DE1015376B

DE1015376B - Verfahren zur Herstellung von Formkoerpern aus Kunstkohle und Elektrographit

Info

Publication number: DE1015376B
Application number: DEF14836A
Authority: DE
Inventors: Dr Waldemar Kaufmann; Dr Ernst Kolbe; Dr Otto Peter
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1954-05-28
Filing date: 1954-05-28
Publication date: 1957-09-05

Description

Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Kunstkohle und Elektrographit Es ist bekannt, Formkörper aus Kunstkohle und Elektrographit, welche als Elektroden für elektrothermische und elektrochemische Zwecke oder als Bauelemente für chemische Apparate Verwendung finden können, aus geglühten kohlenstof'fha.ltigen Materialien, wie calciniertem Petro-l- oder S@teinkohlenteerpechkoks, unter Verwendung von in der Hitze verkokenden Bindemitteln, wie Teer oder Pech, herzustellen. Zu diesem Zweck werden die Ausgangskomponeniten in geeigneten Knetern gemischt und die Mischungen in bekannter Weise in Block- oder Strangpressen geformt, worauf man die Formlinge brennt und gegebenenfalls graphitiert.
Es ist auch bereits bekannt, an Stelle geglühter kohlenstoffhaltiger Materialien für die Verformung mit oder ohne Anwendung von Bindemitteln Steinkohle zu verwenden, die nicht durch Glühen vorbehandelt worden ist.
Die nach diesem bekannten Verfahren hergestellten Preßlinge neigen beim Brennen zum Blähen, insbesondere, wenn man an der Zusammensetzung der Steinkohle-Feststoffanteile gröbere Kornfraktionen, z. B. solche über 0',06 mm, mitverwendet. Soweit nach dem bekannten Verfahren unter Benutzung von durch sorgfältige Sichtung abgetrennten, sehr feinkörnigen Fraktionen aus ungeglühter Steinkohle ungeblähte gebrannte Formkörper gewonnen werden, besitzen sie ein gleichmäßiges Gefüge und eine sehr hohe mecha: nische Festigkeit; in einigen wichtigen technischen Eigenschaften, z. B. dem Raumgewicht, sowie der elektrischen und thermisohen Leitfähigkeit, sind sie jedoch den nach den üblichen Verfahren unter Verwendung von calciniertem Ausgangsmaterial hergestellten Formkörpern aus Kunstkohle und Elektrographit unterlegen.
Weiterhin ist es bekannt, Formkörper aus Kunstkohle und Elektrographit in der Weise herzustellen, daß man von ungeglühten, über eine flüssige Phase gebildeten Koksen (Halbkoksen in engerem Sinne), wie z. B. Petrolhalbkoks, ausgeht und dabei das Ausgangsmaterial vor der Verformung mit Binde- und Plastifizierungsmitteln mischt. Bei diesem bekannten Verfahren reagieren während des Mischens die aus Halbkoks bestehenden Feststoffanteile mit dem Bindemittel. Dabei tritt häufig der Nachteil auf, daß durch diese auch als Legieren bezeichnete Reaktion die aus den beschriebenen Ausgangskomponenten gebildeten »grünen« Mischungen unter Krümelbildung vorzeitig trocken und fest werden, wodurch ihre Verformbarkeit stark beeinträchtigt wird.
Es wurde nun gefunden, daß man die aufgezeigten Nachteile der bekannten Verfahren vermeiden und zu ungeblähten Formkörpern von homogenem Gefüge, von guter Verformbarkeit, hohem Raumgewicht, guter elektrischer und thermischer Leitfähigkeit kommen kann, wenn man erfindungsgemäß als Ausgangsmaterial ungeglühte, über eine flüssige Phase gebildete Kokse (Halbkokse in engerem Sinne), z. B. Petrolhalbkoks und Steinkohlenteerpech- oder Braunkohlenteerpech-Halbkoks, beliebiger Körnung verwendet und dieses ohne Zusatz eines Bindemittels, wie Teer oder Pech:, verformt, anschließend brennt und gegebenenfalls graphi-tiert. Dabei können die Gehalte des Ausgangsmaterials an flüchtigen Bestandteilen in weiten Grenzen schwanken, z. B. zwischen etwa 6 und etwa 25 Gewichtsprozent.
