gleichmäßiger Qualität bei dem Formen und Brennen der kohlenhaltigen Gegenstände sehr schwierig.The second remuneration method to reduce the volatile content of the binder provides for the production of blocks from the usual mixture, which is heat treated or annealed before the usual firing. Those treated like that Blocks have certain disadvantages, e.g. B. no uniform physical properties along different planes and the presence of certain cleavage surfaces. Another disadvantage of this method is that the shaped blocks become discard and warp during heat treatment. These disadvantages make manufacture of ingots of uniform quality in the shaping and firing of the carbonaceous ones Objects very difficult.

Eine schnelle selbsttätige Formgebung oder ein Strangpressen der heißen kohlenhaltigen Gemische unter Erhalt von Gegenständen mit zulässigen Längenabweichungen kann bei Gemischen, die bei Temperaturen nahe dem Schmelzpunkt des Bindemittels geformt werden, ohne die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht erreicht werden. Innerhalb dieses Temperaturbereichs fließt das Gemisch nicht leicht und kann weder dem Gewicht noch dem Volumen nach genau gemessen werden. Bei den früheren Verfahren war es unmöglich, die Füllung der Form zu kontrollieren. Die Formgebung von kohlenhaltigen Gegenständen mit genauen Maßen war deswegen nicht möglich, weil das Verwerfen des Gemisches durch die darin eingeschlossenen Gase mit der Menge des Gemischs in der Form schwankt.A quick automatic shaping or extrusion of the hot ones carbonaceous mixtures with the receipt of objects with permissible length deviations can be used in mixtures that are at temperatures close to the melting point of the binder be shaped without using the method according to the invention will. The mixture does not flow easily within this temperature range cannot be measured precisely by weight or volume. With the earlier ones Procedure made it impossible to control the filling of the mold. The shaping of carbonaceous objects with exact dimensions was not possible because discarding the mixture due to the gases trapped therein with the crowd of the mixture varies in shape.

Die Erfindung sieht nun im wesentlichen vor, daß ein heißes Kohlengemisch vorzugsweise bei einem Druck von etwa 700 kg/cm' geformt und die erhaltenen langen Stäbe zu Formkörpern geeigneter Größe geschnitten werden. Diese Verfahren werden bei einer Temperatur durchgeführt, die zum Entgasen, Verdichten und zur Bildung einer nicht klebenden, jeden Formkörper umgebenden Haut ausreichend ist.The invention now essentially provides that a hot coal mixture preferably molded at a pressure of about 700 kg / cm 'and the resulting long Rods are cut into moldings of suitable size. These procedures are performed at a temperature conducive to degassing, compression and formation a non-adhesive skin surrounding each shaped body is sufficient.

Die Herstellung eines Gemisches für die Formkörper ähnelt der Herstellung von üblichen Kohlengemischen. Geeignete Mengen von Kohleteilchen werden gemischt und mit einem Bindemittel, wie Pech, auf eine zur Erweichung des Bindemittels und der Gemischbestandteile genügende Temperatur erhitzt. Die hierfür erforderliche Vorrichtung ist die gleiche wie. bei den üblichen Kohleverarbeitungsverfahren. Folgende Mischung wurde z. B. in einen zylindrischen Mischer gegeben: 480 Gewichtsteile Koksteilchen solcher Größe, daß sie durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,833 mm und acht Maschen pro cm" gehen, aber von einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,417 mm und 15 Maschen pro cm2 zurückgehalten werden; 1520 Gewichtsteile feinverteilter Koks, von dem 55 °/o durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,074 mm und 79 Maschen pro cm2 gehen; 540 Gewichtsteile gestoßenes Pech vom Schmelzpunkt 130°. Diese Bestandteile wurden gemischt und zugleich auf 150° bis zur gänzlichen Vermischung erhitzt. Die für diese Behandlung benötigte Zeit betrug etwa 40 bis 50 Minuten. Das so hergestellte heiße Gemisch wurde in eine Brikettpresse gegeben, wobei unter einem Druck von 700 kg/cm2 Formkörper von 4,76 mm Durchmesser erhalten wurden. Die Stränge wurden dann auf eine Länge von etwa 4,76 mm geschnitten. In diesem Beispiel wurde die genaue Menge der zum Füllen der Formen benötigten Formkörper gewogen und in die Formen gegeben. Die noch 140 bis 150° warmen Formkörper wurden bei einem Druck von etwa 211 kg/cm2 zu Blöcken gepreßt. Diese wurden von der Form abgestreift, gekühlt und waren für das Brennen bereit.The production of a mixture for the moldings is similar to the production of common coal mixtures. Appropriate amounts of coal particles are mixed and with a binder such as pitch, on one to soften the binder and the mixture components are heated to a sufficient temperature. The necessary Device is the same as. in the usual coal processing methods. The following Mixture was z. B. placed in a cylindrical mixer: 480 parts by weight of coke particles Such a size that it can be passed through a sieve with a mesh size of 0.833 mm and eight meshes per cm ", but from a sieve with a clear mesh size of 0.417 mm and 15 meshes per cm2 are retained; 1520 parts by weight of finely divided Coke, 55% of which passed through a sieve with a mesh size of 0.074 mm and go 79 stitches per cm2; 540 parts by weight of crushed pitch of melting point 130 °. These ingredients were mixed and at the same time at 150 ° to the full Mixing heated. The time required for this treatment was about 40 to 50 minutes. The hot mixture thus prepared was placed in a briquette press, whereby molded bodies with a diameter of 4.76 mm were obtained under a pressure of 700 kg / cm 2 became. The strands were then cut to a length of about 4.76 mm. In This example was used to determine the exact amount of moldings needed to fill the molds weighed and put into the molds. The moldings, which were still at 140 to 150 ° C., were pressed into blocks at a pressure of about 211 kg / cm2. These were of the shape stripped, chilled, and ready for firing.

