DE1592856A1 - Verfahren zur Umwandlung von vorwiegend kohlenstoffhaltigem,pulverfoermigem Material in im wesentlichen kolloidale Kohlenstoffteilchen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE J P 928 5 Q

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHDNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

Köln, den 11.11.1967 EL/Ax

Oabot Corporation,

125 High Street, Boaton, Massachusetts 02110 (U.S.A.).

Verfahren zur Umwandlung von vorwiegend kohlenstoffhaltigem, pulverförmiger!] Material in im wesentlichen kolloidale Koh-

lenstoffteilchen

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur direkten Umwandlung von gröberen, roheren Formen von Kohlenstoff, z.B. Koks, in Ruß oder von verhältnismäßig groben Rußen von minderer Qualität in feinere, hochwertigere Ruße.

Ruß wird großtechnisch durch thermische Zersetzung von kohlenstoffhaltigen Materialien, die gewöhnlich im wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen bestehen, hergestellt. Die Zersetzung des kohlenstoffhaltigen Materials kann naoh verschiedenen Verfahren erfolgen, z.B. durch Zersetzung mit einer offenen Flamme (Impingement oder Channel), durch Zersetzung mit einer eingeschlossenen direkten Flamme, durch beheizte Oberflächen (Thermalverfahren) oder duroh Detonation •bzw, mit Hilfe von Verbrennungsmasohinen (Motoren oder energieverbrauohende Systeme) usw* Bei den genannten Verfahren liegen die Zersetzungstemperaturen selten über 165O⁰O. Die Grundeigenschaften eines Rußes und damit seine Eignung für bestimmte Zwecke hängen in hohem Maße von dem jeweiligen Herstellungsverfahren ab· Beispielsweise sind Ghannel-Ruße, die in Gegenwart von Luft bei Temperaturen von etwa 1150⁰O hergestellt werden, gewöhnlioh duroh eine große Oberfläche, geringe Struktur, hohen Gehalt an flüch-

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tigen Bestandteilen und niedrigen Pg-Wert gekennzeichnet. Sie eignen sich "besonders als färbende Mittel und als Verstärkerfüllstoff in Naturkautschuk· Andererseits können Ruße, die in einer geschlossenen Umwandiungszone bei Temperaturen Von etwa 139O⁰C hergestellt werden, z.B. nach dem Furnace-Verfahren, mit Teilchengrößen hergestellt werden, die über einen weiten Bereich genau einstellbar sind. Diese Ruße eignen sich daher als Füllstoffe für die verschiedensten Kunstkautschuke und Kunststoffe. Angesichts der vielen bekannten Anwendungsmöglichkeiten für Ruße als feinteilige Füllstoffe und/oder Pigmente ist es offensichtlich, daß jedes Verfahren, das die gleichmäßige Herstellung von hochwertigen Rußen mit erwünschten Eigenschaften ermöglicht, ein erheblicher technischer Fortschritt sein würde.

Das Verfahren gemäß der Erfindung hat zwei besonders wichtige Vorteile: 1) Es ermöglicht die Umwandlung von verhältnismäßig billigen kohlenstoffhaltigen Materialien in Kohlenstofformen von stark erhöhtem Wert. 2) Es ermöglicht die Umwandlung von bereits wertvollem Material, z.B. Ruß, in feinere, hochwertigere Ruße, deren Kristallinitat über einen ungewöhnlich weiten Bereich einstellbar ist·

Zu den Rohstoffen, die sich für die Umwandlung in Ruße nach dem Verfahren gemäß der Erfindung eignen, gehören die verschiedensten gemahlenen oder feinteiligen Kolcse, Hartkohlen, gewisse Holzkohlen und die verschiedenen, verhältnismäßig groben bekannten Ruße·

Jeder Kohlenstoff ist wenigstens in einem gewissen Grade kristallin, d.h. das Teilchen besteht aus Eristalliten von endlichen Abmessungen, die wenigstens einen gewissen Ordnungsgrad aufweisen. Je amorpher ein Kohlenstoffteilohen ist, umso stärker fehlt jedoch eine dreidimensional· Ordnung in den Kristallitebenen zueinander. Je höher di· Kristallinitat, um so geordneter ist die Anordnung der Kristallite· HIr Vergleichszwecke wird Graphit nachstehend als tOO^ig kristallin angesehen. Bei der Röntgenuntersuchung zeigt Graphit

