RU2544833C1 - Method of producing carbon-containing electroconductive material - Google Patents
Method of producing carbon-containing electroconductive material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2544833C1 RU2544833C1 RU2014110002/07A RU2014110002A RU2544833C1 RU 2544833 C1 RU2544833 C1 RU 2544833C1 RU 2014110002/07 A RU2014110002/07 A RU 2014110002/07A RU 2014110002 A RU2014110002 A RU 2014110002A RU 2544833 C1 RU2544833 C1 RU 2544833C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- conductive material
- temperature
- electrically conductive
- heating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротермии, а именно: к электропроводным материалам, которые могут использоваться, в том числе в печах сопротивления.The invention relates to electrothermics, namely: to conductive materials that can be used, including in resistance furnaces.
Известны криптоловые печи (Авторское Свидетельство СССР №58784, №39283), в которых источником тепла является криптол, выделяющий тепло при пропускании через него электрического тока. Криптол представляет собой зерна угля плотной однородной структуры, получаемые дроблением лома угольных электродов. Можно также использовать дробленый нефтяной или пековый кокс зольностью не выше 1-2%. Металлургический кокс, антрацит и другие виды угля для этой цели непригодны, т.к. содержащаяся в них зола реагирует с футеровкой печи. Криптол обладает высоким электрическим сопротивлением, поэтому может использоваться в печах, позволяющих получать температуры до 1400°C.Cryptol furnaces are known (USSR Author's Certificate No. 58784, No. 39283), in which cryptol is a heat source, which generates heat when an electric current is passed through it. Cryptol is a grain of coal of a dense uniform structure, obtained by crushing scrap of carbon electrodes. You can also use crushed oil or pitch coke with an ash content of not more than 1-2%. Metallurgical coke, anthracite and other types of coal are unsuitable for this purpose, because the ash contained in them reacts with the lining of the furnace. Cryptol has a high electrical resistance, so it can be used in furnaces, allowing temperatures up to 1400 ° C.
Недостатком криптола является низкое электрическое сопротивление при температурах выше 1000°C, ограничивающее функциональные возможности электропроводного материала на основе криптола (невозможность использования для получения температур выше 1500°C). Кроме того, зола, образующаяся в процессе эксплуатации криптолов из содержащихся в криптоле минеральных примесей, обладает низкой температурой плавления 1250-1450°C. Вследствие этого при эксплуатации криптолов при температурах выше 1400°C резко падает их электрическое сопротивление (т.к. образующиеся при этих температурах расплавы минеральных примесей и продукты их восстановления являются электролитами), кроме того, формируется восстановительная среда и образуются новые соединения, нарушающие режим работы печи сопротивления.The disadvantage of cryptol is its low electrical resistance at temperatures above 1000 ° C, which limits the functionality of the cryptol-based electrically conductive material (inability to use to obtain temperatures above 1500 ° C). In addition, the ash generated during the operation of cryptols from the mineral impurities contained in the cryptol has a low melting point of 1250-1450 ° C. As a result, during operation of cryptols at temperatures above 1400 ° C, their electrical resistance sharply decreases (since the melts of mineral impurities formed at these temperatures and the products of their reduction are electrolytes), in addition, a reducing environment is formed and new compounds are formed that violate the operating mode resistance furnaces.
Известен углеродсодержащий электропроводный материал (Авторское Свидетельство СССР №608271) на основе углеграфитовых материалов, например, пекового кокса с содержанием летучих до 2% или нефтяного кокса с содержанием летучих 7-10%, который получают следующим образом. Исходный углеграфитовый материал измельчают и прокаливают при повышенной температуре, операцию прокаливания проводят до операции измельчения при температуре в диапазоне между рабочей температурой нагревателя (в котором будет использоваться электропроводный материал) и температурой рекристаллизации графита, например 1000-1200°C.Known carbon-containing electrically conductive material (USSR Author's Certificate No. 608271) based on carbon graphite materials, for example pitch coke with a volatile content of up to 2% or petroleum coke with a volatile content of 7-10%, which is obtained as follows. The starting carbon-graphite material is crushed and calcined at an elevated temperature, the calcination operation is carried out before the grinding operation at a temperature between the operating temperature of the heater (in which the electrically conductive material will be used) and the temperature of graphite recrystallization, for example, 1000-1200 ° C.
Изобретение позволяет стабилизировать электрическое сопротивление материала после его прокаливания при температурах выше 1000°C.The invention allows to stabilize the electrical resistance of the material after calcination at temperatures above 1000 ° C.
