DE1193853B - Process for graphitizing coal - Google Patents

Process for graphitizing coal

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DE1193853B
DE1193853B DES77610A DES0077610A DE1193853B DE 1193853 B DE1193853 B DE 1193853B DE S77610 A DES77610 A DE S77610A DE S0077610 A DES0077610 A DE S0077610A DE 1193853 B DE1193853 B DE 1193853B
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Jacques Millet
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4WIWt- PATENTAMT FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN 4WIWt PATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

int. α.:int. α .:

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C04bC04b

Deutsche Kl.: 80 b-8/10 German class: 80 b -8/10

1193 853
S77610VIb/80b
18. Januar 1962
26. Mai 1965
1193 853
S77610VIb / 80b
January 18, 1962
May 26, 1965

Die künstlichen amorphen Kohlen bestehen aus verschiedenen natürlichen oder künstlichen, durch ein karbonisiertes Bindemittel zusammengefügten Kohlenstoffkörpern, und die so gewonnenen Körper besitzen eine mehr oder weniger feine und beachtliehe Porosität. Das Brennen dieser Kohlen bei Temperaturen über 1800° C ergibt graphitierte Körper, deren Härte und elektrischer Widerstand sehr gering, deren Reibungseigenschaften jedoch verbessert sind.The artificial amorphous coals are made up of various natural or artificial, through a carbonized binding agent joined together carbon bodies, and the bodies obtained in this way have a more or less fine and considerable porosity. The burning of these coals at temperatures over 1800 ° C results in graphitized bodies whose hardness and electrical resistance are very low, however, their frictional properties are improved.

Die Entwicklung des Kohlenstoffes in einen besser kristallisierten Zustand kann bekanntlich durch das Vorhandensein verschiedener Elemente, insbesondere durch Siliziumoxyd und Eisen, beeinflußt werden. As is well known, the development of carbon into a better crystallized state can be caused by the The presence of various elements, in particular silicon oxide and iron, can be influenced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Graphitierung künstlicher Kohlen zu schaffen, das den Graphitierungsgrad erhöhen sowie gleichzeitig die mechanischen, physikalischen und elektrischen Eigenschaften der erzielten Erzeugnisse im Hinblick auf bestimmte Anwendungen verbessern läßt. Diese Aufgabe ist .mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren zum Graphitieren von Kohle vor allem dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß in das zu graphitierende Material ein Katalysator eingeführt wird, welcher aus der Gruppe der Seltenen Erden in Form eines Salzes, eines Oxyds oder eines Gemisches Seltener Erden, wie diese natürlich vorkommen, ausgewählt ist.The invention is based on the object of providing a method for graphitizing artificial coals create that increase the degree of graphitization and at the same time the mechanical, physical and Improve electrical properties of the products obtained with a view to certain applications leaves. This task is .with the method proposed here for graphitizing carbon mainly achieved in that, according to the invention, a catalyst is introduced into the material to be graphitized which is from the group of rare earths in the form of a salt, an oxide or a Mixture of rare earths, as they occur naturally, is selected.

Es wurde festgestellt, daß die Anwesenheit Seltener Erden, selbst in einem sehr kleinem Gewichtsverhältnis, wirkungsvoller als die Anwesenheit bereits bekannter Katalysatoren, wie z. B. Aluminium, Eisen, Titan oder Vanadium, ist. Vergleicht man nämlich bei gleicher Graphitierungstemperatur die Graphitierungsgrade von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren graphitierten Kohlen mit den gleichen Kohlen, die mit anderen bereits bekannten Katalysatoren imprägniert sind, so sieht man, daß die erfindungsgemäß graphitierten Kohlen einen weitaus höheren Graphitierungsgrad besitzen.It has been found that the presence of rare earths, even in a very small weight ratio, more effective than the presence of already known catalysts, such as. B. aluminum, iron, Titanium or vanadium. If one compares the degrees of graphitization at the same graphitization temperature of coals graphitized by the process according to the invention with the same coals, which are impregnated with other already known catalysts, it can be seen that the invention graphitized carbons have a much higher degree of graphitization.

Unter den zu den Seltenen Erden gehörenden Elementen, die gemäß der Erfindung verwendet werden, wählt man vorzugsweise Cer, welches man leicht in die künstlichen Kohlen einführen kann, sei es in Form eines zersetzbaren Cersalzes, in Form von Ceroxyd oder in Mischung mit den anderen Elementen Seltener Erden, mit denen es normalerweise vergesellschaftet ist.Among the rare earth elements used in accordance with the invention, one preferably chooses cerium, which can easily be introduced into the artificial coals, be it in In the form of a decomposable cerium salt, in the form of cerium oxide or in a mixture with the other elements Rare earths with which it is normally associated.

