Pierwszenstwo: Opublikowano: 10. IX. 1968 55707 KI. 10 a, 22/05 MKP C 10 b O I ; L l U i A tiriSSJ Patentowego Sz/°2 Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Tadeusz Niewiadomski, mgr inz. Hen¬ ryk Kaczmarczyk, mgr inz. Tadeusz Kapcia, mgr inz. Zbigniew Grabowski, mgr inz. An¬ drzej Sladek, mgr inz. Maria Szudek Wlasciciel patentu: Zaklady Koksochemiczne „Concordia'' Przedsiebior¬ stwo Panstwowe, Zabrze (Polska) Sposób wytwarzania niskopopiolowych koksów elektrodowych Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania nisko¬ popiolowych koksów, stosowanych do wytwarza¬ nia róznych wyrobów dla przemyslu elektrodo¬ wego, elektrotechnicznego, aluminiowego itp., na przyklad elektrod grafitowanych, grafitowych two¬ rzyw konstrukcyjnych, masy anodowej, stosowanej w termoelektrolizie glinu.W zaleznosci od stosowanych surowców i spo¬ sobu wytwarzania, koksy elektrodowe charaktery¬ zuja sie odmiennymi wlasnosciami pod wzgledem zawartosci popiolu, siarki i czesci lotnych, prze¬ wodnictwa cieplnego i elektrycznego, skurczliwo- scia i wlasnosciami mechanicznymi, jak równiez zdolnoscia do grafityzacji.Dotychczas koksy elektrodowe otrzymuje sie badz z ropy naftowej przez zlozony proces desty¬ lacyjny az do uzyskania stalej masy koksowej, badz z produktów przeróbki smoly z wegla ka¬ miennego poprzez koksowanie w komorach bate¬ rii koksowniczych. Produktem* koncowym w pier¬ wszym przypadku jest koks naftowy a w drugim przypadku koks pakowy. Obydwa produkty, jako koksy elektrodowe w zastosowaniu do wytwarza¬ nia wyrobów dla przemyslu wykazuja szereg wad.Otrzymane z ropy naftowej koksy naftowe od¬ znaczaja sie wprawdzie dobra zdolnoscia do grafi¬ tyzacji i wysokim ciezarem wlasciwym, ale ich anizotropowa, cienkoscienna, struktura, jak rów¬ niez niska wytrzymalosc na scieranie uniemozli- 15 20 25 wia uzyskanie z nich grubszych klas ziarnowych, wymaganych w recepturach na wyroby majace wieksze wymiary. Ponadto wyroby z koksu nafto¬ wego, majacego strukture drobnoziarnista, cechuja sie niska wytrzymaloscia na sciskanie duza reak¬ tywnoscia w warunkach eksploatacyjnych.Natomiast koks pakowy otrzymywany z produk¬ tów smolowych wegla kamiennego, obok takich zalet jak wysoka wytrzymalosc mechaniczna, czy¬ stosc i niska reaktywnosc, ma te wade, ze moze byc stosowany tylko w ograniczonym zakresie do wytwarzania wyrobów weglowych, stosowa¬ nych na przyklad w przemysle elektrotechnicz¬ nym i aluminiowym. Koks pakowy jest materia¬ lem trudno grafitujacym sie i ponadto odznacza sie bardzo wysokimi wskaznikami skurczliwosci w procesie obróbki termicznej, w szczególnosci w zakresie temperatur powyzej 2000°C, co powo¬ duje powstawanie duzej ilosci wybraków w pro¬ cesie grafityzacji. Elektrody grafitowane, wypro¬ dukowane z takiego koksu cechuja sie niska ela¬ stycznoscia i odpornoscia termiczna, co prowadzi do ich zrywania sie w piecu elektrycznym przy zbyt gwaltownym obciazeniu pradem.Wyroby wytwarzane oddzielnie albo z koksu naftowego albo pakowego wykazuja niestety opi¬ sane wyzej wady. Mozna wprawdzie droga skom¬ plikowanych zabiegów technologicznych i przez zastosowanie drogich surowców, czynic starania o poprawe w pewnym zakresie charakterystyk 5570755707 3 4 technicznych poszczególnych koksów, ale sa to sta¬ rania za kosztowne. Lepszym znanym rozwiaza¬ niem jest wytwarzanie wyrobów na przyklad z dwóch róznych koksów jednoczesnie tak, aby wady i brakujace zalety techniczne jednego koksu pokryc zaletami drugiego. Istotnie, przy odpowie¬ dnim doborze uziarnienia i stosunku ilosciowego róznych koksów elektrodowych uzyskiwano wy¬ rób o lepszych wlasnosciach. Jednak wytwarzanie wyrobów jednoczesnie z dwóch lub wiecej róznego rodzaju gotowych koksów elektrodowych nastre¬ czalo duzo trudnosci i bylo technologicznie bardzo skomplikowane. Przede wszystkim trudnosci pole¬ galy na odpowiednim dobraniu i ustaleniu stosun¬ ku ilosciowego koksów, granulacji ziarn, co z kolei stwarzalo dalsze trudnosci w kalcynowaniu, miele¬ niu, dozowaniu i mieszaniu komponentów. Jakie¬ kolwiek odchylenia od ustalonych skladów, ro¬ dzaju komponentów i parametrów procesu dopro¬ wadza do wytwarzania wyrobów o nizszej jakosci oraz strat drogiego i