Недостатком углеродсодержащего электропроводного материала по Авторскому Свидетельству №608271 является низкое удельное электрическое сопротивление. Следовательно, пековый и нефтяной коксы затруднительно использовать без специальной подготовки для их эксплуатации в качестве электропроводного материала, когда требуется обеспечение высоких температур, например в печах сопротивления.The disadvantage of carbon-containing electrically conductive material according to Copyright Certificate No. 608271 is the low electrical resistivity. Therefore, pitch and petroleum coke is difficult to use without special preparation for their operation as an electrically conductive material, when it is necessary to ensure high temperatures, for example, in resistance furnaces.
Изобретение по Авторскому Свидетельству СССР №608271 выбрано в качестве ближайшего аналога - прототипа.The invention according to the USSR Author Certificate No. 608271 is selected as the closest analogue - the prototype.
Технический результат, достигаемый изобретением, - создание электропроводного материала, обеспечивающего высокие температуры нагрева, обладающего стабильными электрическими характеристиками (стабильным высоким электрическим сопротивлением).The technical result achieved by the invention is the creation of an electrically conductive material that provides high heating temperatures, with stable electrical characteristics (stable high electrical resistance).
Заявляемый технический результат достигается тем, что в способе получения углеродсодержащего электропроводного материала, включающего смешение исходного углеродсодержащего материала с оксидом алюминия, в качестве исходного углеродсодержащего материала используют нефтяной полукокс, или высокотемпературный пек, или среднетемпературные пек, содержание летучих веществ в исходном углеродсодержащем материале составляет не менее 14%, смесь нагревают до температуры не более 1500°C без доступа воздуха, количество оксида алюминия составляет 8-30 мас.% от общей массы получаемого после нагрева смеси углеродсодержащего электропроводного материала.The claimed technical result is achieved by the fact that in the method for producing a carbon-containing electrically conductive material, comprising mixing the initial carbon-containing material with aluminum oxide, petroleum semi-coke, or high-temperature pitch, or medium-temperature pitch, the volatile matter content in the starting carbon-containing material is not less than the initial carbon-containing material 14%, the mixture is heated to a temperature of not more than 1500 ° C without air, the amount of aluminum oxide is 8 -30 wt.% Of the total mass obtained after heating the mixture of carbon-containing conductive material.
Для обеспечения стабильных электрических характеристик (электрического сопротивления) при высоких температурах нагрева углеродсодержащий электропроводный материал должен иметь низкую зольность, низкую реакционную способность и высокое исходное электрическое сопротивление.To ensure stable electrical characteristics (electrical resistance) at high heating temperatures, the carbon-containing electrically conductive material should have low ash content, low reactivity, and high initial electrical resistance.
Низкая зольность исходного углеродсодержащего материала необходима для того, чтобы исключить вероятность образования значительных количеств расплавов из золы, минеральных примесей, образующих золу, в процессе их нагрева и последующей эксплуатации, т.к. снижаются риски образования расплавов (электролитов) из золы.The low ash content of the initial carbon-containing material is necessary in order to exclude the possibility of the formation of significant quantities of melts from the ash, mineral impurities that form the ash, during their heating and subsequent operation, because the risks of the formation of melts (electrolytes) from ash are reduced.
Низкая реакционная способность получаемого углеродсодержащего электропроводного материала, который будет эксплуатироваться при высоких температурах, необходима для того, чтобы снизить вероятность возникновения окислительных реакций с углеродом, снизить, вследствие этого, потери углерода из каркаса полученного материала, обеспечить прочность каркаса.The low reactivity of the resulting carbon-containing electrically conductive material, which will be operated at high temperatures, is necessary in order to reduce the likelihood of oxidative reactions with carbon, to reduce, as a result, the loss of carbon from the skeleton of the obtained material, and to ensure the strength of the skeleton.
Все это позволит стабилизировать электрическое сопротивление углеродсодержащего электропроводного материала при высоких температурах.All this will stabilize the electrical resistance of the carbon-containing conductive material at high temperatures.
Высокое исходное удельное сопротивление углеродсодержащего электропроводного материала обеспечит стабильно высокое удельное сопротивление материала при высоких температурах.The high initial resistivity of the carbon-containing electrically conductive material will provide a stably high resistivity of the material at high temperatures.
В качестве исходного углеродсодержащего материала с выходом летучих веществ не менее 14% в заявляемом способе используют или среднетемпературный пек, или высокотемпературный пек, или нефтяной полукокс, полученный путем замедленного полукоксования тяжелых нефтяных остатков (в настоящей заявке далее по тексту - НП).As the starting carbon-containing material with a volatiles yield of not less than 14%, the claimed method uses either medium-temperature pitch, or high-temperature pitch, or petroleum semi-coke obtained by delayed semi-coking of heavy oil residues (hereinafter referred to as NP).
