JPH11209113A - 黒鉛電極用ニードルコークスの製造方法 - Google Patents

黒鉛電極用ニードルコークスの製造方法

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JPH11209113A
JPH11209113A JP10013055A JP1305598A JPH11209113A JP H11209113 A JPH11209113 A JP H11209113A JP 10013055 A JP10013055 A JP 10013055A JP 1305598 A JP1305598 A JP 1305598A JP H11209113 A JPH11209113 A JP H11209113A
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iron
coke
compound
calcination
needle coke
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JP10013055A
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Yoichi Kawano
陽一 川野
Takayuki Kawarada
貴之 瓦田
Tetsuo Fukuda
哲生 福田
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Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 石炭系や石油系等の原料コークスの種類に拘
らず、黒鉛電極製造時のパフィングを減少し、黒鉛化工
程での歩留まりと製品特性の向上が図れるニードルコー
クスの製造方法を提供すること。 【解決手段】 ディレードコーキング法によって製造し
た生コークスから、二段又はそれより多段のか焼によっ
て、ニードルコークスを製造する方法において、下記鉄
化合物付着より前段のか焼温度を600〜1,000
℃、鉄化合物付着より後段のか焼温度を1,200〜
1,600℃とし、前段のか焼後に、100℃未満に冷
却したか焼コークス100重量%に対し、加熱により反
応又は分解して酸化鉄を生ずる硫酸鉄、硝酸鉄、鉄カル
ボニル等水又は有機溶剤に溶解する化合物の溶液又は酸
化鉄微粉の懸濁液をコークスの細孔を含む表面に0.1
〜15重量%付着させた後、後段のか焼を行う黒鉛電極
用ニードルコークスの製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、黒鉛電極製造用原
料であるニードルコークスの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】人造黒鉛電極は、石炭系ピッチコークス
又は石油系ピッチコークスを粉砕し、一定の粒度分布に
調製した後、バインダーピッチと捏合し、押出し成型
し、焼成した後、再度バインダーピッチを含浸させ、2
次焼成し、更に黒鉛化処理して製造する。黒鉛化処理は
約3,000℃で熱処理する工程であり、LWG炉(直
接通電タイプ)を用いる方法が一般的である。しかし、
このLWG炉で黒鉛化すると昇温速度が早いため、ガス
の発生速度が早く、パフィングと称される異常膨脹現象
が起きやすくなる。パフィングは、電極を低密度にする
他、著しい場合は、電極を破損させることもあるので、
このパフィングを抑えるパフィングインヒビターや低パ
フィングニードルコークスの開発が行われてきた。
【0003】パフィングインヒビターとしては、パフィ
ングが黒鉛化の始まる1,700〜2,000℃の温度
で硫黄が脱離するために起こると考えられていることか
ら、硫黄を硫化鉄等として一時的にトラップし、これの
分解脱離が行われる更に高温時に脱離タイミングをずら
す化合物として、酸化鉄(特開昭55−110190号
公報)、やニッケル類(特開昭60−190491号公
報)、更に酸化チタン(特開平2−51409号公報)
