DE1018347B - Process for the production of carbon and graphite molded bodies, such as electrodes - Google Patents

Process for the production of carbon and graphite molded bodies, such as electrodes

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DE1018347B
DE1018347B DEF19461A DEF0019461A DE1018347B DE 1018347 B DE1018347 B DE 1018347B DE F19461 A DEF19461 A DE F19461A DE F0019461 A DEF0019461 A DE F0019461A DE 1018347 B DE1018347 B DE 1018347B
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Germany
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carbon
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binder
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Dr Otto Peter
Dr Karl-Wilhelm-Friedric Etzel
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Hoechst AG
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Hoechst AG
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J19/00Details of vacuum tubes of the types covered by group H01J21/00
    • H01J19/28Non-electron-emitting electrodes; Screens
    • H01J19/30Non-electron-emitting electrodes; Screens characterised by the material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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Description

Verfahren zur Herstellung von Kohle-und Graphitformkörpern, wie Elektroden Bei der Herstellung von Kohle- und Graphitformkörpern" wie Elektroden, geht man. bekanntlich von Mischungen aus, die neben Koks auch Bindemittel enthalten. Die Mitverwendung solcher Bindemitteil, die flüssige und plastische Koh.lenstoffverbindungen enthalten, erfolgt, um bei dem anschließenden Preßvorgang die Formgebung zu ermöglichen. Während des Brennens tritt eine Zersetzung dieser Bindemittel ein, die einen Koksrückstand hinterläßt und zur Entstehung von mehr oder weniger großen Poren Anlaß gibt. Neben der Güte der Benetzung beim Mischen, der festen Kokssubstanz und dem Bindemittel ist für die Festigkeit des Gefüges der Formköxper die Menge des. bei der Zersetzung des Bindemittels entstehenden Kokseis von wesentlicher Bedeutung. Es ist bekannt, die durch thermische Zersetzung des Bindemittels entstehende Koksmenge dadurch zu erhöhen., d.aß durch kondensierend oder polymerisierend wirkende Zusätze von Metallhalogeniden der Harzgehalt von Pech heraufgesetzt wird. Es tritt hierbei jedoch gleichzeitig eine Erhöhung der Viskosität des Peches ein, die sich. oftmals für die Verarbeitung der noch plastischen Elektro-denmischung nachteilig erwiesen hat.Process for the production of carbon and graphite moldings, such as electrodes In the production of carbon and graphite moldings "like electrodes, one goes. as is known, from mixtures which contain not only coke but also binders. The co-use those binding parts that contain liquid and plastic carbon compounds, takes place in order to enable the shaping in the subsequent pressing process. While During the burning process, these binders decompose and form a coke residue leaves behind and gives rise to the formation of more or less large pores. Next to the quality of the wetting during mixing, the solid coke substance and the binder is for the strength of the structure of the molded body the amount of. during decomposition the resulting coke ice is essential. It is known, the amount of coke produced by thermal decomposition of the binder increases Increase., d.aß by condensing or polymerizing additives of metal halides the resin content of pitch is increased. However, it occurs at the same time an increase in the viscosity of the pitch, which is. often for processing the still plastic electrode mix has proven disadvantageous.