Нефтяной полукокс получают в результате полукоксования (нагреве без доступа кислорода при температурах не более 500°C) тяжелых нефтяных остатков, являющихся побочными продуктами процессов вторичной переработки нефти. Летучие вещества в процессе их удаления взаимодействуют с углеродом образующегося каркаса и упрочняют его за счет снижения пористости углеродсодержащего материала вследствие отложения в порах углеродсодержащего материала пироуглерода.Petroleum coke is obtained as a result of coking (heating without oxygen at temperatures not exceeding 500 ° C) of heavy oil residues, which are by-products of oil refining processes. Volatile substances in the process of their removal interact with the carbon of the resulting skeleton and strengthen it by reducing the porosity of the carbon-containing material due to the deposition of pyrocarbon in the pores of the carbon-containing material.
Нефтяной полукокс имеет малую зольность - менее 0,5 мас.%, что снижает риски образования расплава (электролита) из золы при его нагреве, а также при нагреве образованного из него электропроводного материала; повышается термическая стойкость и повышается стабильность электросопротивления получаемого электропроводного материала.Petroleum coke has a low ash content of less than 0.5 wt.%, Which reduces the risk of the formation of a melt (electrolyte) from the ash when it is heated, as well as when the electrically conductive material formed from it is heated; increases thermal stability and increases the stability of the electrical resistance of the resulting conductive material.
После термообработки нефтяного полукокса, летучие вещества удаляются, их содержание составляет не более 0,5%. В итоге - резко снижается его реакционная способность.After heat treatment of petroleum coke, volatiles are removed, their content is not more than 0.5%. As a result, its reactivity decreases sharply.
Аналогичными свойствами обладает высоко- или среднетемпературный пек: высокое содержание летучих веществ (более 50%), низкая зольность (менее 0,2%); низкое содержание летучих веществ после термообработки (менее 0,5%).High- or medium-temperature pitch has similar properties: high volatile matter content (more than 50%), low ash content (less than 0.2%); low volatiles after heat treatment (less than 0.5%).
Преимущества, связанные с использованием в заявляемом способе нефтяного полукокса или высокотемпературного или среднетемпературного пека, обусловлены также следующим.The advantages associated with the use in the present method of petroleum coke or high temperature or medium temperature pitch are also due to the following.
Как показали опыты, проведенные авторами, у всех углеродсодержащих материалов (это известный факт) с повышением температуры нагрева снижается их удельное электрическое сопротивление (фиг.1). Авторы сравнивали нефтяной кокс, среднетемпературный пек и криптол (дробленые углеродные электроды). На фиг 1 представлен график зависимости логарифма удельного электрического сопротивления материала от размера частиц при температурах 20°C и 1500°C. У всех этих материалов с повышением температуры нагрева снижается удельное электрическое сопротивление, однако, у нефтяного кокса (и совпадающего с ним по характеристикам среднетемпературного и высокотемпературного пека) скорость снижения удельного электрического сопротивления в два раза ниже, чем у криптола и у металлургического кокса (определяется расстоянием между графиками для соответствующих материалов при 20°C и при 1500°C).As shown by experiments by the authors, all carbon-containing materials (this is a known fact) with increasing heating temperature decreases their electrical resistivity (figure 1). The authors compared petroleum coke, medium temperature pitch, and cryptol (crushed carbon electrodes). Figure 1 presents a graph of the logarithm of the electrical resistivity of the material on particle size at temperatures of 20 ° C and 1500 ° C. For all these materials, the electrical resistivity decreases with increasing heating temperature, however, for petroleum coke (and the medium and high temperature pitch, which coincides with it in terms of characteristics), the rate of decrease in electrical resistivity is two times lower than for cryptol and metallurgical coke (determined by the distance between graphs for the respective materials at 20 ° C and at 1500 ° C).
Кроме того, для нефтяного кокса, полученного из нефтяного полукокса при его нагреве до температур выше 1000°C, а также для кокса, полученного из высоко- и среднетемпературного пека (характеристики совпадают), зависимость удельного электрического сопротивления от размера частиц носит менее выраженный характер, т.к. график имеет более пологий характер, чем у криптола. Более пологий характер графика означает, что требования к однородности фракций нефтяного полукокса не являются такими жесткими, как для криптола, у которого с изменением фракционного состава резко изменяется удельное электрическое сопротивление. Что обусловливает упрощение технологии получения углеродного электропроводного материала по сравнению с получением электропроводного материала на основе криптола.In addition, for petroleum coke obtained from petroleum coke when it is heated to temperatures above 1000 ° C, as well as for coke obtained from high and medium temperature pitch (the characteristics are the same), the dependence of the electrical resistivity on the particle size is less pronounced, because the chart is more gentle than cryptol. The flatter nature of the graph means that the requirements for the homogeneity of the petroleum coke fractions are not as stringent as for cryptol, in which the electrical resistivity changes sharply with a change in the fractional composition. Which leads to a simplification of the technology for producing carbon-based electrically conductive material in comparison with the production of electrically conductive material based on cryptol.