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viele Absorptionspeaks, die deutlich abgegrenzt sind. Bei den weniger kristallinen Formen wird die Begrenzung dieser Peaks jedoch weniger scharf, und ihre Zahl wird geringer. Beispielsweise ist es bekannt, daß die meisten Ruße überwiegend amorph sind, da die wenigen Peaks, die das Röntgenbeugungsbild zeigt, ziemlich breit und verschwommen sind. Einige dieser Peaks entsprechen jedoch ziemlich genau denjenigen von Graphit und zeigen eine echte Verwandtschaft mit gewissen Erscheinungsformen der Graphitstruktur. Biscoe und Warren analysierten quantitativ die Röntgenbeug ungsMlder von Graphit und verschiedenen Rußen und kamen in ihrem Artikeliri¹ Journal of Applied Physics" ^3, Nr.6, Seite 364-371 (1942) zu der Schlußfolgerung, daß Ruße kleine Xristallitbündel von flachen oder plättchenartigen Schichten von Kohlenstoff ähnlich denjenigen, aus denen Graphit besteht, enthalten, daß aber die relativen Dimensionen dieser Bündel und der Grad der dreidimensional geordneten Orientierung zwischen den Bündeln beide in Rußen entschieden geringer waren. Ferner zeigte der Artikel von Biscoe und Warren, daß durch Erhitzen der Ruße auf hohe Temperaturen die Abmessungen dieser Kristallitbündel größer zu werden pflegen und die Orientierung der Bündel zueinander gleichmäßiger zu werden pflegt.

Den meisten Bemühungen, die auf die Einstellung der Kristallini tat von Rußen gerichtet waren, lag somit das Prinzip zu Grunde, daß der gebildete Ruß umso amorpher ist, je niedriger die Temperatur ist, bei der der Ruß erzeugt wird und umgekehrt· Obwohl dieses Prinzip allgemein gültig ist, war es bisher absolut unmöglich, Ruße herzustellen, die wenig oder keine graphitischen Kristallitbündel und Röntgenbeugungsbilder zeigen. Beispielsweise gelten Channel-Ruße, · die keiner Wärmebehandlung unterworfen worden sind, normalerweise als am stärksten amorph von allen bekannten Rußen. Die Kristallinität dieser Ruße, gemessen durch Vergleichsdimensionen der Kristallitbündel, erweist sich jedoch selten als geringer als 15# der reinen Graphitbezugs-

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probe.,, wenn die Bestimmung nach der Röntgenbeugungsmethode von Biscoe und Warren vorgenommen wird_e Die Ruße mit der höchsten Kristallinitat, die nach dem Stand der Technik direkt herstellbar sind, sind die Acetylenruße mit einem Kristallinitätswert von 30'/o, "bezogen auf Graphit,

Gemäß der Erfindung werden jedoch Ruße kontinuierlich hergestellt, die unmittelbar nach der Bildung eine Kristallinität bis zu 509ε oder unter 10$ aufweisen.

Hauptgegenstand der Erfindung ist demgemäß ein neues kontinuierliches Verfahren für die direkte Herstellung von entweder ungewöhnlich amorphen oder hochkristallinen Rußen.

In der Abbildung ist als Längsschnitt schematisch ein Plasmabrenner dargestellt, der sich für das Verfahren gemäß der Erfindung eignet.

Gemäß der Erfindung wurde gefunden, daß hochkristalline Ruße hergestellt werden können, wenn in eine thermische Plasmazone ein im wesentlichen aus Kohlenstoff bestehendes Pulver eingeführt wird und die gebildeten Kohlenstoffdämpfe unter Ausschluß wesentlicher Mengen von Elementen außer solchen, die relativ inert.gegenüber Kohlenstoff sind, gekühlt und zu festen Kohlenstoffteilchen kondensiert werden, während ungewöhnlich amorphe Ruße bei dem gleichen Verfahren gebildet werden, bei dem jedoch zusätzlich Chlor-oder Bromgas in die Kohlenstoffdämpfe eingeführt werden, bevor diese soweit abgekühlt sind, daß sie feste Kohlenstoffteilchen bilden.