Es wird nun ein Verfahren zur Herstellung von Kohle- und Graphitformkörpern, wie Elektroden, vorgeschlagen, bei welchem unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile eine Vermehrung der Koksabscheidung aus dem Bindemittel beim Brennen erzielt wird. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß als Ausgangsmateria;1 Bindemittel-Kokspulver-Mischungen verwendet werden,, die Metalle der VIII. Gruppe, wie z. B. Eisen, Kobalt und. Nickel, oder Metalle bzw. MetaIloide der III. und IV. Gruppe, wie z. B. Aluminium, Bor, Silicium, oder Ca,rbide, wie z. B. Borcarbid, Eisencarbid, enthalten. Es können gegebenenfalls auch mehrere der vorgenannten Stoffe anwesend sein. Wesentlich ist, daß die Stoffe in feinverteiltem, zweckmäßig in sogar feinstverteiltem Zustand in dem Ausgangsmaterial vorliegen. Insbesondere haben sich: Korngrößen von, etwa 100 #t und darunter als brauchbar erwiesen, vorzugsweise solche von 40 #t und darunter. Es hat sich gezeigt, daß man, mit Zusatzmengen bis zu etwa 5 %., bezogen auf Trockengut, eine technisch einwandfreie Vermehrung der Koksausbeute des Bindemittels erreichen kann. Es ist aber insbesondere auch aus wirtschaftlichen Erwägunr gen durchaus möglich, die Stoffe in Mengen zwischen etwa 0,511/o und etwa 31/9, bezogen. auf Trockengut, zuzusetzen.. Mit besonders vorteilhaften. Ergebnissen kann man, wie sich herausgestellt hat, das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren anwenden, wenn :man in den. Ausgangsmischungen Kokssorten verwendet, die praktisch frei von einem Schwefelgehalt sind.A method is now proposed for the production of carbon and graphite shaped bodies, such as electrodes, in which, while avoiding the disadvantages indicated, an increase in the deposition of coke from the binder is achieved during firing. According to the invention, this is achieved in that the starting materials used are 1 binder-coke powder mixtures, the metals of Group VIII, such as. B. iron, cobalt and. Nickel, or metals or metalloids of III. and IV. group, e.g. B. aluminum, boron, silicon, or Ca, rbide, such as. B. boron carbide, iron carbide. If necessary, several of the aforementioned substances can also be present. It is essential that the substances are present in the starting material in a finely divided, expediently even very finely divided state. In particular: Grain sizes of about 100 #t and below have proven to be useful, preferably those of 40 #t and below. It has been shown that, with additional amounts of up to about 5%, based on the dry material, a technically flawless increase in the coke yield of the binder can be achieved. However, it is entirely possible, in particular for economic reasons, to purchase the substances in amounts between about 0.511 / o and about 31/9 . on dry goods, add .. With particularly advantageous. It has been found that the method proposed according to the invention can be applied to results if: one is in the. Starting mixtures used coke types that are practically free from sulfur content.

Die Zufügung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Stoffe kann in verschiedener Weise erfolgen. So, kann der Zusatzstoff beispielsweise dem Bindemittel vor dem Vermischen mit dem Kokspulver zugegeben werden. Es kann aber auch zu der festen Komponente der Mischung zugegeben werden.. Ferner kann, die Zugabe auch in das Bindemittel-Koks-Gemisch entweder in körnigem Zustand oder nach bereits erfolgter P lastifizierung der Mischung erfolgen.The substances proposed according to the invention can be added in various ways Way. So, the additive can, for example, the binder before Mixing with the coke powder can be added. But it can also become the fixed Component of the mixture can be added .. Furthermore, the addition can also be in the binder-coke mixture either in a granular state or after the mixture has already been plastified take place.

Aus der folgenden Tabelle ist die Erhöhung der Koksausbeute aus einem als Bindemittel verwendeten Weichpech bei Zusatz verschiedener Stoffe gemäß der Erfindung zu entnehmen.From the table below is the increase in coke yield from one Soft pitch used as a binder with the addition of various substances according to the Invention to be found.