Однако использование в качестве электропроводного материала только одного нефтяного полукокса или пека (высокотемпературного или среднетемпературного) затруднительно, т.к. они обладают недостаточным электросопротивлением, вследствие этого, их использование в качестве источника высоких температур ограничено, т.к. для их нагрева потребуется специальные источники питания и более сложные системы управления.However, the use of only one petroleum coke or pitch (high-temperature or medium-temperature) as an electrically conductive material is difficult, because they have insufficient electrical resistance; as a result, their use as a source of high temperatures is limited, because their heating will require special power supplies and more sophisticated control systems.
Исходный углеродсодержащий материал смешивают с оксидом алюминия Al2O3, например, распространенным в природе (как глинозем или корунды), или получаемым промышленным способом в виде синтетического Al2O3. Оксид алюминия Al2O3 имеет температуру плавления tпл=2050°C, удельное электрическое сопротивление оксида алюминия составляет более 1012 Ом·см (патент РФ №2052910).The starting carbon-containing material is mixed with alumina Al 2 O 3 , for example, common in nature (such as alumina or corundum), or obtained industrially in the form of synthetic Al 2 O 3 . Alumina Al 2 O 3 has a melting point t PL = 2050 ° C, the specific electrical resistance of alumina is more than 10 12 Ohm · cm (RF patent No. 2052910).
В связи с высоким значением удельного электрического сопротивления оксида алюминия его использование в качестве электропроводного материала только одного оксида алюминия в промышленных целях (например, в печах сопротивления) невозможно, т.к. он представляет собой практически диэлектрик и потребуются значительные, очень высокие питающие напряжения, несовместимые с сетями.Due to the high specific electrical resistance of aluminum oxide, its use as an electrically conductive material of only one aluminum oxide for industrial purposes (for example, in resistance furnaces) is impossible, because it is practically a dielectric and significant, very high supply voltages that are incompatible with networks will be required.
Количество оксида алюминия определяется с учетом содержания летучих веществ в исходном углеродсожержащем материале. При нагреве из исходного углеродсодержащего материала удаляются летучие вещества, вследствие чего имеет место потеря массы исходного углеродсодержащего исходного материала, которую легко определить известными методами (например, путем взвешивания). С учетом потери массы исходного углеродсодержащего материала рассчитывается количество требуемого оксида алюминия.The amount of alumina is determined taking into account the content of volatile substances in the starting carbon-containing material. When heated, volatiles are removed from the carbon-containing starting material, as a result of which there is a loss of mass of the starting carbon-containing starting material, which can be easily determined by known methods (for example, by weighing). Given the weight loss of the starting carbon-containing material, the amount of alumina required is calculated.
Если содержание оксида алюминия будет менее 8%, будет иметь место недостаточное повышение удельного электросопротивления ниже требуемого для работы в печах сопротивления. Если количество оксида алюминия будет более 30%, то будет иметь место слишком высокое электрическое сопротивление, т.е. потребуется значительное напряжение питания и связанные с этим проблемы (оборудование, управление). Использование такого материала при стандартном напряжении электросети будет невозможно. Кроме того, при высоком содержании оксида алюминия будет снижаться прочность получаемого электропроводного материала, т.к. связывающим материалом является углеродсодержащий материал, поэтому, чем меньше углеродсодержащего материала, тем менее прочный каркас.If the content of aluminum oxide is less than 8%, there will be an insufficient increase in the electrical resistivity below that required for operation in resistance furnaces. If the amount of alumina is more than 30%, then there will be too high electrical resistance, i.e. significant power supply and related problems (equipment, control) will be required. The use of such material at standard mains voltage will not be possible. In addition, with a high content of alumina, the strength of the resulting electrically conductive material will decrease. the bonding material is a carbon-containing material, therefore, the smaller the carbon-containing material, the less durable the frame.
Следует отметить, что озоление материала может быть значительно устранено путем его выдержки в среде инертного газа (например, в аргоне) или в процессе термообработки, или после термообработки материала, или перед его использованием. Можно вместо выдержки в среде инертного газа обеспечить заполнение инертным газом порозного пространства электропроводного материала при его эксплуатации.It should be noted that the ashing of the material can be significantly eliminated by holding it in an inert gas medium (for example, argon) or in the heat treatment process, or after heat treatment of the material, or before using it. Instead of holding in an inert gas medium, it is possible to ensure that the inert gas fills the porous space of the electrically conductive material during its operation.