Ein thermisches Plasma kann für die Zwecke der Erfindung allgemein als der Zustand definiert werden, der sich einstellt, wenn einem Gas unter einem Druck von wenigstens etwa 1 Atmosphäre so viel Energie verliehen wird, daß wenigstens etwa 105ε des Gases im ionisierten Zustand gehalten werden. Es gibt verschiedene Methoden, die zur Bildung eines thermischen Plasmas geeignet sind. Am häufigsten.

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im 5 —

ist das in Wechselstrom- oder Gleichstrom-Plasmabrennern angewendete Verfahren, "bei dem ein elektrisch gezündeter Lichtbogen zwischen zwei Elektroden gebildet wird, von denen eine mit einer Öffnung versehen ist. Ein geeignetes Gas wird am Lichfbogen vor "beigeführt. In und um diesen Lichfbogen bildet sich ein Plasma, das durch die Öffnung nach außen gerichtet wird.

Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines geeigneten thermischen Plasmas ist die "elektrodenlose Entladungsmethode". Bei dieser Methode wird ein thermisches Plasma gebildet, indem ein geeignetes Gas innerhalb eines induzierten Feldes, das durch einen Hochfrequenzstrom gebildet wird, auf Ionisierungstemperaturen erhitzt wird. Durch Einschließung der Ionisierungszone und kontinuierliche Zufuhr des Gases zur Ionisierungszone ergibt sich ein Brennereffekt. Im allgemeinen werden Frequenzen von etwa 0,4 bis etwa 1000MHz bei Ausgangsleistungen von mehr als etwa 2 kW verwendet. Nähere Einzelheiten über die Plasmabildung durch induktive Erhitzung mit Hochfrequenzstrom finden sich in der Arbeit von Reed "Plasma Torches", International Science and Technology, Juni 1962, S.42-48.

Für die Zwecke der Erfindung besonders geeignete Plasmagasmedien sind die einatomigen Elemente der Gruppe VIII des Periodischen Systems. Diese Elemente zeichnen sich dadurch aus, daß sie allgemein chemisch inert und mit Kohlenstoff nicht reaktionsfähig sind. Dies sind erwünschte Eigenschaften für das Verfahren gemäß der Erfindung. Ein besonders gut geeigneter Brennstoff ist Argon, weil es im Vergleich zu anderen Elementen der Gruppe 8 ein verhältnismäßig niedriges Ionisationspotential hat. Wenn jedoch andere Elemente der Gruppe VIII verwendet werden sollen, z.B. Neon, Helium oder Xenon, ist es vorteilhaft, Argon als "Zündplasma" zu verwenden und anschließend den gewünsohten Brennstoff, der das höhere Ionisationspontentlal hat, in

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die Ionisationszone einzuführen. Auch andere verhältnismäßig inerte Gase einschließlich des zweiatomigen Stickstoffs können verwendet werden»

Allgemein kann jedes verhältnismäßig reine Kohlepulver als Einsatzmaterial verwendet werden. Beispielsweise sind reguläre, verhältnismäßig grobe Ruße, z.B. Gasruße, Furnace-Ruße und Thermalruße, ideale Rohstoffe. Weitere verhältnismäßig reine Kohlenstoffpulver, die normalerweise geeignet sind, sind Gaskoks, ölkoks, Anthrazitkohle u.dgl. Es ist zu bemerken, daß die Anwesenheit wesentlicher Mengen anderer Elemente im Einsatzmaterial, die mit Kohlenstoffatomen reagieren, z.B. Sauerstoff, Schwefel und Wasserstoff, nach Möglichkeit zu vermeiden Ast. Die Anwesenheit dieser Elemente in Mengen von mehr als etwa 5 bis 10 Gew.-$ im zugeführten Kohlenstoffpulver kann zu wesentlich schlechteren Rußausbeuten sowie zu verringerter Gewinnung von Halogenen führen, die als Nebenprodukt gebildet werden, wenn Chlor oder Brom zur Begünstigung der Bildung eines amorphen Produkts in die letzte Stufe des Prozesses eingeführt werden. Das zugeführte, Kohlenstoffpulver sollte somit überwiegend, d.h. _Z\x wenigstens etwa 90 Gew.-j6 (auf Irockenbasis) aus Kohlenstoff bestehen.

