JP2004124014A - 仮焼コークス及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】固くて、しかも、熱膨張係数、嵩密度、曲げ強度、固有抵抗に優れた成形体を製造するための骨材として使用することが出来る仮焼コークスを提供する。
【解決手段】キノリン不溶分の含有量が１０〜２５重量％の重質油に３〜２０重量％のカーボンブラックを混合した後にコークス化および仮焼して成る。
【選択図】 なし
【解決手段】キノリン不溶分の含有量が１０〜２５重量％の重質油に３〜２０重量％のカーボンブラックを混合した後にコークス化および仮焼して成る。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は仮焼コークス及びその製造方法に関し、優れた物性を有し、例えば、半導体製造用治具などに利用される高密度等方性炭素材用原料やアルミニウム電解槽用カソードブロックの製造の際の骨材として好適な新規な仮焼コークス及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばピッチコークスは、ピッチを乾留して得られ、灰分が少ない特徴を有する。そして、ピッチコークス（骨材）とバインダーピッチとの混錬・成形物を焼成・黒鉛化して製造される成形体は、例えば、機械用軸受、放電加工用電極、半導体製造用治具、アルミニウム電解槽用カソードブロックとして使用される（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
上記の様なピッチコークスは、何れの用途においても固いものが望ましく、また、骨材としてピッチコークスを使用して得られる上記の様な成形体は、密度や強度が高く、熱膨張係数（ＣＴＥ）が大きいものが望ましい。斯かる成形体は、組織が小さく且つ等方性であり、また、固さにも優れる。なお、ピッチコークス等の固さはＨＧＩ（Ｈａｒｄ Ｇｒｏｖｅ Ｉｎｄｅｘ）と呼ばれる指標で表され、この数値が小さいほど固い。そして、その測定方法は、ＪＩＳ Ｍ８８０１−５「粉砕性試験法」に規定されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５２−１１９６１５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、固くて、しかも、熱膨張係数、嵩密度、曲げ強度、固有抵抗に優れた成形体を製造するための骨材として使用することが出来る仮焼コークス及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、キノリン不溶分の含有量が特定量の重質油に特定量のカーボンブラックを混合した後にコークス化することにより、上記の目的を容易に達成し得るとの知見を得、本発明の完成に至った。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の要旨は、キノリン不溶分の含有量が１０〜２５重量％の重質油に３〜２０重量％のカーボンブラックを混合した後にコークス化および仮焼して成ることを特徴とする仮焼コークスに存する。
【０００８】
そして、本発明の第２の要旨は、キノリン不溶分の含有量が１０〜２５重量％の重質油に３〜２０重量％のカーボンブラックを混合した後にコークス化および仮焼することを特徴とする仮焼コークスの製造方法に存する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明においては、原料として、重質油とカーボンブラックを使用する。重質油としては石炭系または石油系の何れであってもよい。石炭系重質油としては、コールタール、コールタールピッチ等が挙げられ、石油系重質油としては、ＦＣＣ（流動接触分解）残渣、ＥＨＥ（エチレン製造時の副生油）、常圧残渣油、減圧残渣油などが挙げられる。これらの中では、コールタールピッチが好適であり、その具体例としては、コークス製造時に副生する軟化点が１００℃以下のコールタールピッチが挙げられる。
【００１１】
本発明においては、キノリン不溶成分（ＱＩ）の含有量が１０〜２５重量％、好ましくは１０〜２０重量％、更に好ましくは１５〜２０重量％の重質油を使用する。ＱＩの含有量が１０重量％未満の場合は本発明の目的を達成することが出来ず、２５重量％を超える場合は重質油の粘性が上昇し、移送などの点で問題がある。ＱＩの含有量の調節は、重量沈降法、遠心分離法、濾過法などの公知の方法を採用することが出来、この場合、各操作を容易にするため必要に応じて適宜の溶媒を使用してもよい。ＱＩの含有量が所望に調節されたコールタールピッチ等は、市販されていてるので容易に入手することが出来る。
【００１２】
