JPS5858284B2 - タンソザイノ セイゾウホウホウ - Google Patents

タンソザイノ セイゾウホウホウ

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JPS5858284B2
JPS5858284B2 JP50094228A JP9422875A JPS5858284B2 JP S5858284 B2 JPS5858284 B2 JP S5858284B2 JP 50094228 A JP50094228 A JP 50094228A JP 9422875 A JP9422875 A JP 9422875A JP S5858284 B2 JPS5858284 B2 JP S5858284B2
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solvent
carbon material
minutes
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克充 辰元
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Mitsui Mining Co Ltd
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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/002Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal in combination with oil conversion- or refining processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/05Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
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    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
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    • C10B57/08Non-mechanical pretreatment of the charge, e.g. desulfurization
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
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    • C10L9/08Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭素材の製造方法に関し、更に詳しくは、等方
性炭素材および高密度等方性炭素材の製造に関するもの
である。
炭素材料の基本的な構造及び物性は300℃ないし50
0℃における炭化初期段階にほぼ決定されることは、周
知の通りである。
即ち炭化初期段階で熱処理物中に偏光顕微鏡下に観察す
ることの出来る中間相の性状からこの熱処理物の炭素材
としての基本的性質を予測することが可能である、この
性状は熱処理の条件によって異った状態を呈する。
たとえば黒鉛化性の良い炭素材を得るためには、炭化初
期段階に球形の中間相が生成し続いてこれが合体し縮合
芳香環平面構造の発達した大きな流れ構造を形成する原
料およびその熱処理条件を選択することにより目的とす
る炭素材が得られる。
このため所期の炭素材の構造や性状を得るためには、所
定の炭素前駆体(中間相)を形成する出発原料と熱処理
方法を選ばなくてはならない。
現在一般に使用されている高密度等方性炭素材の製造方
法は石油系コークスを10μ以下に微粉砕し、これをバ
インダーを用いて、成型、焼成後再びピッチ含浸を行い
、さらに焼成をくり返す方法がとられている。
この方法は、極めて、繁雑な工程を必要とし、製造価格
は高くならざるを得ない。
また最近コールタールピッチあるいは石油系減圧蒸留残
渣等を300℃〜500℃で短時間熱処理し炭化初期段
階で生成した中間相を高沸点溶剤を用いて抽出しこれを
バインダーを加えることなく焼成し高密度等方性炭素材
を得る方法が開発された。
しかしこの方法では抽出した炭素前駆体(中間相)とし
ての微細粒子が焼成時に溶融合着し大きな異方性構造が
生成することを防ぐため合着防止処理が必要である。
たとえば中間相よりさらに微細なカーボンブラック等に
よる中間相表面をコーティングする方法、さらに中間相
に付着したマトリックス部分の洗浄除去操作をくり返す
等のやはり複雑な工程を必要とするのみならず原料から
の炭化歩留りが少ないという欠点も有する。
比較的石炭化度の低い石炭の炭化初期段階において偏光
顕微鏡下に構造単位の小さなモザイク構造を視察するこ
とが出来る。
モザイク構造が形成される要因の一つは石炭中の灰分の
影響が考えられるが、石炭中のへテロ(O2N、S)原
子による架橋結合が芳香環の平面的配列を阻害すること
が大きな要因の一つと考えられている。
一方、石炭化度の低い石炭はど炭化初期段階に観察され
るモザイク構造の単位が小さくなるが、これは石炭化度
の低い石炭はど、ヘテロ(0,N、S)原子含有量が増
加かつ脂肪族性に富むことにより架橋結合が増加する結
果と考えられる。
以上の理由より、本発明者等は石炭化度の低い石炭から
有機質部分をその構造を破壊することなく溶剤抽出し、
これを原料とし熱処理することにより、炭化歩留の高く
しかも微細な構造単位を有する炭素前駆体(中間相)を
得ることが出来ることをみいだした。
即ち石炭化度の低い褐炭、リグナイト、草炭等を水素存
在下で適当な溶剤に溶解した後、固形分を分離すること