Menge der Zusatzstoffe (Korngröße: unter 40 #t) in Prozent, bezogen auf Trockengut 1 011/0 0,90/0 1 3,00/0 Eisen .................. 40a8 42,6 47,1 Aluminium ............ 40,8 42,0 46,9 Silicium ............... 40',8 41,72 42,2 Bor .................... 40,8 42,1 45,5 Bo@rcarb,i.d .............. 40,8 42,3 45,5 Die Erhöhung der beim Brennen aus dem Bindemittel entstehenden Koksmenge, die durch die Zusätze gemäß der Erfindung bewirkt wird, bedingt eine Verstärkung bzw. Vermehrung der Bindemittel-Koks-Brücken zwischen den einzelnen. Kokskörnungen der Formkörper. Dadurch ergibt sich für diese Formkörper eine: Steigerung der Dichte, der Oxydationsbeständigkent, der elektrischen- und der thermischen Leitfähigkeit sowie der mechanischen Festigkeit. Aus den folgenden Beispielen ist die Wirkung der verschiedenen Zusätze im einzelnen ersichtlich. Beispiel 1 Wirkung von Aluminium auf die Eigenschaften. einer gestampften Elektrode Raumgewicht Porenvolumen Druckfestigkeit Koksausbeute grüne Kohle gebrannte Kohle % kgl,cm% °/0 Vergleichskohle ohne Zusatz : ...... 1,63 1,57 17,2 360 57,0 Mit Zusartz von 1%, AI-Pulver (Korn; größe unter 40 [,), bezögen auf - Trockengut ..................... 1,66 1,58 16,3 391,5 68,7 Beispiel 2 Wirkung von Borcarbid auf blockgepreßte Kohleformkörper (45 mm Durchmesser, 450 mm lang) Abbrand Ausbeute an der Luft Raumgewicht Porenvolumen Druckfestigkeit an Bindemittel- aooc C@ gebrannte Kohle koks 8 Stunden % kg/cm2 ";o °/o Ohne Zusatz..................... . . 1,53 22,0 333 51 74 1% Borcarbid (Kerngröße unter 40 #L), bezogen auf Trockengut ... 1,57 19,0 453 66 11 Beispiel 3 Wirkung von Borcarbid auf Stäbe 43 mm Durchmesser, 1000 mm lang, auf der Strangpresse hergestellt Ausbeute Abbrand gebrannte Raumgewicht Kohle Porenvolumen Biege- Festigkeit Druck- an Bindemittel- koks an 8 S der 0ondn Luft e' kgi cm °/o 'llo °/o Ohne Zusatz 1,56 21,3 186 536 58,0 59;0 10/a Borcarbid (Korn- größe, unter 40 11), bezogen auf Trok- kengut :........... 1,59 18,5 235 634 64;0 3,5 Aus den vorstehenden Beispielen, ergibt sich, daß durch die Zusatzstoffe ein. Ansteigen, der Raumgewichte- `grüner und gebrannter Kohlen erfolgt, womit eine Verringerung des Porenvolumens verbunden ist. Es zeigt sich weiterhin, daß eine wesentliche Erhöhung der mechanischen Festigkeit in Abhängigkeit von der stark vermehrten Koksausbeute eintritt. Die bei gebrannten, Kohlen. erzielte: Gefügeverbesserung wirkt sich günstig nach, dem Graphitieren der gebrannten Formkörper aus.Amount of additives (grain size: less than 40 #t) in percent, based on dry goods 1 011/0 0.90 / 0 1 3.00 / 0 Iron .................. 40a8 42.6 47.1 Aluminum ............ 40.8 42.0 46.9 Silicon ............... 40 ', 8 41.72 42.2 Boron .................... 40.8 42.1 45.5 Bo @ rcarb, id .............. 40.8 42.3 45.5 The increase in the amount of coke arising from the binder during burning, which is brought about by the additives according to the invention, causes a reinforcement or increase in the binder-coke bridges between the individual. Coke grains of the shaped bodies. This results in an increase in density, resistance to oxidation, electrical and thermal conductivity and mechanical strength for these molded bodies. The effects of the various additives can be seen in detail from the following examples. Example 1 Effect of aluminum on properties. a stamped electrode Volume weight Pore volume Compressive strength Coke yield green coal burned coal% kgl, cm% ° / 0 Comparative coal without additive: ...... 1.63 1.57 17.2 360 57.0 With addition of 1%, Al powder (grain; size under 40 [,), refer to - Dry goods ..................... 1.66 1.58 16.3 391.5 68.7 Example 2 Effect of boron carbide on molded carbon bodies (45 mm diameter, 450 mm long) Burn-off Yield in air Volume weight Pore volume Compressive strength on binder- aooc C @ Burned coal coke 8 hours % kg / cm2 "; o ° / o Without addition ...................... . 1.53 22.0 333 51 74 1% boron carbide (core size below 40 #L), related to dry goods ... 1.57 19.0 453 66 11 Example 3 Effect of boron carbide on rods 43 mm in diameter, 1000 mm long, produced on the extruder Yield burnup burned density coal pore volume flexural strength pressure on binder coke on 8 S of 0ondn air e ' kgi cm ° / o 'llo ° / o Without addition 1.56 21.3 186 536 58.0 59; 0 10 / a boron carbide (grain size, under 40 11), based on dry kengut: ........... 1.59 18.5 235 634 64; 0 3.5 From the above examples, it can be seen that the additives give a. Increase, the density of green and burned coals takes place, which is associated with a decrease in pore volume. It can also be seen that there is a substantial increase in mechanical strength as a function of the greatly increased coke yield. The ones with burned coals. Achieved: structural improvement has a beneficial effect after the graphitization of the fired moldings.