Таким образом, авторы предположили, что сочетание исходного углеродсодержащего материала (нефтяного полукокса или среднетемпературного или высокотемпературного пека) с содержанием летучих веществ более 14% и оксида алюминия позволит сочетать полезные качества обоих компонентов - высокое удельное электрическое сопротивление и высокую температуру плавления оксида алюминия при низкой реакционной способности углеродсодержащего материала, формирующего при термообработке прочный каркас получаемого электропроводного материала, а также повысить значение электрического сопротивления электропроводного материала до значений, позволяющих эффективно использовать его в промышленных целях при температурах до 2000°C, и обеспечить стабильность электросопротивления за счет снижения рисков перехода электропроводного материала с высоким электросопротивлением в материал с высокой электропроводностью за счет образования расплавов (электролита) при высоких температурах.Thus, the authors suggested that a combination of the initial carbon-containing material (petroleum coke or medium-temperature or high-temperature pitch) with a volatile matter content of more than 14% and aluminum oxide will allow us to combine the useful qualities of both components - high electrical resistivity and high melting point of aluminum oxide at low reaction the ability of a carbon-containing material, which forms a durable frame of the resulting electrically conductive material during heat treatment, as well as increase the value of the electrical resistance of the electrically conductive material to values that can be effectively used for industrial purposes at temperatures up to 2000 ° C, and ensure the stability of electrical resistance by reducing the risks of transition of electrically conductive material with high electrical resistance to a material with high electrical conductivity due to the formation of melts (electrolyte) high temperatures.
Исходное количество оксида алюминия определяют расчетным путем в зависимости от потерь массы исходного материала (зависящих от содержания летучих веществ в исходном углеродсодержащем материале) таким образом, чтобы количество оксида алюминия составляло 8-30% от общей массы конечного продукта (электропроводного материала). Оксид алюминия до температур 2050°C не плавится, следовательно, не будет определяющим образом влиять на изменение электросопротивления конечного материала.The initial amount of alumina is determined by calculation, depending on the weight loss of the starting material (depending on the volatiles content in the starting carbon-containing material) so that the amount of alumina is 8-30% of the total mass of the final product (electrically conductive material). Alumina does not melt to temperatures of 2050 ° C, therefore, it will not have a decisive effect on the change in the electrical resistance of the final material.
Кроме того, количество оксида алюминия определяют с учетом зависимости, приведенной на фиг.2, - зависимость логарифма электрического сопротивления процентного содержания оксида алюминия для разных классов полученного углеродсодержащего электропроводного материала. Поскольку зависимость логарифма удельного электрического сопротивления полученного электропроводного материала прямо пропорционально зависит от процентного содержания оксида алюминия, для потребителя будет несложно рассчитать количество оксида алюминия, необходимое для конкретных целей в зависимости от размера частиц электропроводного материала.In addition, the amount of aluminum oxide is determined taking into account the dependence shown in figure 2, the dependence of the logarithm of the electrical resistance of the percentage of aluminum oxide for different classes of the obtained carbon-containing conductive material. Since the dependence of the logarithm of the electrical resistivity of the obtained electrically conductive material is directly proportional to the percentage of alumina, it will not be difficult for a consumer to calculate the amount of alumina needed for specific purposes depending on the particle size of the electrically conductive material.
Количеством оксида алюминия и крупностью части материала можно корректировать электрическое сопротивление электропроводного материала в зависимости от его назначения.By the amount of aluminum oxide and the particle size of a part of the material, the electrical resistance of the electrically conductive material can be adjusted depending on its purpose.
Смесь исходного углеродсодержащего материала с оксидом алюминия коксуют при температурах не более 1500°C. В результате получается материал, обладающий высоким удельным электрическим сопротивлением и высокой термической стойкостью.A mixture of the starting carbon-containing material with alumina is coked at temperatures not exceeding 1500 ° C. The result is a material with a high electrical resistivity and high thermal resistance.
Перед нагревом смесь исходного углеродсодержащего материала с оксидом алюминия можно спрессовать, в случае, если требуется определенная форма получаемого электропроводного материала или повышенная прочность материла.Before heating, the mixture of the starting carbon-containing material with alumina can be compressed if a specific form of the obtained electrically conductive material or increased material strength is required.
