DE1471422B2 - Verfahren zur herstellung von poroesen gegenstaenden aus kohlenstoff - Google Patents

Description

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Die Anwendungen von Kohlenstoff in agglomerierter 1113 214 und 1158 895 die Herstellung von Graphit Form als feuerfestes Material in neutraler oder redu- mit geringer Gasdurchlässigkeit beschrieben. Auszierender Atmosphäre sind zahlreich und wohlbekannt, gangsmaterial sind hierbei faserige Kohlehydrate, Man nutzt hierbei die Eigenschaften dieses Materials z. B. Zellstoff, die karbonisiert und graphitiert werden, aus, das sehr hohen Temperaturen. und zahlreichen 5 Diese beiden Verfahrensschritte erfolgen ohne Zusatz chemischen Agentien widersteht. von Bindemittel und ohne vorherige Verformung und

Poröse feuerfeste Agglomerate von geringer Dichte Erhitzung. Hierbei handelt es sich ebenfalls nicht um und demzufolge geringer Wärmeleitfähigkeit sind die Herstellung von porösen Gegenständen aus Kohlenebenfalls bekannt. stoff, so daß den erwähnten Patentschriften keinerlei

Bei den üblichen Herstellungsverfahren geht man io Hinweis auf die Herstellung derartiger poröser

von zusammendrückbaren oder elastischen Stoffen Gegenstände entnommen werden kann,

aus (z. B. pflanzlichen Stoffen), die sich schlecht für die Das gleiche gilt für die allgemein üblichen Maß-

am meisten verwendeten mechanischen Formgebungs- nahmen bei der Herstellung von Kohlekörpern, wie sie

verfahren, wie Strangpressen, Pressen usw., eignen. in dem Buch von Mantel! »Industrial Carbon«,

Um diese Schwierigkeit der Formung zu über- 15 1947, S. 242 bis 260 und S. 193 ff., wo die Herstellung winden, wird gewöhnlich ein pastenartiges Gemisch von Elektroden, d. h. von Gegenständen aus Kohlenvon festen, porösen Kohlehydraten pflanzlichen stoff, die so wenig porös wie möglich sein sollen, Ursprungs und einer wäßrigen Suspension von beschrieben wird. Zur Herstellung dieser bekannten Kohlehydraten, die ein Gel zu bilden vermögen, in Produkte geringer Porosität wird ein Gemisch von Formen gebrannt. Dieser Brand erfolgt sehr langsam 20 Koks und Bindemittel zunächst in der Hitze gründlich bis zu einer Temperatur von wenigstens 500⁰C. Man gemischt, um jedes Koksteilchen mit einem möglichst erhält leichte, poröse, aus Kohlenstoff bestehende dünnen Bindemittelfilm zu versehen und dann unter Endprodukte von sehr geringer Wärmeleitfähigkeit, hydraulischem Druck in eine Form gepreßt. Nach dem die sich mit einfachen Holzverarbeitungswerkzeugen Abkühlen wird das Gemisch mit einem Temperaturbearbeiten lassen. 25 anstieg in der Größenordnung von 100⁰C pro Tag

Die Hauptnachteile dieser Verfahren sind der lang- gebrannt. Auch dieses Verfahren gibt keinerlei Hinsame Brand (Temperaturerhöhung mit einer Ge- weis darauf, wie man poröse Kohlekörper herstellen schwindigkeit von 20 bis 50° C/Std.) und die bei einem kann, da das Eindringen des Bindemittels in den Brand bei 500⁰C bereits sehr starke Schwindung. porösen Koks nicht vermieden werden kann.
Diese Schwindung, die sich beim Brand bei Tem- 30 Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur peraturen oberhalb von 500° C verstärkt, erreicht Herstellung von porösen Gegenständen aus Kohlensolche Werte, daß das Volumen des gebrannten stoff zu entwickeln, bei dem fast keine Schwindung der Produkts nur noch die Hälfte oder ein Drittel des geformten Gegenstände beim Brand auftritt. Weiter Volums der ursprünglichen Form beträgt. Dies ent- soll der bisher übliche langsame Brand sowie das spricht einer linearen Schwindung von 20 bis 30 ⁰J₀, 35 Brennen der geformten Gegenstände in Formen verdie außerdem allgemein ein Hauptgrund für Risse ist. mieden werden.