カーボンブラックとしては、ゴム用やカラー用のものが使用できる。カーボンブラックの平均粒子径は、通常１０ｎｍ以上であり、通常３００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下である。粒子径が小さすぎると重質油との混合性が悪く、混合後の粘度上昇が著しい。また、過度に大きな粒子径のカーボンブラックは工業的に製造できない。また、カーボンブラックとしては、ヨウ素吸着量が１００ｍｇ／ｇ以下のものが好ましい。ヨウ素吸着量が多すぎると、重質油との混合性が悪く、混合後の粘度上昇が著しい。なお、カーボンブラックのヨウ素吸着量の下限は通常２０ｍｇ／ｇである。また、移送や粉塵飛散対策の面から造粒したカーボンブラックが好ましい。
【００１３】
先ず、本発明においては、重質油にカーボンブラックを混合する。この際、カーボンブラックの混合を容易に行なうため、後述のコークス化時に発生するアントラセン油が主成分の重質油を使用するのが好ましい。そして、具体的には次の様な要領で混合処理を行なうのが好ましい。すなわち、攪拌機付タンク内に上記のアントラセン油を入れ、これにカーボンブラック（ＣＢ）を添加して撹拌混合する。そして、得られたアントラセン油・ＣＢの混合物を後述のコーカーヘ装入し、同時に原料の重質油をライン混合する。
【００１４】
本発明において、重質油に対するカーボンブラックの混合割合は、３〜２０重量％、好ましくは３〜１５重量％、更に好ましくは３〜１０重量％とされる。カーボンブラックの混合割合が３重量％未満の場合は本発明の目的を達成することが出来ず、カーボンブラックの混合割合が２０重量％を超える場合はカーボンブラックの増量による格別な効果もなく経済的ではない。
【００１５】
そして、本発明においては、上記の様にして得られた重質油とＣＢの混合物をコークス化する。コークス化は、所謂ディレードコーカーを使用して行われる。この際、温度は、通常４５０〜５２０℃、好ましくは４６０〜５００℃、圧力は、通常１．０ＭＰａ以下、好ましくは０．５ＭＰａ以下、コーキング時間（原料の連続装入時間）は、通常２４〜４８時間、好ましくは２４〜３６時間とされる。そして、アントラセン油が主成分ある重質油がコークス化時に発生するが、この重質油は、前記の様に、カーボンブラックの混合の際の媒体として利用することが出来る。
【００１６】
次いで、本発明においては、ディレードコーカーから排出された塊状の生コークスを仮焼する。仮焼は、仮焼炉として、ロータリーキルン、ロータリーハース等を使用して行なわれる。この際、温度は、通常１３００〜１５００℃、好ましくは１４００〜１５００℃、時間は通常１〜３時間とされる。
【００１７】
上記の様にして得られた本発明の仮焼コークスは、その優れた特性を活かし、各種の用途に利用することが出来る。特に、粉砕、粒度調整後、バインダーピッチと混合して成形し、更に、これを焼成した後、黒鉛化することにより、高強度で高密度の等方性炭素材や優れた性能のアルミ精錬用カソードブロックを得ることが出来る。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００１９】
実施例１〜３及び比較例１〜３
重質油として表１に示すＱＩ含有量のコールタールピッチ、カーボンブラックとして、平均粒子径４３ｎｍ、ヨウ素吸着量５３ｍｇ／ｇのカーボンブラック（三菱化学社製「Ｎ５５０Ｍ」）を使用した。
【００２０】
先ず、攪拌機付タンク内に上アントラセン油が主成分の重質油を入れ、これにカーボンブラック（ＣＢ）を添加して撹拌混合した。そして、得られたアントラセン油・ＣＢの混合物をディレードコーカーヘ装入し、同時に原料の重質油をライン混合した。原料の重質油に対するカーボンブラックの割合は表１に示す様に調節した。
【００２１】
そして、ディレードコーカーにアントラセン油・ＣＢの混合物と原料の重質油とを連続装入しつつ、４８０℃で２４時間処理してコークス化を行ない、生コークスを得た。
【００２２】
次いで、ロータリーキルンに上記のディレードコーカーから排出された塊状の生コークスを供給し、１５００℃で１．５時間仮焼し、仮焼コークスを得た。そして、以下の方法で成形体を製作し、以下の方法で仮焼コークス及び成形体（黒鉛化ブロック）の評価を行なった。結果を表１に示した。
【００２３】
＜成形体の製作＞
仮焼コークスにバインダーピッチを外割で３０重量％加え、ニーダーで混練後、５０ｔモールドプレス機で直径６０ｍｍ長さ１２０ｍｍのに成形した後、直径２０ｍｍ長さ１２０ｍｍに加工する。その後、１０００℃で１５時間焼成後、２８００℃で１時間黒鉛化する。そして、直径２０ｍｍ長さ１００ｍｍに加工する。
【００２４】
＜評価方法＞
（１）仮焼コークスのＨＧＩ：
ＪＩＳ Ｍ８８０１−５「粉砕性試験法」に準拠して測定する。
【００２５】
（２）成形体のＣＴＥ（長さ方向）：
３０℃〜１３０℃まで１０℃／分で昇温して測定する。
【００２６】
（３）成形体の嵩密度（ｇ／ｃｍ３）：
円柱状成形体の直径、長さ、重量を測定して算出する。
【００２７】
（４）成形体の曲げ強度（Ｋｇｆ／ｃｍ２）：
ＪＩＳ Ｒ ７２７２「高純度黒鉛素材の物性試験法」に準拠して測定する。
【００２８】
（５）成形体の固有抵抗：