によって得られる脱灰された溶解成分から、高密度等方
性炭素材を製造することが出来る。
本発明が対象とする石炭類は低石炭化度の褐炭、リグナ
イト、草炭であり資源量も豊富で安価に入手出来る。
また石炭化度の進んだ歴青炭等を原料とする場合は本発
明の目的を達することが出来ないO 本発明をさらに詳細に説明すると以下の如くである。
適当な粒子に粉砕した上記の如き原料と炭化水素系溶媒
、たとえば石炭乾留タールの沸点範囲が200℃ないし
400°Cの留分とを原料/溶剤比(重量ベース)が約
1:1ないし1:10になる如く、混合してスラリー状
とし、この混合スラリーを水素存在下において3〜10
0 kg/cIfItJ口圧下に300℃口中下500
℃の温度範囲で加熱溶解する。
水素加圧は石炭成分の溶媒への解膠に有効であり、石炭
溶解率は著しく向上する。
加熱溶解処理時間はスラリーが十分濾過容易な粘度とな
るように設定する。
原料により異り10分〜240分である。
水素不存在下の溶解は石炭溶解率が低く、加熱溶解処理
に長時間を要し、一例をあげれば加熱溶解処理に2倍以
上の時間を要し、しかも石炭溶解率が水素存在下に及ば
ない。
前述の処理により石炭の可溶成分を十分に溶解したのち
、未溶解残渣をたとえばフィルターまたは遠心分離器等
により、分離除去する。
濾液は250℃ないし450℃の温度で蒸発器により溶
剤を回収する。
回収溶剤は本工程に循環再使用する。
この蒸発残渣たる溶解抽出炭を高密度等方性炭素材の原
料として使用する。
次にこの抽出炭を400°Cないし500℃好ましくは
430℃ないし450℃で不活性ガスの存在下30分な
いし240分熱処理することにより、ベンゼン不溶分9
0ないし98φ、キノリンネ溶分60ないし85饅に調
製した半成コークスを得゛る。
この半成コークスには偏光顕微鏡下に1μ以下の極めて
微細な単位からなるモザイク構造のみが観察される。
この半成コークスを200μ以下に粉砕後バインダーを
加えることなく成型し昇温速度60℃/ h rで10
00℃まで加熱焼成する。
次いでこの焼成体をさらに2800℃まで焼成黒鉛化す
る。
この炭化物は焼成、成型前の粒子径が200μ以下の粒
子であるにもかかわらず微細なモザイク状の構造を有す
るため、異方性は少なく、圧縮強度は大きく、真比重、
かさ密度が高いという特徴を有する。
上記の焼成は不活性ガスの存在下に行うことが必要であ
る。
以下、本発明を実施例比較例により更に詳しく説明する
実施例 l 灰分5.1%を含む褐炭を4倍量のタール中油中、コー
クス炉ガス70 kg /i (水素分圧28kg/C
rI!L)加圧下400℃で2時間加熱し、溶剤可溶分
を抽出後フィルターで固形分を分離し、溶剤を回収後、
抽出脱灰炭を得た。
抽出脱灰炭の収率は82饅(純炭ベース)であった。
この抽出炭を窒素気流中450℃で42分熱処理しベン
ゼン不溶分98饅、キノリンネ溶分71%の半成コーク
スを得た。
この半成コークスを100μ以下に粉砕し、直径25m
mqのシリンダーに入れ2t/CIi¥で加圧成型した
この成型炭を窒素雰囲気中、昇温速度60°C/h r
で1000℃まで加熱焼成した。
この焼成体のかさ密度、真比重および圧縮強度を表1に
示した。
実施例 2 灰分10.8%を含む草灰を6倍量のタール中油中水素
60kg/ffl加圧下440℃で2時間加熱し、溶剤
可溶分を抽出後フィルターで固形分離し溶剤を回収後抽
出脱灰炭を得た。
抽出脱灰炭の収率は90φ(純炭ベース)であった。
この抽出炭を窒素気流中420°Cで90分熱処理しベ
ンゼン不溶分96係、キノリンネ溶分70俤の半成コー
クスを得た。
この半成コークスを粉砕しQ粒子径が250μ以下10
0μ以上、iooμ以下〜50μ以上、50μ以下の粒
子をそれぞれ重量比で1 :2:3に配合し、これを直
径25闘ψのシリンダーに入れ、1.5t/iで加圧成
型した。
この成型炭を窒素気流中昇温速度60°C/ h rで
1000℃まで加熱焼成した。
この焼成体のかさ比重、真比重および圧縮強度を表3に
示した。
比較例 灰分7.6俤を含む三池炭(歴青炭)を3倍量のタール
中油中、水素加圧下60 kg/cr?t 400℃で
2時間加熱し、溶剤可溶分を油出後、フィルターで固形
分を分離し、溶剤を回収後抽出脱灰炭を得た。
抽出脱灰炭の収率は94俤(純炭ベース)であった。
この抽出炭を窒素気流中450℃で40分熱処理し、ベ
ンゼン不溶分97条、キノリンネ溶分71%の半成コー
クスを得た。
この半成コークスを100μ以下に粉砕し直径25+1
!7Xψのシリンダーに入れ、2t/critで加圧成
型した。
この成型炭を窒素雰囲気中、昇温速度60°C/h r
で1000℃まで加熱焼成した。
この焼成体のかさ比重、真比重および圧縮強度を表5に
示した。
上記で得られた1000℃焼成体をさらに2800℃ま
で焼成黒鉛化したものの性状を表6に示す。
上記実施例1,2と比較例とから明かなように本願発明
の方法においては電極用原料として優れている等方性炭
素材および高密度等方性炭素材を製造出来るか、石炭化
度の進んだ歴青炭を原料とする場合は本願発明の目的を
達することが出来ないO

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 褐炭、リグナイト又は草炭等の低石炭化度炭を水素
    ガスの存在下に溶剤抽出し、その抽出物を不活性ガスの
    存在下、400℃乃至500℃の温度で30分乃至24
    0分間熱処理することを特徴とする等方性炭素材の製造
    方法。 2 前項の方法で得られた等方性炭素材を焼成すること
    を特徴とする高密度等方性炭素材の製造方法。
JP50094228A 1975-08-04 1975-08-04 タンソザイノ セイゾウホウホウ Expired JPS5858284B2 (ja)

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