等が開示されている。また特開平2−92814号公報
ではインヒビターをコークスの細孔内に均一に分散させ
るために、水、アルコール等に可溶な硫酸鉄、硝酸鉄の
水溶液やアルコール液又、酸化鉄のアセトン分散液を用
いて、水分やアルコールを乾燥して、これをバインダー
ピッチと混合して黒鉛化した例が開示されている。硫酸
鉄や硝酸鉄、塩化鉄等をコークスに付着させて乾燥した
だけであると黒鉛化時コークスに含浸したインヒビター
から水分やガスが発生し、電極に欠陥を生じさせ電極の
強度が低下する等の問題がある。 一方、酸化鉄をバイ
ンダーピッチと共にニードルコークスと混練する方法で
は、酸化鉄は石油コークスには優れた効果を示すが、石
炭系コークスでは僅かな効果しか示さない等、原料のコ
ークスの種類によって効果が異なることが確認されてい
る。
【0004】また、低パフィングニードルコークスの製
造方法としては、パフィングの原因物質である原料ピッ
チ中の窒素分又は硫黄分を除去するために、キノリン不
溶分を除去したピッチを、水素化触媒の存在下で水素化
精製した後に、コークス化する方法が開示されている
(特公昭59−122585号公報)。一方、通常のか
焼温度より低い温度、例えば800℃前後で生コークス
の第1段目のか焼を行った後、これを一旦冷却し、再び
1,200〜1,500℃の温度範囲で第2段目のか焼
を行う方法も提案されている(特公昭53−35801
号公報)。しかし、これらの低パフィングニードルコー
クスは何れの場合も、その経済性に難があり実用化に到
っていないか、あるいは必ずしも十分なパフィング低減
効果が得られない等の問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、石炭
系や石油系等の原料コークスの種類にかかわらず、黒鉛
電極製造時のパフィングを減少し、黒鉛化工程での歩留
まりと、製品特性の向上が図れるニードルコークスの製
造方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の課
題を解決するため鋭意研究を行った結果、パフィングイ
ンヒビターとして用いる鉄化合物を、加熱により反応ま
たは分解して酸化鉄を生じる化合物の形で、多段階か焼
の中間段階で、ニードルコークスの細孔を含む表面に付
着させ、最終か焼を行う事により、パフィング抑制効果
が著しく増大させ得ることを見出し、本発明を完成させ
るに至った。
【0007】すなわち本発明は、ディレードコーキング
法によって製造した生コークスから、多段か焼によって
ニードルコークスを製造する方法において、多段の中間
段階で行う下記、鉄化合物付着処理より前の段階のか焼
温度を600〜1,000℃、鉄化合物付着処理より後
の段階のか焼温度を1,200〜1,600℃とし、鉄
化合物付着処理より前の段階のか焼後に100℃未満に
冷却したか焼コークス100重量%に対して、加熱によ
り反応もしくは分解して酸化鉄を生じる化合物を溶液状
で、又は酸化鉄微粉を懸濁液として、ニードルコークス
の細孔を含む表面に0.1〜15重量%付着させた後、
後段階のか焼を行う事を特徴とする黒鉛電極用ニードル
コークスの製造方法である。
【0008】酸化鉄を生じる化合物としては、硫酸鉄、
塩化鉄、硝酸鉄、炭酸鉄又は、鉄ミョウバンの鉄化合物
及び鉄カルボニル、酢酸鉄、クエン酸鉄、又はシクロペ
ンタジエニル鉄の鉄化合物からなる群から選ばれた、少
なくとも一種の化合物であることを特徴とする前記記載
の黒鉛電極用ニードルコークスの製造方法が有利であ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明で使用するコークスとしては、石油系または石炭
系重質油のいずれか一つまたは双方を原料とし、ディレ
ードコーキング法によって製造した生コークスを600
〜1,000℃でか焼したコークスを用いる。
【0010】本発明で使用するパフィング低減を目的と
するパフィングインヒビターは、加熱により反応または
分解して酸化鉄を生じる化合物を溶液状、または酸化鉄
微粉自体を懸濁液として、鉄化合物付着処理より前の段