В процессе нагрева до 1000°C углеродсодержащий исходный материал с содержанием летучих веществ не менее 14% (нефтяной полукокс, высоко- или среднетемпературный пек) переходит в пластическое состояние, а присутствующий в смеси оскид алюминия будет находиться в пластической массе в виде наполнителя. При дальнейшем повышении температуры (до 1500°C) происходят физико-химические процессы (потеря летучих веществ, изменение элементарного и молекулярного состава органической массы, графитация), сопровождающиеся спеканием и последующим коксованием и графитацией углеродистого вещества.When heated to 1000 ° C, a carbon-containing starting material with a volatile content of at least 14% (petroleum coke, high- or medium-temperature pitch) passes into the plastic state, and the aluminum oxide present in the mixture will be in the plastic mass in the form of a filler. With a further increase in temperature (up to 1500 ° C), physicochemical processes occur (loss of volatiles, changes in the elemental and molecular composition of organic matter, graphitization), accompanied by sintering and subsequent coking and graphitization of the carbonaceous substance.
Коксование до более высоких температур экономически нецелесообразно, т.к. в дальнейшем при эксплуатации полученного материала будет происходить его самопрокалка. Из этих же соображений нет необходимости в температурной выдержке смеси после ее нагрева.Coking to higher temperatures is not economically feasible. in the future, during the operation of the obtained material, its self-calcination will occur. For these reasons, there is no need for temperature exposure of the mixture after heating.
Полученный электропроводный материал имеет высокое удельное электрическое сопротивление, равное 15-180 Ом·см при 20°C, и 5-60 Ом·см при температурах выше 1500°C.The resulting electrically conductive material has a high electrical resistivity of 15-180 Ohm · cm at 20 ° C, and 5-60 Ohm · cm at temperatures above 1500 ° C.
Полученный материал дробят до фракций 2-10 мм (с учетом известных зависимостей, приведенных на фиг.2) с тем, чтобы обеспечить требуемое электросопротивление для конкретных целей.The resulting material is crushed to fractions of 2-10 mm (taking into account the known dependencies shown in figure 2) in order to provide the required electrical resistance for specific purposes.
Полученный углеродсодержащий электропроводный материал возможно применять в печах сопротивления или в других областях, где требуется обеспечение нагрева до температур 2000°C. Для каждой сферы применения используют различные фракции получаемого электропроводного материала.The obtained carbon-containing electrically conductive material can be used in resistance furnaces or in other areas where heating to temperatures of 2000 ° C is required. For each field of application, various fractions of the resulting electrically conductive material are used.
Таким образом, заявляемый способ получения углеродсодержащего электропроводного материала является простым, эффективным, обеспечивающим высокое стабильное электрическое сопротивление материала до температур 2000°C. Полученный заявляемым способом углеродсодержащий электропроводный материал может быть эффективно применен в печах сопротивления.Thus, the inventive method for producing a carbon-containing electrically conductive material is simple, effective, providing high stable electrical resistance of the material to temperatures of 2000 ° C. Obtained by the claimed method, carbon-containing conductive material can be effectively used in resistance furnaces.
На фиг.1 изображена зависимость логарифма удельного электрического сопротивления от размеров частиц углеродистых продуктов. График 1 - для криптола при 20°C; график 2 - для криптола при 1500°C; график 3 - для нефтяного кокса с содержанием летучих веществ 20% при 20°C; график 4 - для нефтяного кокса с содержанием летучих веществ 20% при 1500°C.Figure 1 shows the dependence of the logarithm of electrical resistivity on the particle size of carbon products. Chart 1 - for cryptol at 20 ° C; chart 2 - for cryptol at 1500 ° C; Chart 3 - for petroleum coke with a volatile content of 20% at 20 ° C; Schedule 4 - for petroleum coke with a volatile content of 20% at 1500 ° C.
На фиг.2 изображена зависимость логарифма удельного электрического сопротивления от содержания Al2O3. График 1 - для электропроводного материала, полученного заявляемым способом при размере частиц 1-3 мм; график 2 - для электропроводного материала, полученного заявляемым способом при размере частиц 3-5 мм.Figure 2 shows the dependence of the logarithm of electrical resistivity on the content of Al 2 O 3 . Schedule 1 - for electrically conductive material obtained by the claimed method with a particle size of 1-3 mm; schedule 2 - for conductive material obtained by the claimed method with a particle size of 3-5 mm
Заявляемый способ осуществляется следующим образом.The inventive method is as follows.
