RU2256610C2 - High-density fine-grain coal-graphite materials production process - Google Patents
High-density fine-grain coal-graphite materials production process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2256610C2 RU2256610C2 RU2003116383/15A RU2003116383A RU2256610C2 RU 2256610 C2 RU2256610 C2 RU 2256610C2 RU 2003116383/15 A RU2003116383/15 A RU 2003116383/15A RU 2003116383 A RU2003116383 A RU 2003116383A RU 2256610 C2 RU2256610 C2 RU 2256610C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coke
- filler
- articles
- pitch
- grinding
- Prior art date
Links
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 title claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 9
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011295 pitch Substances 0.000 claims description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 13
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 12
- 239000011294 coal tar pitch Substances 0.000 claims description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 9
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 claims description 5
- 239000002008 calcined petroleum coke Substances 0.000 claims description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000011329 calcined coke Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства конструкционных углеродных материалов и может быть использовано при изготовлении любых обожженных и графитированных материалов с матрицей на основе среднетемпературного пека, пека с повышенной и высокой температурой размягчения, с наполнителем любого гранулометрического состава, по технологии как горячего, так и холодного прессования. В частности, изобретение может использоваться при производстве электродов, анодов, катодных и боковых блоков, графитов для атомной, электротермической и термической техники, химической и теплообменной аппаратуры, а также для различных изделий спецтехники.The invention relates to the production of structural carbon materials and can be used in the manufacture of any annealed and graphitized materials with a matrix based on medium temperature pitch, pitch with a high and high softening temperature, with a filler of any particle size distribution, using both hot and cold pressing technology. In particular, the invention can be used in the manufacture of electrodes, anodes, cathode and side blocks, graphites for atomic, electrothermal and thermal equipment, chemical and heat transfer equipment, as well as for various products of special equipment.
Известен способ получения изделий из углеродных материалов, включающий приготовление пресс-массы путем перемешивания наполнителя (кокса) со связующим (пеком) в нагретом состоянии (до температуры размягчения связующего), прессование заготовок и их обжиг (Патент ФРГ №887940, кл. 12h, 2/C 5 С 3/12, 1953).A known method of producing products from carbon materials, including the preparation of the press mass by mixing the filler (coke) with a binder (pitch) in a heated state (to the softening temperature of the binder), pressing the blanks and firing them (German Patent No. 887940, class 12h, 2 (C 5 C 3/12, 1953).
Этот способ отвечает общепринятой технологии, при которой разогрев пресс-массы при ее перемешивании производят до удвоенной температуры размягчения связующего, при которой обеспечивается текучесть связующего и его адгезия с наполнителем, т.е. образование связующего углерода (Чалых Е.Ф. Обжиг электродов. М., “Металлургия”, 1981, с.81).This method meets the generally accepted technology, in which the press mass is heated with stirring to a double softening temperature of the binder, which ensures the flow of the binder and its adhesion to the filler, i.e. the formation of carbon binder (Chalykh EF Electrode roasting. M., “Metallurgy”, 1981, p. 81).
Недостатком этого способа является отсутствие в нем специальных операций, направленных на исключение неоднородности плотности по сечению изделия, а также на исключение вероятности образования трещин, раковин и пустот в отформованных изделиях при их обжиге.The disadvantage of this method is the absence of special operations in it, aimed at eliminating the heterogeneity of density over the cross section of the product, as well as at eliminating the likelihood of cracks, sinks and voids in the molded products when they are fired.
Известен способ получения изделий из углеродных материалов, в котором для уменьшения поверхностного натяжения термопластичных пеков и улучшения распределения углеродных частичек в объеме изделия поверхность углеродных частичек при приготовлении пресс-массы обрабатывают поверхностно-активными веществами, например олеиновой кислотой (Фиалков А.С. Углерод. Межслоевые соединения и композиты на его основе. М., Аспект-пресс.1997 г., с.149-154).A known method of producing products from carbon materials, in which to reduce the surface tension of thermoplastic pitch and improve the distribution of carbon particles in the volume of the product, the surface of the carbon particles in the preparation of the press mass is treated with surface-active substances, for example oleic acid (Fialkov A.S. Carbon. Interlayer compounds and composites based on it. M., Aspect-press. 1997, p.149-154).