Die beschriebenen Verfahren führen in jedem Fall zu Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren

Produkten, die ohne Bearbeitung nicht verwendbar zur Herstellung von porösen Gegenständen aus

sind. . Kohlenstoff, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein

Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift 295 491 40 verkoktes Material pflanzlichen Ursprungs mit einem

ein Verfahren zum Brikettieren porösen Materials, wie festen, gemahlenen kohlenstoffhaltigen Bindemittel

Koksklein, Torf usw., bekannt. Ziel des Verfahrens ist ; gemischt wird, daß die Mischung geformt, in der

jedoch, auch die innersten Poren der zu brikettierenden Form kurzzeitig auf eine gerade über dem Erweichungs-

Masseteilchen mit Bindemittel zu füllen, um ein Brikett punkt des Bindemittels liegende Temperatur erhitzt

möglichst geringer Porosität zu erhalten. Dies wird 45 und wieder abgekühlt wird, und daß der so erhaltene

durch Imprägnierung des porösen Brikettiergutes mit Rohling aus der Form genommen und mit einem

feinverteilten, staubförmigen, dampfförmigen oder Temperaturanstieg von 100 bis 200° C/Std. gebrannt

flüssigen Bindemitteln im luftverdünnten Raum erreicht. wird.

Ein kurzzeitiges Erwärmen auf eine Temperatur, die Man geht von einem Produkt pflanzlichen Ursprungs

gerade über dem Erweichungspunkt des festen Binde- 50 aus, das man bei einer so hohen Temperatur verkokt,

mittels liegt, wird nicht vorgenommen, zudem sind die daß bereits der größte Teil der Schwindung eintritt.

Briketts dazu bestimmt, verbrannt und nicht, ,wie nach Man mahlt das Produkt zu einem Pulver, wobei

dem erfindungsgemäßen Verfahren, zu porösen Kör- leichte, poröse und stabilisierte Körner erhalten

pern aus Kohlenstoff gebrannt zu werden. werden. Vorzugsweise verwendet man Koks von

Auch die deutsche Patentschrift 294 661 beschreibt 55 Sägespänen oder Holzmehl. Der zweite Bestandteil ist

ein Verfahren, bei dem Kohlenstoffsteine mit möglichst ein festes, Kohlenstoff enthaltendes, hartes und bei

geringer Porosität 'hergestellt werden sollen. Um gewöhnlicher Temperatur sprödes Bindemittel, das

diesem Kohlenstoffstein ein äußerst inniges Gefüge fein gemahlen wird. Zur Vermeidung einer Ent-

zu geben, wird eine wäßrige Emulsion von organischen mischung der Bestandteile kann es vorteilhaft sein,

Körpern, wie Teer, mit gemahlenem Koks gepreßt und 60 eine Flüssigkeit oder ein Gel zuzusetzen. Dieses

im geschlossenen Ofen verkokt. Das gleiche gilt für Gemisch wird in einer Form unter einem mechanischen

die deutsche Patentschrift 873 386, die eine synthe- Druck ausgeformt, der gerade genügt, um die Form tische Kohle, bestehend aus verkohltem Flachs oder gut zu füllen, aber nicht so hoch ist, daß Einschnü-

Baumwollmaterial, Nesselkohle und Ton, beschreibt. rungen gebildet werden, deren Aufhebung während des

Hier sollen Brennstoffe hergestellt werden, die im 65 Brandes zu Rissen führen könnte. Man erhitzt das

Falle der deutschen Patentschrift 873 386 zwingend Gemisch kurzzeitig auf eine Temperatur, die gerade

Ton erhalten. oberhalb des Erweichungspunktes des kohlenstoff-

Weiterhin ist aus den deutschen Patentschriften haltigen Bindemittels liegt. Hierbei verkleben die

Claims (1)

1. η
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   Körner des weich gewordenen Bindemittels die Koks- ermittelt nach der Kramer-Sarnow-Methode. Das

   körner zwischen sich, wodurch dem Formling der Sägemehl wurde bei 700⁰C calciniert und zu Pulver

   gewünschte innere Zusammenhalt verliehen wird. Das gemahlen. 38,5% dieses Pulvers, 38,5% gemahlenes

   Erhitzen kann auf verschiedene Weise erfolgen, Pech und 23% Wasser wurden kalt gemischt. Das

   beispielsweise nach dem Verfahren der französischen 5 Gemisch wurde in einer Form unter einem mechani-

   Patentschrift 1 336 299, wonach in der Form durch sehen Druck ausgeformt und anschließend in der

   Einblasen von Dampf unter Druck eine oberhalb des Form auf eine Temperatur von 14O⁰C erhitzt, bei der

   Erweichungspunktes des kohlenstoffhaltigen Binde- das Pech Weich wurde und die verkokten Holzteilchen

   mittels liegende Temperatur erzeugt und anschließend untereinander verklebten. Danach wurde die Tempe-

   der Dampf schlagartig entspannt wird. io ratur wieder auf 100⁰C gesenkt. Hierbei verfestigte