階のか焼後、100℃未満に冷却したか焼コークス10
0重量%に対して、ニードルコークスの表面に0.1〜
15重量%付着させた後、1,200℃から1,600
℃での後段階のか焼を行なう。パフィングインヒビター
は水溶液として、また水に溶けない場合は、有機溶剤と
してアルコール、ベンゼン等に溶解させた後にか焼コー
クスに付着させてもよい。酸化鉄を用いる場合は、ニー
ドルコークスの細孔にも入れる微粒子の酸化鉄を懸濁液
としてか焼コークスに含浸する。酸化鉄の粒径は100
μm以下であればよいが、10μm以下が好ましい。本
発明の重要点は、パフィングインヒビターをニードルコ
ークスの細孔を含む表面に付着させることである。
【0011】ニードルコークスの表面に付着させるに
は、水に溶解し易い硫酸鉄、塩化鉄、硝酸鉄、炭酸鉄ま
たは鉄ミョウバンの鉄化合物や、アルコール、ベンゼン
等の有機溶剤に溶解し易い鉄カルボニル、酢酸鉄、クエ
ン酸鉄、またはシクロペンタジニエル鉄の鉄化合物群、
またはコークスの細孔にも入り得る微粒子の酸化鉄を溶
媒に溶解させた溶液、もしくは分散させた懸濁液から選
んだ少なくとも一種を用いることが好ましい。しかもこ
れらをコークスの細孔の表面に付着させた後、1,20
0〜1600℃で加熱されることが必須である。
【0012】これによりコークス面への鉄化合物付着よ
り後段のか焼でニードルコークスを製品にするだけでな
く、ニードルコークス上に付着させた化合物を完全に酸
化鉄にするものである。
【0013】コークスに対するこれらの物質の付着量
は、コークス100重量%あたり、0.1〜15重量%
であり、より好ましくは0.5〜10重量%とするのが
良い。これらの範囲を外れて付着量が不足する場合は、
パフィング低減効果が実用上十分でなく、一方、付着量
が過剰な場合は、増量効果が顕著でなくなるとともに、
残存する灰分によって、電極製品上好ましくない影響を
与える。
【0014】前記の方法により得られたニードルコーク
スを用いて電極を調製する際に、通常パフィングインヒ
ビターとして用いる酸化鉄については、その使用を省略
しても良いが、使用すれば、より一層のパフィング低減
効果を得ることが出来るため、要求品質と経済性を勘案
して適宜選定すれば良い。
【0015】
【実施例】以下に、本発明の内容を実施例および比較例
によって具体的に説明するが、この実施例によって本発
明は何等限定されるものではない。
【0016】〔実施例1〕石炭系重質油を原料とし、デ
ィレードコーキング法によって製造した生ニードルコー
クスを800℃でか焼したニードルコークスを使用し
た。3kgのか焼ニードルコークスに8重量%濃度の硫酸
鉄水溶液を750g添加し、30分放置した後、150
℃で乾燥し、その後さらに1,400℃でか焼した。後
記の方法でパフィングおよび黒鉛化BDを測定した結果
を表1に示した。
【表1】
【0017】〔実施例2〕石炭系重質油を原料とし、デ
ィレードコーキング法によって製造した生ニードルコー
クスを800℃でか焼したニードルコークスを使用し
た。3kgのか焼ニードルコークスに12重量%濃度の硝
酸鉄水溶液を750g添加し、30分放置した後、15
0℃で乾燥し、その後さらに1,400℃でか焼した。
後記の方法でパフィング及び黒鉛化BDを測定した結果
を表1に示した。
【0018】〔実施例3〕石炭系重質油を原料とし、デ
ィレードコーキング法によって製造した生ニードルコー
クスを800℃でか焼したニードルコークスを使用し
た。3kgのか焼ニードルコークスに13重量%濃度の鉄
ミョウバン水溶液を750g添加し、30分放置した
後、150℃で乾燥し、その後さらに1,400℃でか
焼した。後記の方法でパフィングおよび黒鉛化BDを測
定した結果を表1に示した。
【0019】〔実施例4〕石炭系重質油を原料とし、デ
ィレードコーキング法によって製造した生ニードルコー
クスを800℃でか焼したニードルコークスを使用し
た。3kgのか焼ニードルコークスに8重量%濃度の酢酸
鉄溶液を750g添加し、30分放置した後、150℃