Das Verfahren, nach dem das Kohlenstoffpulver in d as thermische Plasma eingeführt wird, ist normalerweise nicht entscheidend wichtig, vorausgesetzt, daß die Zufuhr verhältnismäßig genau dosiert und kontinuierlich erfolgt· Wenn beispielsweise feinteilige Rufle als Ausgangsmatepial verwendet werden, können diese Ruße normalerweise im Inertgas als Trägergas, das der Plasmazbne zugeführt wird, eingeführt werden. Eine weitere geeignete Methode zur Zufuhr des Ausgangsmaterials in die Plasmazone ist die Verwendung einer Opferelektrode aus Kohle oder eines Kohlestabes, der mit der gewünsohten Geschwindigkeit in die Plasmazone eingeführt wird. In jedem Fall muß das kohlenstoffhaltige Pulver bei der Zuführung praktisch trocken sein, d.h. es

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darf nicht mehr als 1 oder 2 Gew.-# F_euchtigkeit enthalten.

Die Verfahrensbedingungen, z.B. die Verweilzeit des eingesetzten kohlenstoffhaltigen Materials im Plasma, die Plasmatemperatur usw. sind im allgemeinen nicht wesentlich, vorausgesetzt, daß unter diesen Bedingungen der zugeführte Kohlenstoff praktisch vollständig verdampft wird. Im allgemeinen sind die in einem Plasma auftretenden Temperaturen genügend hoch (wenigstens etwa 6000⁰K und häufig über 10000⁰K), um diese Verdampfung des eingesetzten Rohstoffs innerhalb eines weiten Bereichs von Zuführungsgeschwindigkeiten sicherzustellen. Dem Fachmann ist es in jedem Pail möglich, die Plasmabedingungen und/oder die Zuführungsbe·»· dingungen des kohlenstoffhaltigen Materials so zu verändern, daß diese Verdampfung eintritt.

Die Herstellung besonders interessanter Ruße wird in den folgenden Beispielen beschrieben.

Beispiel 1

In eine elektrodenlose Plasma-Apparatur des Typs, der in der Abbildung dargestellt ist und mit einer Quarzglashülle 1 von etwa 40 mm Durchmesser und 38,1 cm Länge versehen ist, werden durch Leitung 3 etwa 906 Nl Argon pro Stunde eingeführt. Ein Strom einer Frequenz von etwa 5 MHz wird von einem 20 kW-Mittelfrequenzumformer an die Kupferspulen 5 gelegt. Das Plasma wird durch Einführung des Wolframdrahts 7 in die Plasmazone 9 ausgelöst. Der leitfähige Draht erhitzt sich im elektrischen Feld zum Glühen und dient dazu, die Durchschlagsspannung (breakdown potential) des Argons zu erniedrigen. Sobald das Plasma sich gebildet hat, wird dieser Draht aus der Plasmazone heraus- · gezogen. Der Druck des gebildeten Plasmas wird mit etwa 25 mm Hg über Normaldruck bestimmt.

Anschließend wird zusätzlich in die Leitung 3 ein Furnace-Ruß, der einen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von etwa

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1 Gew.-^ hat, in einer Menge von etwa 60 g/Stunde eingeführt» Dieser Ruß wird vom Argon, das durch diese Leitung strömt, mitgetragen und mit dem Argon in die Plasmaflamme in deren mittleren Teil eingeführt, wo eine Temperatur von etwa 1000O⁰K gemessen wird.