ＪＩＳ Ｒ ７２７２「高純度黒鉛素材の物性試験法」に準拠して測定する。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、固くて、しかも、熱膨張係数、嵩密度、曲げ強度、固有抵抗に優れた成形体を製造するための骨材として使用することが出来る仮焼コークス及びその製造方法が提供され、本発明の工業的価値は顕著である。
【発明の属する技術分野】
本発明は仮焼コークス及びその製造方法に関し、優れた物性を有し、例えば、半導体製造用治具などに利用される高密度等方性炭素材用原料やアルミニウム電解槽用カソードブロックの製造の際の骨材として好適な新規な仮焼コークス及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばピッチコークスは、ピッチを乾留して得られ、灰分が少ない特徴を有する。そして、ピッチコークス（骨材）とバインダーピッチとの混錬・成形物を焼成・黒鉛化して製造される成形体は、例えば、機械用軸受、放電加工用電極、半導体製造用治具、アルミニウム電解槽用カソードブロックとして使用される（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
上記の様なピッチコークスは、何れの用途においても固いものが望ましく、また、骨材としてピッチコークスを使用して得られる上記の様な成形体は、密度や強度が高く、熱膨張係数（ＣＴＥ）が大きいものが望ましい。斯かる成形体は、組織が小さく且つ等方性であり、また、固さにも優れる。なお、ピッチコークス等の固さはＨＧＩ（Ｈａｒｄ Ｇｒｏｖｅ Ｉｎｄｅｘ）と呼ばれる指標で表され、この数値が小さいほど固い。そして、その測定方法は、ＪＩＳ Ｍ８８０１−５「粉砕性試験法」に規定されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５２−１１９６１５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、固くて、しかも、熱膨張係数、嵩密度、曲げ強度、固有抵抗に優れた成形体を製造するための骨材として使用することが出来る仮焼コークス及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、キノリン不溶分の含有量が特定量の重質油に特定量のカーボンブラックを混合した後にコークス化することにより、上記の目的を容易に達成し得るとの知見を得、本発明の完成に至った。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の要旨は、キノリン不溶分の含有量が１０〜２５重量％の重質油に３〜２０重量％のカーボンブラックを混合した後にコークス化および仮焼して成ることを特徴とする仮焼コークスに存する。
【０００８】
そして、本発明の第２の要旨は、キノリン不溶分の含有量が１０〜２５重量％の重質油に３〜２０重量％のカーボンブラックを混合した後にコークス化および仮焼することを特徴とする仮焼コークスの製造方法に存する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明においては、原料として、重質油とカーボンブラックを使用する。重質油としては石炭系または石油系の何れであってもよい。石炭系重質油としては、コールタール、コールタールピッチ等が挙げられ、石油系重質油としては、ＦＣＣ（流動接触分解）残渣、ＥＨＥ（エチレン製造時の副生油）、常圧残渣油、減圧残渣油などが挙げられる。これらの中では、コールタールピッチが好適であり、その具体例としては、コークス製造時に副生する軟化点が１００℃以下のコールタールピッチが挙げられる。
【００１１】
本発明においては、キノリン不溶成分（ＱＩ）の含有量が１０〜２５重量％、好ましくは１０〜２０重量％、更に好ましくは１５〜２０重量％の重質油を使用する。ＱＩの含有量が１０重量％未満の場合は本発明の目的を達成することが出来ず、２５重量％を超える場合は重質油の粘性が上昇し、移送などの点で問題がある。ＱＩの含有量の調節は、重量沈降法、遠心分離法、濾過法などの公知の方法を採用することが出来、この場合、各操作を容易にするため必要に応じて適宜の溶媒を使用してもよい。ＱＩの含有量が所望に調節されたコールタールピッチ等は、市販されていてるので容易に入手することが出来る。
【００１２】
カーボンブラックとしては、ゴム用やカラー用のものが使用できる。カーボンブラックの平均粒子径は、通常１０ｎｍ以上であり、通常３００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下である。粒子径が小さすぎると重質油との混合性が悪く、混合後の粘度上昇が著しい。また、過度に大きな粒子径のカーボンブラックは工業的に製造できない。また、カーボンブラックとしては、ヨウ素吸着量が１００ｍｇ／ｇ以下のものが好ましい。ヨウ素吸着量が多すぎると、重質油との混合性が悪く、混合後の粘度上昇が著しい。なお、カーボンブラックのヨウ素吸着量の下限は通常２０ｍｇ／ｇである。また、移送や粉塵飛散対策の面から造粒したカーボンブラックが好ましい。