Пример 1.Example 1
Нефтяной полукокс с содержанием летучих веществ 20%, зольностью 0,15% и размером частиц 0-3 мм в количестве 9 кг и синтетический Al2O3 в количестве 1,25 кг после смешения подвергли термообработке до 1000°C. Получили электропроводный углеродистый продукт (кокс) с содержанием 15% Al2O3. Продукт подвергли мягкому последовательному дроблению на щековой дробилке и выделили путем рассева на ситах узкие классы: 1-3 мм и 3-5 мм с удельным электрическим сопротивлением соответственно 50 и 30 Ом·см при температуре 20°C. Величина удельного электросопротивления после нагрева до 1500°C составила соответственно 17 и 10 Ом·м для классов 1-3 и 3-5 мм. Полученные продукты пригодны для применения в электропечах сопротивления разных конструкций при стандартных сетевых параметрах тока и средств управления печами.An oil semicoke with a volatile content of 20%, an ash content of 0.15% and a particle size of 0-3 mm in an amount of 9 kg and synthetic Al 2 O 3 in an amount of 1.25 kg after mixing was subjected to heat treatment up to 1000 ° C. Got an electrically conductive carbon product (coke) with a content of 15% Al 2 O 3 . The product was subjected to soft successive crushing on a jaw crusher and narrow classes were separated by sieving on sieves: 1-3 mm and 3-5 mm with specific resistivity of 50 and 30 Ohm · cm, respectively, at a temperature of 20 ° C. The value of electrical resistivity after heating to 1500 ° C was 17 and 10 Ohm · m, respectively, for classes 1-3 and 3-5 mm. The resulting products are suitable for use in electric furnaces of resistance of various designs with standard network parameters of current and furnace controls.
Пример 2.Example 2
Высокотемпературный каменноугольный пек с температурой размягчения 145°C, выходом летучих веществ 51%, зольностью 0,15% в количестве 15 кг измельчали с образованием частиц менее 3 мм. Измельченный пек смешивали с 1,2 кг порошкового синтетического Al2O3 с размером частиц менее 0,5 мм. Смесь нагревали до температуры 1200°C, в результате был получен электропроводный материал - пековый кокс в количестве 8,7 кг с содержанием 14% Al2O3. Полученный материал подвергли дроблению и классификации. Фракции 1-3 мм имели удельное электросопротивление 45 Ом·см при 20°C, фракции 3-5 м имели удельное электросопротивление 28 Ом·см также при 20°C. Фракции подвергли нагреву до 1500°C, после чего удельное электросопротивление фракции 1-3 мм составило 15 Ом·см, а фракции 3-5 мм составило 9,5 Ом·см. Полученный материал пригоден для использования в печах сопротивления.High-temperature coal tar pitch with a softening point of 145 ° C, a yield of volatiles of 51%, an ash content of 0.15% in an amount of 15 kg was ground to form particles less than 3 mm. The ground pitch was mixed with 1.2 kg of synthetic synthetic Al 2 O 3 powder with a particle size of less than 0.5 mm. The mixture was heated to a temperature of 1200 ° C, as a result, an electrically conductive material was obtained - pitch coke in an amount of 8.7 kg with a content of 14% Al 2 O 3 . The resulting material was subjected to crushing and classification. Fractions of 1-3 mm had a specific electrical resistance of 45 Ohm · cm at 20 ° C, fractions of 3-5 m had a specific electrical resistance of 28 Ohm · cm also at 20 ° C. The fractions were heated to 1500 ° C, after which the resistivity of the 1-3 mm fraction was 15 Ohm · cm, and the fraction of 3-5 mm was 9.5 Ohm · cm. The resulting material is suitable for use in resistance furnaces.
Пример 3. Нефтяной полукокс по примеру 1 в количестве 9 кг и 2,4 кг синтетического Al2O3 подготовили и осуществили термоподготовку подобно примеру 1. Полученный электропроводный материал содержал 24,9% Al2O3. После дробления на фракции 103 мм и 3-5 мм измерили их удельное электросопротивление. Фракции 1-3 мм имели удельное электросопротивление 120 Ом·см при 20°C и 41,0 Ом·см при 1500°C, фракции 3-5 мм имели удельное электросопротивление 72,0 Ом·см при 20°C и 24,5 Ом·см при 1500°C.Example 3. The oil semi-coke according to example 1 in the amount of 9 kg and 2.4 kg of synthetic Al 2 O 3 was prepared and heat treated similarly to example 1. The resulting electrically conductive material contained 24.9% Al 2 O 3 . After crushing into fractions of 103 mm and 3-5 mm, their electrical resistivity was measured. Fractions 1-3 mm had a resistivity of 120 Ohm · cm at 20 ° C and 41.0 Ohm · cm at 1500 ° C, fractions of 3-5 mm had a resistivity of 72.0 Ohm cm at 20 ° C and 24.5 Ohm · cm at 1500 ° C.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014110002/07A RU2544833C1 (en) | 2014-03-14 | 2014-03-14 | Method of producing carbon-containing electroconductive material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014110002/07A RU2544833C1 (en) | 2014-03-14 | 2014-03-14 | Method of producing carbon-containing electroconductive material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2544833C1 true RU2544833C1 (en) | 2015-03-20 |