Das aus der Plasmazone austretende Produkt fließt unter Ausschluss der Atmosphäre in eine geschlossene Kühlzone 11, die mit einer Hülle aus einem Quarzglasrohr von 77 mm Durchmesser und etwa 10 cm Länge versehen ist. In diese Kühlzone wird durch die Leitung 13, die etwa 13 mm unterhalt des Ausströmendes angeordnet ist, Argon kontinuierlich in einer Menge von etwa 40 g/Stunde eingeführt.

Die Temperatur des austretenden Stroms an einem Punkt etwa 19 mm hinter dem Ausströmende der Kühlzone wird mit etwa 450O⁰K gemessen·

Das austretende Rußprodukt wird dann auf etwa 21 G gekühlt, abgeschieden und mit dem Elektronenmikroskop und durch Röntgenstrahlenbeugung analysiert. Eine Kristallinitat von mehr als 50^> wurde ermittelt unter Zugrundelegung eines durch Röntgenstrahlenbeugung ermittelten Bezugswertes von 100$ für Graphitkristallite (siehe die Werte in der später folgenden Tabelle).

Beispiel 2

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß ein billiger Thermalruß in die Plasmareaktionszone eingeführt wurdö» Der Thermalruß hatte einen mittleren Teilchendurchmesser von etwa 0,5 W und zu

2 '

Beginn eine Oberfläche von etwa 6 m /g. Das erhaltene Produkt hatte eine viel geringere Teilchengröße als der eingesetzte Thermalruß. Die Kristallitetruktur der gebildeten Ruße wurde ebenso wie die Form der T_eilchen verändert. Im allgemeinen hatte der Ruß eine stark gesteigerte Kristallinität. Die mittlere L -Dimension der Kristallite betrug etwa 105 A gegenüber etwa 140 A für Standardgraphit.

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. Ein weiterer Vorteil der Erfindung steht mit dem Temperaturprofil der jeweils gebildeten Plasmazone im Zusammenhang. Wenn dieses Profil in Abhängigkeit vom Einsatz des kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterials so modifiziert wird, daß die verschiedenen Teile des Einsatzmaterials beim Durchgang durch die Reaktionszone und in deren Nähe verschiedenen Temperaturen ausgesetzt sind, können die verschiedensten Kohlenstoffprodukte gebildet werden. Beispielsweise können Produkte, die polyedrische Form haben, gemeinsam mit Produkten von dendritischer Form gebildet werden» Bei einer Vielzahl solcher gebildeten Produkte erwies es sich als zweckmäßig, falls gewünscht, diese Produkte durch Windsichtung beispielsweise in einem Klassierzentrifugensystem zu trennen, wo die Formfaktoren der verschiedenen Teilchen einen ausreichend verschiedenen Luftwiderstand ergeben, um ihre leichte Klassierung zu ermöglichen.

Nachdem gute Verdampfung des kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterials erreicht worden ist, kann ein ungewöhnlich amorpher Ruß daraus gebildet werden, wenn der aus der Plasmazone austretende Strom mit Chlor oder Brom in Berührung gebracht wird, bevor die Kondensationstemperatur der gebildeten Kohlenstoffdämpfe erreicht ist. Diese Berührung kann erreicht und die Kühlung des gebildeten Rußes gleichzeitig vorgenommen werden, indem Ohlor oder Brom in den aus der Plasmazone austretenden frischen Strom eingeführt wird, jedoch ist es im allgemeinen wirtschaftlich vorteilhaft, den austretenden Strom zunächst in gewissem Umfange in beliebiger geeigneter Weise zu kühlen und ihn anschliesaend mit dem Ohlor oder Brom zusammenzuführen. Diese Vorkühlung kann in beliebiger passender Weise erreioht werden. Beispielsweise ist es bekannt, daß thermische Plasmen im allgemeinen wesentliche Wärmeverluste duroh Strahlung erleiden. Diese Erscheinung kann mit Vorteil ausgenutzt werden, indem man das thermische Plasma durch Strahlungsverluste abkühlen läßt und anschließend das Chlor oder Brom zusetzt,