Der Katalysator kann mit den verschiedenen Bestandteilen der puderf örmigen künstlichen Kohle vermischt werden. Da jedoch seine Wirkung auf die Graphitierung von Bedeutung ist, selbst wenn er sich Verfahren zum Graphitieren von KohleThe catalyst can be mixed with the various components of the powdery charcoal will. However, since its effect on graphitization is important, even if it is Process for graphitizing coal

Anmelder:Applicant:

Societe Le Carbone-Lorraine, ParisSociete Le Carbone-Lorraine, Paris

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky,Dipl.-Ing. Dipl. Oec. publ. D. Lewinsky,

Patentanwalt,Patent attorney,

München-Pasing, Agnes-Bernauer-Str. 202Munich-Pasing, Agnes-Bernauer-Str. 202

Als Erfinder benannt:
Jacques Millet, Paris
Named as inventor:
Jacques Millet, Paris

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 19. Januar 1961 (850 114)France of January 19, 1961 (850 114)

in der Mischung in sehr geringer Menge befindet, wird er vorzugsweise durch Imprägnierung des zu graphitierenden Kohlenstoffmaterials eingeführt.is in the mixture in a very small amount, it is preferably by impregnating the to graphitizing carbon material introduced.

Nachstehendes Beispiel erläutert die Erfindung näher:The following example explains the invention in more detail:

Man imprägniert das Kohlenstoffmaterial mittels einer wässerigen Lösung von Cerkarbonat und Salzsäure. Das zu imprägnierende Kohlenstoffmaterial kann aus verschiedenartigen Kohlen auf der Grundlage von Petrolkoks oder von Schwarzkohlen bestehen und die Form von Platten, Stangen, verarbeiteten Stücken besitzen. Gewöhnlich ist das Material einem Brennprozeß bei Temperaturen unter 1200° C ausgesetzt gewesen. Die Zusammensetzung der Imprägnierungslösung enthält ungefähr 50 g Cerkarbonat auf 0,51 konzentrierte Salzsäure und 0,5 1 Wasser.The carbon material is impregnated with an aqueous solution of cerium carbonate and hydrochloric acid. The carbon material to be impregnated can be based on various types of carbon made of petroleum coke or black coals and processed in the form of plates, rods Own pieces. Usually the material is fired at temperatures below 1200 ° C been exposed. The composition of the impregnation solution contains approximately 50 g of cerium carbonate to 0.51 concentrated hydrochloric acid and 0.5 l of water.

Man taucht die zu imprägnierenden Stücke in die Lösung unter Anwendung der bereits bekannten Technik zur Imprägnierung unter abwechselndem Vakuum und Druck. Die imprägnierten Teile werden herausgezogen und trocknen gelassen. Das Cersalz wird darauf bei einer Temperatur von 480° C zersetzt, und bei Erhöhung der Temperatur auf 800° C erhält man ein beständiges Ceroxyd.The pieces to be impregnated are immersed in the solution using those already known Technique for impregnation under alternating vacuum and pressure. The impregnated parts are pulled out and left to dry. The cerium salt is then decomposed at a temperature of 480 ° C, and when the temperature is increased to 800 ° C, a stable cerium oxide is obtained.

Die Eigenschaften der imprägnierten und bei Temperaturen von etwa 1800° C gebrannten Kohlen sind gegenüber denen nichtimprägnierter, bei gleicher Temperatur gebrannter und ansonst gleicher Kohlen völlig unterschiedlich. Nachstehende Tabelle zeigt die Erhöhung des Graphitierungsgrades bei zwei Sorten imprägnierter Kohlen. Die Sorte 1 bezieht sich auf eine Kohle auf der Grundlage von Petrolkoks, Sorte 2The properties of the impregnated and burned coals at temperatures of around 1800 ° C are compared to those of non-impregnated coals that are burned at the same temperature and otherwise the same completely different. The table below shows the increase in the degree of graphitization for two types impregnated carbon. Grade 1 refers to a coal based on petroleum coke, grade 2

509 577/396509 577/396

auf eine Kohle auf der Grundlage von Schwarzkohle. Der Graphitierungsgrad ist nach der R. E. Franklin-Methode bestimmt.on a coal based on black coal. The degree of graphitization is according to the R. E. Franklin method certainly.