Family
ID=53290772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014110002/07A RU2544833C1 (en) | 2014-03-14 | 2014-03-14 | Method of producing carbon-containing electroconductive material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2544833C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU39283A1 (en) * | 1932-08-07 | 1934-10-31 | П.Д. Балашов | Electric oven |
| SU58784A1 (en) * | 1939-04-28 | 1940-11-30 | Г.Я. Песензон | Cryptol Oven |
| SU608271A1 (en) * | 1976-01-29 | 1978-05-25 | Предприятие П/Я В-8857 | Method of manufacturing current-conducting material for heaters |
| RU2060936C1 (en) * | 1993-01-06 | 1996-05-27 | Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе | Method for production of crystalline silicium |
| EP1260882B1 (en) * | 2000-02-17 | 2008-11-12 | Institut Fiziki Tverdogo Tela Rossiiskoi Akademii Nauk | "refsicoat" heat resistant material and high-temperature electric heaters using said material |
| EP2262346A1 (en) * | 2009-06-10 | 2010-12-15 | Nexans | Use of oxide ceramic materials or metal ceramic compounds for electrical applications likes heaters |
| RU119969U1 (en) * | 2012-04-11 | 2012-08-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (ОАО "НИИЭМ") | FLEXIBLE ELECTRIC HEATER |
-
2014
- 2014-03-14 RU RU2014110002/07A patent/RU2544833C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU39283A1 (en) * | 1932-08-07 | 1934-10-31 | П.Д. Балашов | Electric oven |
| SU58784A1 (en) * | 1939-04-28 | 1940-11-30 | Г.Я. Песензон | Cryptol Oven |
| SU608271A1 (en) * | 1976-01-29 | 1978-05-25 | Предприятие П/Я В-8857 | Method of manufacturing current-conducting material for heaters |
| RU2060936C1 (en) * | 1993-01-06 | 1996-05-27 | Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе | Method for production of crystalline silicium |
| EP1260882B1 (en) * | 2000-02-17 | 2008-11-12 | Institut Fiziki Tverdogo Tela Rossiiskoi Akademii Nauk | "refsicoat" heat resistant material and high-temperature electric heaters using said material |
| EP2262346A1 (en) * | 2009-06-10 | 2010-12-15 | Nexans | Use of oxide ceramic materials or metal ceramic compounds for electrical applications likes heaters |
| RU119969U1 (en) * | 2012-04-11 | 2012-08-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (ОАО "НИИЭМ") | FLEXIBLE ELECTRIC HEATER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6230944B2 (en) | Vertical graphitization furnace and method for producing graphite | |
| CN102203007B (en) | Process for the production and treatment of graphite powders | |
| JP6230945B2 (en) | Two-stage heating type vertical graphitization furnace and method for producing graphite | |
| JP6215112B2 (en) | Two-stage heating type vertical graphitization furnace using high frequency and method for producing graphite | |
| RU2546268C2 (en) | Carbon article, method of producing carbon article and use thereof | |
| WO2006000276A1 (en) | Graphite electrode for electrothermic reduction furnaces, electrode column, and method of producing graphite electrodes | |
| CN103121671A (en) | Preparation method of isostatic pressing formed graphite | |
| CN103796366A (en) | Airtight electrode paste and manufacturing method thereof | |
| JP6621603B2 (en) | Carbonaceous particle heat treatment apparatus and method | |
| RU2544833C1 (en) | Method of producing carbon-containing electroconductive material | |
| JP6895982B2 (en) | Catalytic additive for coke derived from petroleum or coal | |
| KR20140085718A (en) | Method for purifying impurities from Tar or Pitch and apparatus thereof | |
| WO2021181905A1 (en) | Method for producing impregnated pitch | |
| CN113658740B (en) | Novel carbon composite material and preparation method of electrode paste | |
| US9546113B2 (en) | High porosity/low permeability graphite bodies and process for the production thereof | |
| KR20140116019A (en) | A method of producing graphite material | |
| WO2023139287A1 (en) | Improved thermoplastic carbon precursor material for application in coating, binding, and impregnation processes for the manufacturing of electrodes for steel and aluminum production and batteries. | |
| CN106986646A (en) | A kind of oxidation-resistant graphite electrode | |
| RU2385290C2 (en) | Method of graphite production | |
| JP2017084660A (en) | Method for manufacturing carbon material for negative electrode of power storage device, and carbon material for negative electrode of power storage device | |
| JPH05229810A (en) | Production of isotropic high density graphite material | |
| Castonguay et al. | Effect of raw material properties and processing methods on electrode behaviour | |
| JP2024514538A (en) | Improved pitch products and processes for their preparation and use | |
| SU749937A1 (en) | Bottom mass | |
| JP2015218219A (en) | Method for manufacturing binder pitch |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170315 |