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beispielsweise durch Einführung des Halogens etwas hinter (in Strömungsrichtung gesehen) dem Ende der Flamme der Plasmazone. Eine weitere geeignete Methode zur Kühlung besteht darin, daß in den aus der Plasmazone austretenden Strom ein kühles Inertgas, zweckmäßig das gleiche Element, das als Plasmabrenngas verwendet wird, eingeführt wird. In jedem Fall darf die Temperatur des aus dem Plasma austretenden Stroms nicht so weit gesenkt werden, daß der Kohlenstoff wieder kondensiert, d.h. die Temperatur darf vor dem Kontakt mit dem Halogen nicht wesentlich unter 450O⁰K liegen. Vorzugsweise wird die Temperatur zum Zeitpunkt des Kontaktes auf einen Wert zwischen etwa 4500 und 550O⁰K gesenkt.

Das Halogen kann getrennt in den aus der Plasmazone austretenden Strom eingeführt oder mit Hilfe eines inerten Trägergases zugeführt werden· Bei Verwendung eines Trägergases ist es natürlich besonders vorteilhaft, daß im wesentlichen das gleiche Gas wie das Plasmabrenngas verwendet wird. Sie Konzentration des Halogens kann innerhalb weiter Grenzen liegen· Im allgemeinen wird durch Behandlung mit wenigstens etwa 1 Atom des Halogens pro 5 Kohlenstoffatome eine ausreichend« Halogenkoneentration erzielt» Es wird nochmals bemerkt, daß die Aasbeute an gebildete« amorphem Ruß weitgehend von Menge und Art anderer Elemente abhängt, die im eingesetzten kohlenstoffhaltigen Material vorhanden sind. Wenn Sauerstoff oder Schwefel nur in sehr geringen Mengen vorhanden sind, kann sich diese Ausbeute 100^ der Theorie nähern· Wenn jedoch die Konzentration von Sauerstoff oder Schwefel hoch 'ist, d.h. Über etwa 5 bis 10 Gew.-$> liegt, insbesondere wenn Sauerstoff als Verunreinigung vorhanden ist, kann die Ausbeute stark verschlechtert werden. Ferner wird in Fällen, in denen Schwefel oder Wasserstoff vorhanden ist, wenigstens ein Teil des hinter der Plasmazone verwendeten Halogens in den Halogenwasserstoff oder das Sohwefelhalogenid umgesetzt, das die wirk-

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same Rückgewinnung des Halogens erschweren kann.

Die Anwendung der Erfindung zur Herstellung von außergewöhnlich amorphen Produkten wird im folgenden Beispiel beschrieben.

Beispiel 3

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wird wiederholt mit dem Unterschied, daß an Stelle von stündlich 40 g reinem Argon stündlich 10g Argon und etwa 30 g Chlor durch Leitung 13 in die Kühlzone eingeführt werden. Das erhaltene Produkt wird abgeschieden und analysiert.

(Siehe "Plasma Ruß, chlorbehandelt" in der folgenden Tabelle.),

Der Versucn wird dann fortgesetzt, wobei jedoch an Stelle eines Chlor-Argon-Gemisches stündlich etwa 10 g Argon und etwa 70 g Brom durch die Leitung 13 eingeführt werden. Das erhaltene Rußprodukt wird ungefähr auf Raumtemperatur gekühlt, abgeschieden und analysiert. (Siehe "Plasma-Ruß, brombehandelt" in der folgenden Tabelle.)

Für Vergleichszwecke sind in der folgenden Tabelle außerdem die Ergebnisse von Röntgenuntersuchungen genannt, die an verschiedenen handelsüblichen, nach bekannten Verfahren hergestellten Rußen vorgenommen wurde.