Этот способ способствует получению однородной по плотности структуры углеродного материала, но не устраняет вероятности образования трещин и других внутренних и внешних дефектов изделий.This method contributes to obtaining a uniform density structure of the carbon material, but does not eliminate the likelihood of cracking and other internal and external defects of the products.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения высокоплотного мелкозернистого углеграфитового материала, включающий подготовку уплотненного порошкообразного кокса-наполнителя путем его смешивания при нагревании с расплавленным каменноугольным пеком, охлаждения и измельчения; прессование из полученного порошка изделий, их термообработку и графитацию (Патент РФ №2006462, кл. С 01 В 31/04, 1994 г.).Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method for producing a high-density fine-grained carbon-graphite material, which includes preparing a compacted powdered coke-filler by mixing it when heated with molten coal tar pitch, cooling and grinding; pressing from the obtained powder of products, their heat treatment and graphitization (RF Patent No. 20046462, class C 01 B 31/04, 1994).
Недостатками этого способа являются: сложная многооперационная технологическая схема его осуществления, включающая обжиг полученных изделий, пропитку их каменноугольным пеком под давлением и повторный обжиг изделий, что повышает стоимость получаемого продукта.The disadvantages of this method are: a complex multi-operational technological scheme for its implementation, including firing the products obtained, impregnating them with coal tar pitch under pressure and re-firing the products, which increases the cost of the resulting product.
Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков аналога и прототипа, получение плотного высокопрочного мелкозернистого углеграфитового конструкционного материала при стабильном высоком выходе годных заготовок.An object of the invention is to remedy these disadvantages of the analogue and prototype, obtaining a dense high-strength fine-grained carbon-graphite structural material with a stable high yield of billets.
Указанная техническая задача изобретения решается тем, что в известном способе получения высокоплотных мелкозернистых углеграфитовых материалов, включающем подготовку порошкообразного кокса-наполнителя путем измельчения нефтяного кокса, смешивания его с каменноугольным пеком, охлаждения полученной смеси и ее измельчения, последующее прессование изделий, их обжиг и графитацию, при подготовке порошкообразного кокса-наполнителя используют сырой или прокаленный нефтяной кокс, его измельчение ведут до крупности 90 мкм с содержанием фракции 20-50 мкм не менее 60-65%, кокс и пек берут в отношении 5,0:2,0, полученную смесь нагревают до 1100-1300°С, измельчение охлажденной смеси проводят до крупности не более 90 мкм, а подготовленный таким образом уплотненный кокс-наполнитель используют при приготовлении пресс-массы для изделий.The specified technical problem of the invention is solved in that in the known method for producing high-density fine-grained carbon-graphite materials, including the preparation of powdered coke-filler by grinding petroleum coke, mixing it with coal tar pitch, cooling the resulting mixture and grinding it, subsequent pressing of the products, roasting and graphitization, in the preparation of powdered coke-filler, raw or calcined petroleum coke is used, its grinding is carried out to a particle size of 90 microns with a content of fra cations of 20-50 microns not less than 60-65%, coke and pitch are taken in a ratio of 5.0: 2.0, the resulting mixture is heated to 1100-1300 ° C, grinding of the cooled mixture is carried out to a particle size of not more than 90 microns, and prepared way compacted coke-filler is used in the preparation of the press mass for products.
Дополнительно техническая задача решается также тем, что при получении уплотненного кокса-наполнителя операции смешивания его с каменноугольным пеком в отношении 5,0:2,0, нагрева смеси, охлаждения и измельчения охлажденной смеси повторяют дважды.Additionally, the technical problem is also solved by the fact that upon receipt of the compacted coke-filler, the operations of mixing it with coal tar pitch in the ratio of 5.0: 2.0, heating the mixture, cooling and grinding the cooled mixture are repeated twice.