Die Verwendung- von Borcarbid im Rahmen der vorliegenden. Erfindung empfiehlt sich insbesondere für Heizelemente aus Graphit, da bei Verwendung dieses Stoffes am zuverlässigsten eine Abbrandve:rminderung eintritt.The use of boron carbide in the context of the present. invention is particularly recommended for heating elements made of graphite, since when using this The most reliable result is a reduction in combustion.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren, zur Herstellung von Kohle- und Graphitformkärpern, wie Kohleelektroden, unter Verwendung von zweckmäßig schwefelfreien Bindemittel-Kokspulver-Mischungen als Ausgangsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangsmaterial verwendest wird, welches. Metalle der VIII. Gruppe oder Metalle bzw. Metalloide der III. und IV. Gruppe oder Carbide in, feinverteiltem 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Ausgangsmaterial vorhandenen Stoffe in Korngrößen von etwa 100 w und darunter, vorzugsweise in solchen von 40 [t und darunter, vorliegen. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial die zugesetzten Stoffe in Mengen, bis zu etwa 511/9, vorzugsweise in solchen zwischen etwa. 0;5 und 3 %, bezogen auf Trockengut, enthält. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zuzusetzenden Stoffe dem Bindemittel vor dem Zusammenbringen der Mischungsbestandteile beigefügt werden-. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zuzusetzenden Stoffe der Trockenkomponenten vor dem Zusammenbringen der Mischungsbestandteile beigefügt werden. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zuzusetzenden Stoffe während des Mischprozesses der plastischen oder noch körnigen Mischung beigefügt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 666 039, 825 670.PATENT CLAIMS 1. Process for the production of carbon and graphite molded bodies, such as carbon electrodes, using suitably sulfur-free binder-coke powder mixtures as a starting material, characterized in that a starting material is used will which. Metals of group VIII or metals or metalloids of group III. and IV. Group or carbides in, finely divided 2. Process according to claim 1, characterized in that characterized in that the substances present in the starting material have grain sizes of about 100 w and below, preferably 40 [t and below. 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the starting material the added substances in amounts up to about 511/9, preferably between approximately. Contains 0; 5 and 3%, based on dry material. 4. The method of claim 1 to 3, characterized in that the substances to be added before the binder to be added to the bringing together of the mixture components. 5. Procedure according to Claims 1 to 3, characterized in that the substances to be added are the dry components be added before the mixture components are brought together. 6. Procedure according to claim 1 to 3, characterized in that the substances to be added during of the mixing process of the plastic or granular mixture. Considered publications: German Patent Specifications No. 666 039, 825 670.
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Cited By (2)

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DE1256138B (en) * 1963-01-11 1967-12-07 Sigri Elektrographit Gmbh Process for the production of carbon molded bodies containing carbide
DE1671175B1 (en) * 1966-01-11 1972-05-25 British Steel Corp METHOD OF MANUFACTURING COMPONENTS OF CARBON

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DE825670C (en) * 1949-06-22 1951-12-20 Chem Fab Griesheim Process for the improvement of molded bodies made from burned coal

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