Kristallini- Mittlerer Teiltät,$ chendurchmesser, (Graphit= £ (Elektronen-100%) mikroskop) (Röntgenbe ugung)

Channel-Ruß 15 280

Channel-Ru3, 2 Std. in inerter

Atmosphäre bei 2800⁰C behandelt 50 280

Ül-Furnace-Ruß 20 290

Gas-Furnace-Ruß 23 800

Thermal-Ruß 30 21^0

Acetylen-Ruß 32 r>00

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Kristallinität,^ Mittlerer I_eil-(Graphit=100$) chendurchmesser,A· (Röntgenbeugung) (Elektronenmikroskop)

Plasma-Ruß (Beispiel 1) 55 370

Plasma-Ruß (chlorbehandelt)

(Beispiel 3) <1 400

Plasma-Ruß (brombehandelt)

(Beispiel 3) <1 400

Natürlich sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Änderungen der vorstehend b es ehr i ebenen Arbeitsweise möglich. Beispielsweise können gut getrockneter Petrolkoks oder fein gemahlene Anthrazitkohle an Stelle der in den vorstehenden Beispielen genannten Ruße als Ausgangsmateriäl verwendet werden. Ferner kann das in Beispiel 3 als Gemisch mit einem Inertgas zugeführte Halogen auch allein eingeführt werden. Außerdem kann das Halogen mit dem aus der Plasmazone austretenden Strom an jeder Stelle des ReaktionsStroms zusammengeführt werden, vorausgesetzt natürlich, daß noch keine wesentliche erneute Kondensation des Kohlenstoffs begonnen hat.

Es ist zu bemerken, daß im allgemeinen eine praktisch vollständige Rückgewinnung und Wiederverwendung des austretenden Plasmastroms möglich ist. Im allgemeinen besteht dieser Strom nach der Abkühlung aus einem Gemisch von Ruß, inertem Plasmagas und dem gegebenenfalls verwendeten gasförmigen Halogen, Das feste Rußprodukt kann in beliebiger passender Weise abgeschieden werden, z.B. mit Beutelfiltern, Zyklonabscheidern u.dgl. Die verbleibenden gasförmigen Komponenten können anschließend getrennt und gereinigt werden, z.B. durch Kühlung des Stroms auf eine Temperatur unterhalb des Taupunktes des Halogens. Anschließend können der abgetrennte Plasmabrennstoff und das Halogen unmittelbar oder gegebenenfalls nach weiterer Reinigung in den Rußbildungsprozess zurückgeführt werden.

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Claims (7)

Patent ansprüche

1) Verfahren zur Umwandlung von vorwiegend kohlenstoffhaltigem, pulverförmiger)! Material in im wesentlichen kolloidale Kohlenstoffteilchen mit höherem Wert, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) eine Zone thermischen Plasmas aus im wesentlichen inertem Gas bildet,

b) der Plasmazone das kohlenstoffhaltige Material mit derart geregelter Geschwindigkeit zuführt, daß der größte Teil des Kohlenstoffs verdampft und

c) den aus der Plasmazone austretenden Strom zur Kondensation des verdampften Kohlenstoffs in einer Atmosphäre abkühlt, die in Abhängigkeit vom gewünschten Kristallinitätsgrad eingestellt wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Plasmaglas ein einatomiges Element der VIII. Gruppe des Periodischen Systems einsetzt.

3) Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als inertes Gas für die Plasmazone Argon einsetzt.

4) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Plasmazone Drucke von nicht unter 1 Atm. und Temperaturen von wenigstens etwa 6000 K einhält.

5) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als hauptsächlich aus Kohlenstoff bestehendes, pulverförmiges Material Koks, Anthrazitkohlen, Aktivkohlen hoher Reinheit und/oder relativ grobe Rußsorten einsetzt.

6) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphäre, in der die Kühlung und Kondensation er-

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folgt, vorwiegend bis auf mit dem Kohlenstoff-haltigen Einsatzmaterial eingebrachte geringe Verunreinigungen aus gegenüber Kohlenstoff inerten Gasen besteht.

7) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung und WMerkondensationsstufe in Gegenwart von gasförmigem Halogen ausgeführt wird.

y) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das gasförmige Halogen in Mengen von wenigstens etwa 1 Atom Halogen pro 5 Kohlenstoffatomen dem aus der Plasmazone kommenden Strom zuführt, bevor dessen Temperaturen auf wesentlich unter etwa 450O⁰K gefallen sind.

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