reglamentowanego surowca, sprowadzonego niejednokrotnie z za'granicy, na przyklad naftowego koksu elektrodowego.Inna jeszcze wada znanego sposobu otrzymywa¬ nia ulepszonego koksu elektrodowego na bazie go¬ towych koksów elektrodowych róznego pochodze¬ nia, sa wysokie koszty wytwarzania, które skla¬ daja sie zasadniczo z kosztów produkcji najpierw koksów danego rodzaju na przyklad koksów naf¬ towych i koksów pakowych oraz z kosztów po¬ wtórnej przeróbki i skomplikowanego procesu technologicznego dla polaczenia tych koksów w je¬ dna calosc az do uzyskania masy o jednolitej bu¬ dowie nadajacej sie dopiero do produkcji wyrobów dla przemyslu.Wynalazek postawil sobie za cel usuniecie wszystkich dotychczasowych trudnosci i wad, zwlaszcza trudnosci technologicznych, zmniejsze¬ nie kosztów wytwarzania, wyeliminowanie stoso¬ wania dotychczasowych drogich koksów naftowych lub pakowych jako gotowych produktów do wy¬ twarzania skojarzonego ulepszonego materialu elektrodowego oraz postawil sobie za cel osiagnie¬ cie poprawy jakosci koksu elektrodowego przy za¬ stosowaniu prostszego procesu technologicznego i dostepniejszych surowców wyjsciowych. Okazalo sie, ze przy zastosowaniu odpowiedniego postepo¬ wania i parametrów procesu, mozna podczas jed¬ nego procesu uzyskac od razu z dwóch róznych surowców naftowych i weglowych ulepszony od- popielony koks elektrodowy, posiadajacy zalety charakterystyczne dla odrebnie otrzymywanego koksu naftowego i pakowego, który jednoczesnie nie wykazuje wlasciwych tym koksom ujemnych wlasnosci.Sposób wedlug wynalazku polega na zmiesza¬ niu znajdujacego sie w fazie cieklej srednio tem¬ peraturowego paku weglowego i komponentów po¬ chodzenia pakowego z pozostalosciami z przerobu ropy naftowej w fazie cieklej na przyklad z we¬ glowodorami, destylatami lub ekstraktami, tak, aby ilosc produktów pochodzenia naftowego w mieszaninie wynosila od 10 do 90°/o, nastepnie na poddaniu mieszaniny obróbce termicznej, me¬ chanicznej lub chemicznej az do podwyzszenia jej punktu mieknienia, mieszczacego sie w granicach 100 do 170°C najkorzystniej do 120°C, oraz wresz¬ cie na poddaniu ulepszonej mieszaniny obróbce termicznej przez 10 do 40 godzin w temperaturze 5 350 do 1450°C w znanych komorach koksowni¬ czych, piecach szybowych, lub piecach obrotowych i pierscieniowych.Uzyskany produkt, niskopopiolowy koks elektro¬ dowy, oprócz bardzo niskiej zawartosci szkodli¬ wych popiolów, dobrej zdolnosci do grafityzacji i dobrych wlasnosci mechanicznych i elektrycz¬ nych, charakteryzuje sie homogeniczna niskoporo- wata struktura, oraz odpornoscia na uderzenia cieplne i obciazenia pradowe. Jego grubosc scian¬ ki wynosi srednio 2 do 4 mm, co umozliwia otrzy¬ manie z niego grubych klas ziarnowych, trudnych do uzyskania w przypadku oddzielnie wyproduko¬ wanego koksu naftowego i odznaczajacych sie ma¬ la porowatoscia wlasna w porównaniu z koksem pakowym. Wyprodukowane z koksu wedlug wy¬ nalazku wyroby dla przemyslu na przyklad elek¬ trotechnicznego lub aluminiowego wykazuja ko¬ rzystne wskazniki jakosciowe i wytrzymalosciowe, co zmniejsza w dalszej kolejnosci ilosci wybraków w produkcji tych wyrobów. Jedna z podstawo¬ wych cech i zalet sposobu wedlug wynalazku jest znaczne uproszczenie technologii wytwarzania ni- skopopiolowych ulepszonych koksów elektrodo¬ wych, przez wprowadzenie do procesu odrazu podstawowych materialów wsadowych w stanie cie¬ klym to jest odpowiednich pozostalosci z przero¬ bu ropy naftowej oraz sredniotemperaturowego paku weglowego i jego pochodnych co dodatkowo zapewnia uzyskanie dokladnego polaczenia oby¬ dwóch materialów. Z otrzymaniem takich mate¬ rialów do produkcji koksu nie ma poza tym tru¬ dnosci. W zaleznosci od przeznaczenia koksu, mo¬ zna oczywiscie dobierac rózny stosunek ilosciowy materialów wsadowych jak równiez róznie dobie¬ rac parametry temperaturowe procesu w grani¬ cach podanych wyzej.Korzystne wyniki mozna równiez osiagnac gdy mieszanine wsadowa utworzy sie z plynnego utwardzonego paku i jego pochodnych w którym zawiesi sie rozdrobniony koks naftowy w ilosci 10 do 60°/o objetosciowych w stosunku do tej mie¬ szaniny, a nastepnie podda sie ja obróbce ter¬ micznej zgodnie z wynalazkiem. PL