Durch das Pressen des Gemisches im Gesenk oder in der Brikettpresse wird genügend Wärme entwickelt, so daß die Formgebung die beim Übergang von dem Mischer zur Presse verlorene Wärme wieder ausgleicht. Hierdurch werden die Formkörper bei annähernd gleicher Temperatur ausgestoßen, bei der das Kohlengemisch gemischt wurde. Bei dieser Temperatur haften die Formkörper nicht aneinander, obgleich sie auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Bindemittels erhitzt werden. Sie sind aber noch plastisch und können bei mäßigem Druck leicht nach beliebigen Verfahren geformt oder in einer Strangpresse gepreßt werden.By pressing the mixture in the die or in the briquette press enough heat is developed so that the shape is the same as the transition from the Mixer to the press compensates for lost heat. This results in the molded bodies ejected at approximately the same temperature at which the coal mixture was mixed became. At this temperature, the shaped bodies do not adhere to one another, although they do be heated to a temperature above the melting point of the binder. However, they are still plastic and can easily be adjusted to any position with moderate pressure Method shaped or extruded in an extruder.

Während die üblichen Kohlengemische sich bei einer Temperaturerhöhung von über 5° pro Stunde verwerfen und sich stark verziehen, kann das erfindungsgemäße, vorgeformte Gemisch bei einer Temperaturerhöhung von . 25° pro Stunde ohne Verwerfung gebrannt werden.While the usual coal mixtures change with an increase in temperature of more than 5 ° per hour and warp strongly, the inventive, preformed mixture at a temperature increase of. 25 ° per hour without distortion to be burned.

Geeignete Bindemittel bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind z. B. kohlenwasserstoffhaltige Materialien, die flüssig oder fest sein können. Diese können Kohlenteerdestillate, Pech oder Teer sein, wobei diese für sich oder gemischt angewandt werden. Falls feste Bindemittel verwendet werden, können diese auf eine zum Mischen geeignete Teilchengröße gemahlen werden. Bei der Verwendung von festen Bindemitteln hängt die Arbeitstemperatur von dem Schmelzpunkt der Bindemittel ab. Bei einem Pech mit einem Schmelzpunkt von 130° wird das Verfahren über 130°, nämlich bei 140 bis 150°, durchgeführt. Diese Temperatur gestattet ein wirksames Durchmischen der kohlenhaltigen Teile mit dem Bindemittel.Suitable binders when carrying out the method according to the invention are z. B. hydrocarbonaceous materials, which can be liquid or solid. These can be coal tar distillates, pitch or tar, these for themselves or can be used mixed. If solid binders are used, these can be ground to a particle size suitable for mixing. When using of solid binders, the working temperature depends on the melting point of the binders away. In the case of a pitch with a melting point of 130 °, the procedure is over 130 °, namely at 140 to 150 °. This temperature allows an effective Mixing the carbonaceous parts with the binder.