TempeTempe Sorte 1Variety 1 Sorte 1Variety 1 Sorte 2Variety 2 Sorte 2Variety 2 raturenratures imprägniertimpregnated imprägniertimpregnated 0C 0 C 00 mit Cerwith cerium 00 mit Cerwith cerium 14001400 00 00 00 00 16001600 - 0,090.09 0,100.10 00 18001800 0,130.13 0,120.12 0,130.13 0,050.05 20002000 0,350.35 0,180.18 0,190.19 0,070.07 22002200 0,450.45 0,410.41 0,190.19 0,180.18 24002400 0,650.65 0,720.72 0,190.19 0,300.30 26002600 - 0,300.30

Die Einführung kleiner Mengen von Cer allein oder in Mischung mit anderen Seltenen Erden in die Poren des Kohlenstoffs in irgendeiner Form vermindert die Kosten der Graphitierungsvorgänge. Mit dem ao hier vorgeschlagenen Katalysator läßt sich nämlich der Graphitierungsgrad wesentlich und bei niedrigeren Temperaturen erhöhen, woraus sich bei der Herstellung Brennkosten einsparen lassen.The introduction of small amounts of cerium alone or in admixture with other rare earths into the Pores of the carbon in some form reduce the cost of the graphitization process. With the ao The catalyst proposed here can namely, the degree of graphitization significantly and at lower Increase temperatures, which saves burning costs during manufacture.

Cer ist selbstverständlich nur beispielsweise hier genannt, denn jedes zu den Seltenen Erden gehörende andere Element kann unter den gleichen Bedingungen bei ebenso zufriedenstellenden Ergebnissen verwendet werden.Cerium is of course only mentioned here as an example, because every one of the rare earths other element can be used under the same conditions with equally satisfactory results will.

Von Wichtigkeit ist hier noch die Entwicklung der Kristallstruktur des Kohlenstoffs auf die physikalischen, mechanischen und elektrischen Eigenschaften. Das Verfahren gemäß der Erfindung führt zu einer Erhöhung des Graphitierungsgrades und hat zur Folge, daß die graphitierten Kohlen über bemerkenswerte Güten in der Dichte, Verschleißfestigkeit, elektrischen und thermischen Leitfähigkeit und bezüglich der Reibungseigenschaften verfügen und sich auf einen sehr großen Anwendungsbereich erstrecken. Die Sorten erfindungsgemäß erzielter graphitierter Kohlen sind hervorragende chemische Baustoffe für Wärmeaustauscher, für Reibungsstücke, Elektroden, Kohlebürsten u. a.The development of the crystal structure of carbon on the physical, mechanical and electrical properties. The method according to the invention leads to an increase in the degree of graphitization and has the consequence that the graphitized carbons over remarkable Grades in density, wear resistance, electrical and thermal conductivity and with regard to the frictional properties and cover a very wide range of applications. The types of graphitized carbons obtained in accordance with the invention are excellent chemical ones Building materials for heat exchangers, for friction pieces, electrodes, carbon brushes and others.

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Graphitieren von Kohle unter Erhöhung des Graphitierungsgrades bei gleichzeitiger Herabsetzung der Graphitierungstemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man in das zu graphitierende Material einen Katalysator einführt, welcher aus der Gruppe der Seltenen Erden in Form eines Salzes, eines Oxyds oder eines Gemisches Seltener Erden, wie diese natürlich vorkommen, ausgewählt ist.1. Process for graphitizing carbon while increasing the degree of graphitization simultaneous lowering of the graphitization temperature, characterized in that, that a catalyst is introduced into the material to be graphitized, which catalyst is selected from the group of Rare earths in the form of a salt, an oxide, or a mixture of rare earths such as these occur naturally, is selected. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator in die künstliche Kohle in Puder- oder Lösungsform eingeführt und darauf durch entsprechende Behandlung in eine stabile Form übergeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the catalyst in the artificial Introduced coal in powder or solution form and then treated accordingly is converted into a stable form. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenstoffmaterial mit einer Lösung imprägniert wird, die Cer enthält, welches in bei 800° C beständiges Oxyd umgewandelt wird und bei Temperaturen von 1800 bis 2600° C graphitiert wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the carbon material with impregnated with a solution containing cerium, which is converted into oxide which is stable at 800 ° C and is graphitized at temperatures of 1800 to 2600 ° C. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierungslösung aus einem Cersalz oder einem Oxyd besteht.4. The method according to claim 3, characterized in that the impregnation solution from a cerium salt or an oxide. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierungslösung aus einem Karbonat Seltener Erden und einer Mischung von Wasser und Salzsäure zubereitet wird.5. The method according to claim 3, characterized in that the impregnation solution from a rare earth carbonate and a mixture of water and hydrochloric acid will. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Oxyd einer Seltenen Erde zwischen 0 und 10 Vo, vorzugsweise bei 2% liegt.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the content of rare earth oxide is between 0 and 10 Vo, preferably 2%. In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 542363;
Trans, of the Metal Soc. AIME, 215 (2), S. 192 bis 199 (1959).
Considered publications:
British Patent No. 542363;
Trans, of the Metal Soc. AIME, 215 (2), pp. 192 to 199 (1959).
509 577/396 5.65 © Bundesdruckerei Berlin509 577/396 5.65 © Bundesdruckerei Berlin
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