【００１３】
先ず、本発明においては、重質油にカーボンブラックを混合する。この際、カーボンブラックの混合を容易に行なうため、後述のコークス化時に発生するアントラセン油が主成分の重質油を使用するのが好ましい。そして、具体的には次の様な要領で混合処理を行なうのが好ましい。すなわち、攪拌機付タンク内に上記のアントラセン油を入れ、これにカーボンブラック（ＣＢ）を添加して撹拌混合する。そして、得られたアントラセン油・ＣＢの混合物を後述のコーカーヘ装入し、同時に原料の重質油をライン混合する。
【００１４】
本発明において、重質油に対するカーボンブラックの混合割合は、３〜２０重量％、好ましくは３〜１５重量％、更に好ましくは３〜１０重量％とされる。カーボンブラックの混合割合が３重量％未満の場合は本発明の目的を達成することが出来ず、カーボンブラックの混合割合が２０重量％を超える場合はカーボンブラックの増量による格別な効果もなく経済的ではない。
【００１５】
そして、本発明においては、上記の様にして得られた重質油とＣＢの混合物をコークス化する。コークス化は、所謂ディレードコーカーを使用して行われる。この際、温度は、通常４５０〜５２０℃、好ましくは４６０〜５００℃、圧力は、通常１．０ＭＰａ以下、好ましくは０．５ＭＰａ以下、コーキング時間（原料の連続装入時間）は、通常２４〜４８時間、好ましくは２４〜３６時間とされる。そして、アントラセン油が主成分ある重質油がコークス化時に発生するが、この重質油は、前記の様に、カーボンブラックの混合の際の媒体として利用することが出来る。
【００１６】
次いで、本発明においては、ディレードコーカーから排出された塊状の生コークスを仮焼する。仮焼は、仮焼炉として、ロータリーキルン、ロータリーハース等を使用して行なわれる。この際、温度は、通常１３００〜１５００℃、好ましくは１４００〜１５００℃、時間は通常１〜３時間とされる。
【００１７】
上記の様にして得られた本発明の仮焼コークスは、その優れた特性を活かし、各種の用途に利用することが出来る。特に、粉砕、粒度調整後、バインダーピッチと混合して成形し、更に、これを焼成した後、黒鉛化することにより、高強度で高密度の等方性炭素材や優れた性能のアルミ精錬用カソードブロックを得ることが出来る。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００１９】
実施例１〜３及び比較例１〜３
重質油として表１に示すＱＩ含有量のコールタールピッチ、カーボンブラックとして、平均粒子径４３ｎｍ、ヨウ素吸着量５３ｍｇ／ｇのカーボンブラック（三菱化学社製「Ｎ５５０Ｍ」）を使用した。
【００２０】
先ず、攪拌機付タンク内に上アントラセン油が主成分の重質油を入れ、これにカーボンブラック（ＣＢ）を添加して撹拌混合した。そして、得られたアントラセン油・ＣＢの混合物をディレードコーカーヘ装入し、同時に原料の重質油をライン混合した。原料の重質油に対するカーボンブラックの割合は表１に示す様に調節した。
【００２１】
そして、ディレードコーカーにアントラセン油・ＣＢの混合物と原料の重質油とを連続装入しつつ、４８０℃で２４時間処理してコークス化を行ない、生コークスを得た。
【００２２】
次いで、ロータリーキルンに上記のディレードコーカーから排出された塊状の生コークスを供給し、１５００℃で１．５時間仮焼し、仮焼コークスを得た。そして、以下の方法で成形体を製作し、以下の方法で仮焼コークス及び成形体（黒鉛化ブロック）の評価を行なった。結果を表１に示した。
【００２３】
＜成形体の製作＞
仮焼コークスにバインダーピッチを外割で３０重量％加え、ニーダーで混練後、５０ｔモールドプレス機で直径６０ｍｍ長さ１２０ｍｍのに成形した後、直径２０ｍｍ長さ１２０ｍｍに加工する。その後、１０００℃で１５時間焼成後、２８００℃で１時間黒鉛化する。そして、直径２０ｍｍ長さ１００ｍｍに加工する。
【００２４】
＜評価方法＞
（１）仮焼コークスのＨＧＩ：
ＪＩＳ Ｍ８８０１−５「粉砕性試験法」に準拠して測定する。
【００２５】
（２）成形体のＣＴＥ（長さ方向）：
３０℃〜１３０℃まで１０℃／分で昇温して測定する。
【００２６】
（３）成形体の嵩密度（ｇ／ｃｍ３）：
円柱状成形体の直径、長さ、重量を測定して算出する。
【００２７】
（４）成形体の曲げ強度（Ｋｇｆ／ｃｍ２）：
ＪＩＳ Ｒ ７２７２「高純度黒鉛素材の物性試験法」に準拠して測定する。
【００２８】
（５）成形体の固有抵抗：
ＪＩＳ Ｒ ７２７２「高純度黒鉛素材の物性試験法」に準拠して測定する。
【００２９】
【表１】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、固くて、しかも、熱膨張係数、嵩密度、曲げ強度、固有抵抗に優れた成形体を製造するための骨材として使用することが出来る仮焼コークス及びその製造方法が提供され、本発明の工業的価値は顕著である。