Das oben beschriebene Verfahren hat sich in der Praxis aus verschiedenen Gründen als äußerst vorteilhaft erwiesen. Wenn frische Kohlenformen aus einem so behandelten Gemisch hergestellt werden, erhöht die vermehrte, von der Formgebung des Gemisches herrührende Oberfläche die Entfernung der flüchtigen Kohlenwasserstoffe. Hierdurch wird weniger Gas gebunden und ein Produkt von größerer scheinbarer Dichte erhalten, die gegebenenfalls die Stärke und Lebensdauer des kohlenhaltigen Gegenstandes im Gebrauch erhöht. Ein derartiges vorgeformtes Kohlengemisch kann auch mit weniger Druck in Formen gepreßt werden wie die allgemein üblichen Gemische.In practice, the method described above has emerged from various Proven to be extremely beneficial for reasons. If fresh coal forms from one like that treated mixture, increases the increased, from the shaping the surface of the mixture, the removal of volatile hydrocarbons. As a result, less gas is bound and a product of greater apparent density obtained, if applicable, the strength and lifespan of the carbonaceous object increased in use. Such a preformed coal mixture can also be used with less Pressure can be pressed into molds like the usual mixtures.

Vergleichbare Drücke und scheinbare Dichten derselben üblichen und vorgeformten Gemische sind folgende Gemisch Druck scheinbare Dichte vorgeformt ..... 218 kg/cm2 1,71 g/ccm nicht vorgeformt 323 kg/cm2 1,65 g/ccm Diese Eigenschaft macht das erfindungsgemäße Gemisch für die selbsttätige maschinelle Herstellung von Kohlenblöcken besonders geeignet. Außerdem sind frische, aus vorgeformten Gemischen hergestellte Kohlenblöcke viel widerstandsfähiger als die Blöcke, die aus den üblichen Gemischen hergestellt werden. Die geformten, aus der Form ausgeworfenen Gegenstände sind steifer, zäher und weniger plastisch als die üblichen heißen, frischen Kohlen.Comparable pressures and apparent densities of the same conventional and preformed mixtures are as follows mixture Apparent density pressure preformed ..... 218 kg / cm2 1.71 g / ccm not preformed 323 kg / cm2 1.65 g / ccm This property makes the mixture according to the invention particularly suitable for the automatic machine production of coal blocks. In addition, fresh coal blocks made from preformed mixes are much tougher than the blocks made from the usual mixes. The molded objects ejected from the mold are stiffer, tougher and less plastic than the usual hot, fresh coals.

Der genaue Vorgang, durch den diese Vorteile bewirkt werden, ist nicht bekannt. Zum Teil ist dies darauf zurückzuführen, daß die heißen Formkörper nicht aneinanderhaften oder zusammenkleben. Die einzelnen Einheiten bleiben frei- fließend, da sich ein nicht anhaftender Überzug oder eine Haut um jeden Formkörper bildet. Diese Wirkung beruht auf der Wärmebehandlung oder auf der Wärmebehandlung und der Oxydation der Oberfläche der Formkörper und entspricht der Temperatur, bei der das Verfahren durchgeführt wurde. Andere Vorteile, wie höhere Dichte und schnellere Brenngeschwindigkeit, rühren wahrscheinlich von der Tatsache her, daß weniger Gas in dem vorgeformten Gemisch 'gebunden ist als in den üblichen Gemischen.The exact process by which these benefits are brought about is not known. In part, this is due to the fact that the hot moldings are not stick together or stick together. The individual units remain free-flowing, as a non-adherent coating or skin forms around each molded article. This effect is based on the heat treatment or on the heat treatment and the Oxidation of the surface of the molded body and corresponds to the temperature at which the Procedure was carried out. Other advantages, such as higher density and faster Burn rate, probably due to the fact that less gas is bound in the preformed mixture than in the usual mixtures.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the manufacture of objects containing carbon by pressing a mixture of a coal-containing material and a coal-tar-containing material Binders and firing of the objects obtained in this way at elevated temperatures, characterized in that the mixture is at temperatures above the melting point of the binder with the formation of degassed, compacted and with a non-adhesive Coated molded articles of small size, e.g. B. 5 mm, preformed, the preforms pressed in a manner known per se to form shaped objects and these are fired will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the hot mixture for the preforms are molded at a pressure of about 700 kg / cm '. Into consideration printed publications: German Patent Nos. 648 538, 817 270; Swiss U.S. Patent No. 282,667; French patent specification No. 527 938.