   Nach der Abkühlung wird der poröse Rohling aus sich das Pech so weit, daß ein für die weitere Handder Form genommen. Er ist für die weitere Hand- habung genügend fester Formling erhalten wurde, habung fest genug und kann nun gebrannt werden. Die aus der Form genommenen Formlinge wurden in Der Brand wird beispielsweise in einem Tunnelofen neutraler oder reduzierender Atmosphäre im Tunnelmitschnellem Temperaturanstieg, der 100 bis 200° C/ 15 ofen bei einer Temperatur bis zu 1200⁰C (die in Std. erreichen kann, vorgenommen. Der schnelle 8 Stunden erreicht wurde) gebrannt. Folgende Ergeb-Temperaturanstieg führt zu einer Zersetzung und nisse wurde erhalten:
   Verkokung des Bindemittels, ohne daß dieses hierbei

   in die Poren des porösen verkokten Materials ein- Mittlere lineare Schwindringt. 20 dung beim Brand .5,4%

   Die anschließenden Fabrikationsschritte (Abküh- Dichte. 0,35 g/cm³

   lung, Reinigung usw.) werden in klassischer Weise Mechanische Festigkeit .. 10 kg/cm²

   durchgeführt. Wärmeleitfähigkeit ...... 0,3 kcal/m · h · ° C

   Dieses Verfahren hat unter anderem den Vorteil der

   im Vergleich zu bekannten Verfahren schnellen Durch- 25 Es ist möglich, Formlinge von höherer Dichte

   führung. Ein weiterer Vorteil ist die Herstellung hoher herzustellen, indem man entweder den Formdruck

   Stückzahlen von Formungen, die für die weitere Ver- steigert oder Ausgangsstoffe verwendet, die eine höhere

   arbeitung fest genug sind und vor dem Brand aus der Dichte haben als Sägemehl. Beispielsweise wurden bei

   Form genommen werden können. Hierdurch wird die Verarbeitung eines Gemisches aus 25 % calciniertem

   Beschaffung einer großen Zahl von Formen und ihr 30 Sägemehl, 15% feingemahlenem Koks, 40% Pech mit

   Verschleiß im Brennofen vermieden. Hinzu kommt einem Erweichungspunkt von 125 ⁰C und 20% Wasser

   schließlich die sehr geringe Schwindung während des unter den gleichen Bedingungen Formkörper erhalten,

   Brandes Sie liegt linear unter 7% ^und ist um so die eine Dichte von 0,62 g/cm³ und eine mechanische

   geringer, je höher die Verkokungstemperatur des Festigkeit von 54 kg/cm² hatten,

   pflanzlichen Ausgangsmaterial ist. Sie kann bis zu 35 Im Falle der vorstehenden beiden Beispiele ist die

   2 % gesenkt werden. Schließlich sind die erhaltenen lineare Schwindung konstant, und man kann jegliche

   Formlinge rißfrei. Die Schwindung ist beim gleichen Nachbearbeitung der gebrannten Formkörper vermei-

   Ausgangsgemisch so konstant, daß die Formlinge den, wenn die geforderten Maßtoleranzen in der

   nach dem Brand die üblichen Maßtoleranzen von Größenordnung von ± 1% liegen.

   ±1% aufweisen. Es ist also im allgemeinen unnötig, 40 ■
   sie einer Nachbearbeitung zu unterwerfen.

   Die erhaltenen Produkte haben ini Durchschnitt.
   folgende Eigenschaften:

   Dichte unter 0,5 g/cm³ ,,.,■■■ _TT „ — ■ ' . ■

   Mechanische Festigkeit .. 10 kg/cm^{2 45} Verfahren zur Herstellung von porösen Gegen-

   Wärmeleitfähigkeit unter 0,5 kcal/m ■h · ° C ^{ständen aus} Kohlenstoff, dadurch gekennzeichnet, daß ein verkoktes Material pflanz-

   Die Produkte können als feuerfeste, isolierende liehen Ursprungs mit einem festen, gemahlenen

   Leichtsteine und zur Herstellung poröser Elektroden kohlenstoffhaltigen Bindemittel gemischt wird, daß

   verwendet werden. Im letzteren Fall geht man jedoch 50 die Mischung geformt, in der Form kurzzeitig

   bei Berücksichtigung aller Stufen des Verfahrens von auf eine gerade über dem Erweichungspunkt des

   etwas anderen Produkten aus. Bindemittels liegende Temperatur erhitzt und

   . . .■■'■'.. wieder abgekühlt wird, und daß der so erhaltene

   Beispiel Rohling aus der Form genommen und mit einem

   Als Ausgangsmaterialien dienten feines Sägemehl 55 Temperaturanstieg von 100 bis 200⁰C pro Stunde

   und ein Pech mit einem Erweichungspunkt von 125° C, gebrannt wird.