Claims (5)
- キノリン不溶分の含有量が１０〜２５重量％の重質油に３〜２０重量％のカーボンブラックを混合した後にコークス化および仮焼して成ることを特徴とする仮焼コークス。
- 重質油がコールタールピッチである請求項１に記載の仮焼コークス。
- 重質油のキノリン不溶分含有量が１５〜２０重量％である請求項１又は２に記載のピッチコークス。
- カーボンブラックの平均粒径が１０ｎｍ以上である請求項１〜３の何れかに記載のピッチコークス。
- キノリン不溶分の含有量が１０〜２５重量％の重質油に３〜２０重量％のカーボンブラックを混合した後にコークス化および仮焼することを特徴とする仮焼コークスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002293759A JP4107038B2 (ja) | 2002-10-07 | 2002-10-07 | 仮焼コークスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002293759A JP4107038B2 (ja) | 2002-10-07 | 2002-10-07 | 仮焼コークスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004124014A true JP2004124014A (ja) | 2004-04-22 |
| JP4107038B2 JP4107038B2 (ja) | 2008-06-25 |
Family
ID=32284573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002293759A Expired - Lifetime JP4107038B2 (ja) | 2002-10-07 | 2002-10-07 | 仮焼コークスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4107038B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007019257A (ja) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Japan Energy Corp | 電極材料用低温焼成炭素 |
| CN113088311A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-09 | 临沂锦盛坤工贸有限公司 | 一种电解铝行业废阴极炭块的重利用方法及成焦剂 |
| US11434428B2 (en) | 2016-01-29 | 2022-09-06 | Tokai Cobex Gmbh | Coke with additives |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102360041B (zh) * | 2011-07-14 | 2014-12-31 | 中国铝业股份有限公司 | 一种阴极炭块组比电阻测量方法 |
-
2002
- 2002-10-07 JP JP2002293759A patent/JP4107038B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007019257A (ja) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Japan Energy Corp | 電極材料用低温焼成炭素 |
| JP4694288B2 (ja) * | 2005-07-07 | 2011-06-08 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 電極材料用低温焼成炭素 |
| US11434428B2 (en) | 2016-01-29 | 2022-09-06 | Tokai Cobex Gmbh | Coke with additives |
| CN113088311A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-09 | 临沂锦盛坤工贸有限公司 | 一种电解铝行业废阴极炭块的重利用方法及成焦剂 |
| CN113088311B (zh) * | 2021-03-29 | 2024-04-19 | 临沂锦盛坤工贸有限公司 | 一种电解铝行业废阴极炭块的重利用方法及成焦剂 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4107038B2 (ja) | 2008-06-25 |
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