JP2012506835A - グラファイト粉末の製造および処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
−費用の掛かる箱を用いなければならない、
−容器中での攻撃的なガスの発生のための腐食による箱の大きな損耗、
−箱を充填し、配置し、そして空にするために要する、緩慢で、そして費用の掛かる取り扱い。
a)処理される炭素質材料、および
b)充填物を通して電流が流れることを可能にする、粒子状形態の黒鉛状材料からなる機能性充填剤、
からなる混合物の形態で、炭素質材料をアチソン型炉へと充填することによって達成される。
・直接および間接加熱の組み合わせによる、炭素質粉末および/または顆粒の熱処理のための、効率的でかつ費用効果の高いプロセス、
・グラファイトを精製するための、および不純物を取り除くための、効率的でかつ費用効果の高いプロセス、ならびに
・熱の注入を調節するのにより大きな柔軟性(特には直接および間接加熱の度合いに関して)を可能にする、効率的でかつ費用効果の高いプロセス、
を提供する。
反応器(アチソン型炉)は、通常は金属枠と耐熱性ライニングを含んでいる。電極は、図1中に示されているように、反応器の両端に配置されている。
一般には、アチソン型炉は当技術分野において知られている。本発明の目的では、図中に図解されている第3の固体体積絶縁体は、通常は低電導率を有する炭素質材料、例えば石油コークスまたは無煙炭、あるいは他の好適な(不活性)材料からなっている。後者が熱処理される材料と直接に接触している場合には、その粒子径は、プロセスの最後において好都合の分離が可能となるように、通常は異なるように選択される。第2の固体絶縁体は、通所は耐熱性材料、例えば炭化ケイ素または好適な金属酸化物からなっている。
直接および間接加熱が、熱処理された材料に極めて異なる特徴を与えることが見出された。このことは、炭素質材料は直接加熱によってのみ処理されている実験から、一方で他の実験では同じ炭素質の投入材料が、その他は同様の設定で、間接加熱によってのみ処理されている実験から得られた結果によって示されている。直接加熱は、図4中に記載された配置に従って実施された。間接加熱は、図7中に記載された配置に従って実施された。
(1)粒子状形態の黒鉛状材料から本質的になる機能性充填剤の使用は、炭素質材料の充填物を通した電流の流れを促進し、そしてまたプロセスの形態に大きな柔軟性を可能にする。
慣用のアチソン型プロセス設定に従って処理される材料が、図2中に示されているように、より電導性の芯材料の外側に配置された。出発材料および直接加熱後に得られた製品の特性が、以下の表2中に与えられている。
全般的には、例1中と同じ反応器の種類および出発材料を用いた。しかしながら、この実験では、処理される材料は、図3中に示されているように、より電導性の充填剤材料の内部にあった。出発材料および製品の特性は、以下の表3中に与えられている。
異なるグラファイト品質の精製は、図1に示された炉中で実施された。このプロセスにおいては、特別な導電性の筋(nerve)または芯は用いなかった。
a)電源
b)電気接続
c)電極
d)電極筐体
e)炉の金属枠
f)可撓性絶縁体
g)第1の絶縁体
h)第2の固体絶縁体(耐熱性固体、例えば炭化ケイ素またはグラファイトの酸化物)
i)第3の固体体積絶縁体(低電導性を備えた炭素質材料からなる)
l)処理される炭素質材料
m)電導性黒鉛状材料(「機能性充填剤」)
n)黒鉛容器(処理される炭素質材料を収容している)
Claims (19)
- アチソン型炉中での炭素質材料の熱処理のための方法であって、処理される該炭素質材料に加えて、粒子状形態の黒鉛状材料から本質的になる機能性充填剤が、充填物を通して電流が流れることを可能にするために、該反応器に加えられる、方法。
- 前記機能性充填剤の前記黒鉛状材料が、約1μm〜約10mm、好ましくは約10μm〜約1mmの範囲の粒子径を有している、請求項1記載の方法。
- 前記反応器内部の熱処理される前記炭素質材料および前記機能性充填剤の空間的配置が、得られる材料の目的とする特性を得るようになされている、請求項1または2記載の方法。
- 前記炭素質材料の直接および間接加熱の度合いが、前記機能性充填剤と熱処理される前記炭素質材料との相互の空間的配置によって制御される、請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。
- 前記炭素質材料が、
a)処理される前記炭素質材料、および
b)前記充填物を通して電流が流れることを可能にさせる、粒子状形態の黒鉛状材料からなる前記機能性充填剤、
からなる混合物の形態で前記アチソン型炉へと充填される、請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。 - 前記機能性充填剤が、浸透限界を克服する量で存在している、好ましくは前記混合物中に機能性充填剤が少なくとも5質量%の量で存在している、請求項5記載の方法。
- 前記炭素質材料が、1層もしくは2層以上の前記機能性充填剤の層で分離された、層の形態で、前記アチソン型炉へと充填されており、好ましくは炭素質材料および機能性充填剤の前記層は、横断面から見て交互の様式で配向されている、請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。
- 前記炭素質材料が、芯バーの形態で前記アチソン型炉へと充填されており、前記芯バーは電流が流れることを可能にする前記機能性充填剤で取り囲まれている、請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。
- 処理される前記炭素質材料が、前記アチソン型炉へと充填されており、粒子状形態の前記黒鉛状材料が、1つもしくは2つ以上のバーの形態で電極間に配置されており、好ましく黒鉛状材料の前記バーは、横断面から見た場合に矩形の形状である、請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。
- 前記炭素質材料が、黒鉛容器内部にあって、アチソン型炉へと充填されており、そして前記黒鉛容器は、電気が流れることを可能にする前記機能性充填剤中に埋め込まれている、請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。
- 前記機能性充填剤と前記炭素質材料が、異なる粒径であり、それによって前記機能性充填剤の粒子からの前記処理された炭素質粒子の分離が可能となる、請求項1〜10のいずれか1項記載の方法。
- 前記熱処理の後の冷たい炉の内容物が、用いられた充填剤および炭素質材料のそれぞれの粒径に応じたメッシュの大きさを有している篩を通して分級される、請求項11記載の方法。
- 前記炭素質材料および/または前記機能性充填剤が、1種もしくは2種以上の触媒化合物または他の添加剤を更に含む、請求項1〜12記載の方法。
- 処理される前記炭素質材料および前記機能性充填剤に加えて、低導電性の粒子状形態の炭素質材料が、固体体積絶縁体として前記反応器へと加えられる、請求項1〜13のいずれか1項記載の方法。
- 低電導性を備えた前記炭素質材料が、石油コークスおよび無煙炭から選ばれる、請求項14記載の方法。
- 処理される前記炭素質材料が、黒鉛化される材料である、請求項1〜15のいずれか1項記載の方法。
- 前記炭素質材料が、処理および/または精製される黒鉛状材料である、請求項1〜15記載の方法。
- 前記炭素質材料の加熱が、慣用のアチソンプロセスと比べて向上した均一性を特徴とする、請求項1〜17記載の方法。
- 前記炭素質材料が、実質的に均一に加熱される、請求項18記載の方法。
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