Сущность изобретения заключается в следующем. Получение уплотненного кокса-наполнителя путем смешивания с расплавленным каменноугольным пеком непрокаленного или прокаленного нефтяного кокса, измельченного до крупности 90 мкм, при которой содержание фракции 20-50 мкм составляет не менее 60-65%, а соотношение кокс:пек равно 5,0:2,0, и нагрева до 1100-1300°С обеспечивает заполнение пор кокса пеком и повышение плотности кокса. Вязкость каменноугольного пека в процессе нагрева до температуры 1100-1300°С значительно снижается, пек заполняет поры в частицах кокса, повышая его плотность. В процессе нагрева до этой температуры пек теряет летучие вещества и превращается в кокс, близкий по свойствам к нефтяному коксу. При соотношении кокс:пек, равном 5,0:2,0, обеспечивается максимальная пропитка исходного кокса пеком и получение высокоплотного кокса-наполнителя. Измельчение полученного кокса после его охлаждения до крупности 90 мкм и повторение операции пропитки кокса пеком при тех же режимных параметрах исключает получение некачественного наполнителя и гарантирует успешное решение технической задачи изобретения. Заявленные пределы соотношения кокс:пек, рекомендуемая тонкость измельчения исходного кокса и промежуточного продукта, а также предельные значения температуры прокалки пропитанного кокса получены опытным путем.The invention consists in the following. Obtaining compacted coke-filler by mixing with molten coal tar pitch non-calcined or calcined petroleum coke, crushed to a particle size of 90 microns, in which the content of the fraction of 20-50 microns is at least 60-65%, and the ratio of coke: pitch is 5.0: 2 , 0, and heating to 1100-1300 ° С provides filling of pores of coke with pitch and increase of coke density. The viscosity of coal tar pitch during heating to a temperature of 1100-1300 ° C is significantly reduced, the pitch fills the pores in the coke particles, increasing its density. In the process of heating to this temperature, the pitch loses volatiles and turns into coke, similar in properties to petroleum coke. When the ratio of coke: pitch equal to 5.0: 2.0, the maximum impregnation of the original coke with pitch and provides a high-density coke-filler. Grinding the obtained coke after it is cooled to a particle size of 90 μm and repeating the operation of impregnating coke with pitch with the same operating parameters eliminates the production of low-quality filler and guarantees a successful solution of the technical problem of the invention. The stated limits of the ratio of coke: pitch, the recommended fineness of grinding of the starting coke and intermediate product, as well as the limiting values of the calcination temperature of the impregnated coke, were obtained experimentally.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1. Для получения высокоплотного мелкозернистого углеграфитового материала кокс-наполнитель получали из нефтяного непрокаленного кокса, измельченного до крупности 90 мкм, причем содержание фракции 20-50 мкм в измельченном коксе составляло 62%. Измельченный нефтяной кокс пропитывали каменноугольным пеком путем нагрева смеси кокса и пека, содержащей 72% кокса и 28% пека (соотношение кокс:пек равно 5,0:2,0). Полученную массу охлаждали, измельчали до крупности 90 мкм и использовали в качестве кокса-наполнителя при приготовлении пресс-массы. Из приготовленной в соответствии с изобретением пресс-массы прессовали заготовки, обжигали их и подвергали графитации. Заготовки после обжига и графитации имели плотность 1,78 г/см3 и прочность при сжатии - 67,0 МПа. Трещин и других дефектов заготовки не имели.Example 1. To obtain a high-density fine-grained carbon-graphite material, the coke-filler was obtained from non-calcined petroleum coke, crushed to a particle size of 90 μm, and the fraction content of 20-50 μm in the crushed coke was 62%. The crushed petroleum coke was impregnated with coal tar pitch by heating a mixture of coke and pitch containing 72% coke and 28% pitch (coke: pitch ratio of 5.0: 2.0). The resulting mass was cooled, crushed to a particle size of 90 μm and used as coke-filler in the preparation of the press mass. From the press-mass prepared in accordance with the invention, preforms were pressed, burned and graphitized. The preforms after firing and graphitization had a density of 1.78 g / cm 3 and compressive strength of 67.0 MPa. There were no cracks or other defects in the workpiece.
Пример 2. Высокоплотный мелкозернистый углеграфитовый материал получали по технологии, аналогичной описанной в примере 1, но операцию подготовки кокса-наполнителя путем пропитки исходного кокса пеком повторяли дважды. Полученный кокс-наполнитель, измельченный до крупности 90 мкм, использовали для приготовления пресс-массы, из которой прессовали заготовки. После обжига и графитации заготовок они имели плотность 1,8 г/см3, прочность при сжатии - 72 МПа и не имели поверхностных дефектов в виде трещин.Example 2. High-density fine-grained carbon-graphite material was obtained according to the technology similar to that described in example 1, but the operation of preparing coke-filler by impregnating the original coke with pitch was repeated twice. The obtained coke-filler, crushed to a particle size of 90 μm, was used to prepare a press mass from which billets were pressed. After firing and graphitization of the workpieces, they had a density of 1.8 g / cm 3 , compressive strength of 72 MPa, and had no surface defects in the form of cracks.