で乾燥し、その後さらに1,400℃で加熱処理した。
後記の方法でパフィングおよび黒鉛化BDを測定した結
果を表1に示した。
【0020】〔実施例5〕石炭系重質油を原料とし、デ
ィレードコーキング法によって製造した生ニードルコー
クスを800℃でか焼したニードルコークスを使用し
た。3kgのか焼ニードルコークスに8重量%濃度の硫酸
鉄水溶液を750g添加し、30分放置した後、150
℃で乾燥し、その後さらに1,400℃で加熱処理し
た。これを原料コークスとしてもちいた定法による電極
調製方法において、捏合時にコークス100重量%に対
し、酸化鉄を1重量%添加後電極を調製した。後記の方
法でパフィングおよび黒鉛化BDを測定した結果を表1
に示した。
【0021】〔比較例1、2〕石炭系重質油を原料と
し、ディレードコーキング法によって製造した生ニード
ルコークスを800℃でか焼した後、冷却しさらに1,
400℃でか焼したニードルコークスを定法による電極
調製方法において、捏合時にコークス100重量%及び
バインダー30重量%にたいし、酸化鉄を1重量%添加
及び無添加後電極を調製した。後記の方法でパフィング
および黒鉛化BDを測定した結果を表1に示した。
【0022】(パフィング測定方法)コークスを粉砕
後、粒度調製(8〜16メッシュ40%、48〜200
メッシュ35%、200メッシュ以下25%)を行い、
160℃でバインダーピッチ30%(外割)と20分間
捏合する。これを20mmφ×100mmの大きさにモール
ド成型する。成型したテストピースは焼成炉を用い、9
00℃まで焼成し、含浸ピッチを含浸した後再び900
℃で2次焼成する。これをパフィング測定用のサンプル
とした。パフィング測定は昇温速度10℃/minで25
00℃まで昇温し、1500℃から2500℃における
最大の伸び率で表す。
【0023】(黒鉛化BD測定法)テストピースの直径
と長さから体積を計算し、一方重量を測定し、重量を体
積で除して嵩密度を計算する。各実施例は各々それに対
応する比較例に比し、パフィングが大幅に改善されてい
る。
【0024】
【発明の効果】本発明のディレードコーキング法によっ
て製造した生コークスを、多段階でか焼冷却を行なう方
法において、鉄化合物付着より前段のか焼後のか焼コー
クスに、冷却後反応若しくは分解して酸化鉄を生じる化
合物を溶液状で、または酸化鉄を懸濁液で付着させて、
更に後段のか焼を施したニードルコークスを用いること
により、電極製造工程の黒鉛化過程でのパフィングを効
果的に抑制し、電極の歩留まりを向上させ、製品特性を
向上させることができ、多大な工業的利益を提供でき
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディレードコーキング法によって製造し
    た生コークスから、二段以上の多段か焼によってニード
    ルコークスを製造する方法において、多段の中間段階で
    行う下記鉄化合物付着処理より前の段階のか焼温度を6
    00〜1,000℃、鉄化合物付着処理より後の段階の
    か焼温度を1,200〜1,600℃とし、鉄化合物付
    着処理の前の段階のか焼後に100℃未満に冷却したか
    焼コークス100重量%に対して、加熱により反応もし
    くは分解して酸化鉄を生じる化合物を溶液状で、又は酸
    化鉄微粉を懸濁液として、ニードルコークスの細孔を含
    む表面に0.1〜15重量%付着させて後、後段階のか
    焼を行う事を特徴とする黒鉛電極用ニードルコークスの
    製造方法。
  2. 【請求項2】 酸化鉄を生じる化合物が、硫酸鉄、塩化
    鉄、硝酸鉄、炭酸鉄、又は鉄ミョウバンの鉄化合物及び
    鉄カルボニル、酢酸鉄、又はクエン酸鉄、シクロペンタ
    ジニエル鉄の鉄化合物からなる群より選ばれた、少なく
    とも一種の化合物であることを特徴とする請求項1記載
    の黒鉛電極用ニードルコークスの製造方法。
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