Die erhaltenen Produkte zeigen die vorerwähnten günstigen technischen Eigenschaften.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verwendung von Halbkoks ohne Bi.ndemittelzusatz zur Herstellung gebrannter Formkörper aus Kunstkohle und Elektrographit hat gegenüber der bekannten Verformung ungeglühte@r Steinkohle, gleichfalls ohne Bindemittelzusatz, folgende Vorteile: Der Halbkoks kann in beliebiger Körnung benutzt werden, ohne daß in den gebrannten Körpern Blüherscheinungen auftreten. Es kommen beispielsweise Körnungen bis zu etwa 5 mm in Betracht, die aber auch gegebenenfalls überschritten werden können. Ferner kann, falls zur Erzielung möglichst homogenen Gefüges die Verpressung feinkörnigen Materials wünschenswert erscheint, die Kornzerkleinerung nach einem üblichen Mahlverfahren und ohne zusätzliche sorgfältige Zerlegung in Feinstkornfraktionen, beispielsweise durch Windsichtung, bewerkstelligt werden. Vor allem aber sind die aus Halbkoks gebrannten_ Formkörper den entsprechenden, unter Verwendug ungeglühter Steinkohle als Ausgangsmaterial hergestellten in einer Reihe technisch wichtiger Eigenschaften, wie Raumgewicht, elektrischer und thermischer Leitfähigkeit überlegen.
Gegenüber den bekannten Verfahren, die zwar gleichfalls Halbkoks benutzen, aber unter Zusatz eines Binde- oder Plastifizierungsrnittels arbeiten, ist bei der Arbeitsweise gemäß der Erfindung die Vermeidung der durch die Reaktion des aus Halbkoks bestehenden. Feststoffante-ils mit dem Bindemittel bedingten Schwierigkeiten bei der Verformung von besonderem Vorteil: Beispiel 1 Petrolhalbkoks mit einem Anteil an flüchtigen Bestandteilen in Höhe von 10,5 Gewichtsprozent und einer Körnung von 0 bis 2,5 mm wird in einer Blockpresse bei Raumtemperatur und einem spezifischen Druck von 4000 kg/cm2 zu zylindrischen Formkörpern von 50 mm Durchmesser und 50 mm Höhe verpreßt und anschließend in reduzierender Atmosphäre bei Temperaturen bis maximal 1100° gebrannt. Der gebrannte Formkörper besitzt bei gleichmäßigem Gefüge ein Raumgewicht von 1,57 g/cms und eine Porosität von 19,7 %. Beispiel 2 Petrolhalbkoks mit einem Anteil an flüchtigen Bestandteilen in Höhe von 10,5 Gewichtsprozent wird in einer Pendelmühle zerkleinert, so, daß 95 % eine Körnung besitzen, die kleiner als 0a06 mm ist. Das Material wird in einer Blockpresse bei Raumtemperatur und einem spezifischen Druck von 1500 kg/cm2 zu zylindrischen Formkörpern von 150 mm Durchmesser und 50 mm Höhe verpreßt und anschließend in reduzierender Atmosphäre bei Temperaturen bis maximal 1100° gebrannt. Der gebrannte Formkörper hat bei sehr dicihtem, gleichmäßigem Gefüge ein Raumgewicht von 1,62 g/cms und eine Porosität von 15,50%-. Nach der anschließenden Graphitierung mittels thermischer Nachbehandlung bei Temperaturen bis maximal 2700° besitzt der Formkörper einen elektrischen Widerstand von 10,5 Ohm mm2/m. Beispiel 3 Rositzer Braunkohlenteerpechkaks mit einem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von 23 % in einer Körnung von 0 bis 3 mm wird nach 30minütigem Mischen bei 90° in einem Doppelmuldenkneter auf einer Blockpresse mit einem spezifischen Druck von 400 atü zu zylindrischen Formkörpern von 60 mm Durchmesser und etwa 60 mm Höhe gepreßt. Der grüne Formkörper hat ein Raumgewicht von 1,24 g/cms.
Das Brennen dieser Körper geschieht in reduzierender Atmosphäre in einem Ringofen bis maximal 1200°. Nach dem Brennen besitzen die Formkörper ein Raumgewicht von 1,65 g/cm3. Ihr Gefüge ist gleichmäßig dicht und von großer mechanischer Festigkeit. Das Porenvolumen beträgt 10,1 %. Die Formkörper zeichnen sich durch eine im Vergleich zu Kohleformkörpern aus vorgeglü'htem Material stark verminderten Reaktionsfähigkeit gegenüber Luftsauerstoff aus.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Farmkörpern aus Kunstkohle und Elektrographit, dadurch' gekennzeichnet, daß man urigeglühte, über eine flüssige Phase gebildete Kokse (Halbkokse im engeren Sinne), wie Petro-Ihalbkoks, Steinkohlenteerpech- oder Braunkohlenteerpech-Halbkoks; beliebiger Körnung ohne Zusatz eines Bindemittels; wie Teer oder Pech, verformt, anschließend brennt und gegebenenfalls graphitiert. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 433 476, 477 334, 666 039; USA.-Patentschrift Nr. 2 582 764; Mantell, Industrial Carbon, 1946, S.195, 217, 226; Ze11 ner, Die künstlichen Kohlen, 1903, S. 40.