Таким образом, способ согласно изобретению позволяет получать высокоплотные мелкозернистые углеграфитовые материалы высокого качества с нулевым выходом бракованных изделий.Thus, the method according to the invention allows to obtain high-density fine-grained carbon-graphite materials of high quality with zero yield of defective products.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003116383/15A RU2256610C2 (en) | 2003-06-04 | 2003-06-04 | High-density fine-grain coal-graphite materials production process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003116383/15A RU2256610C2 (en) | 2003-06-04 | 2003-06-04 | High-density fine-grain coal-graphite materials production process |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003116383A RU2003116383A (en) | 2005-02-27 |
| RU2256610C2 true RU2256610C2 (en) | 2005-07-20 |
Family
ID=35285679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003116383/15A RU2256610C2 (en) | 2003-06-04 | 2003-06-04 | High-density fine-grain coal-graphite materials production process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2256610C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2312062C2 (en) * | 2005-08-18 | 2007-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" | Charge for preparing crystallizer |
| RU2493098C1 (en) * | 2012-01-11 | 2013-09-20 | ООО "Донкарб Графит" | Method of obtaining work pieces from fine-grained graphite |
| RU2771657C1 (en) * | 2021-03-02 | 2022-05-11 | Акционерное Общество "Наука И Инновации" | Extrusion method for producing a pitch-coke composition for manufacturing graphite materials based on a fine-grained filler of an isotropic structure |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4272324A (en) * | 1978-06-12 | 1981-06-09 | Sumitomo Metal Industries Limited | Process for producing shaft furnace cokes |
| RU2006462C1 (en) * | 1992-03-27 | 1994-01-30 | Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита | Process of production of isotropic graphite |
| SU1646228A1 (en) * | 1989-10-24 | 1994-11-30 | П.Я. Авраменко | Process for manufacturing carbon-containing material |
-
2003
- 2003-06-04 RU RU2003116383/15A patent/RU2256610C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4272324A (en) * | 1978-06-12 | 1981-06-09 | Sumitomo Metal Industries Limited | Process for producing shaft furnace cokes |
| SU1646228A1 (en) * | 1989-10-24 | 1994-11-30 | П.Я. Авраменко | Process for manufacturing carbon-containing material |
| RU2006462C1 (en) * | 1992-03-27 | 1994-01-30 | Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита | Process of production of isotropic graphite |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЧАЛЫХ Е.Ф. Технология углеграфитовых материалов. - М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1963, с.193, 195, 260, 261, 265. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2312062C2 (en) * | 2005-08-18 | 2007-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" | Charge for preparing crystallizer |
| RU2493098C1 (en) * | 2012-01-11 | 2013-09-20 | ООО "Донкарб Графит" | Method of obtaining work pieces from fine-grained graphite |
| RU2771657C1 (en) * | 2021-03-02 | 2022-05-11 | Акционерное Общество "Наука И Инновации" | Extrusion method for producing a pitch-coke composition for manufacturing graphite materials based on a fine-grained filler of an isotropic structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003116383A (en) | 2005-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ragan et al. | Science and technology of graphite manufacture | |
| US2582764A (en) | Manufacture of carbon electrodes | |
| CN108706973B (en) | Preparation method of high-strength high-thermal-conductivity graphite material | |
| CN105272287A (en) | Method for preparing graphite crucible with recycled graphite | |
| CN111018554A (en) | Method for preparing ultrahigh-power graphite electrode by using graphene | |
| CN105967718B (en) | The graphite anode for magnesium electrolysis of resistance to high current and its preparation process | |
| CN101665251B (en) | Preparing method of isotropic graphite | |
| CN112521152A (en) | Preparation process of phi 700mm ultrahigh-power graphite electrode | |
| CN117088689A (en) | A short-process preparation method of graphite and graphite products | |
| DE1471139A1 (en) | Coke mixture and process for its production | |
| RU2256610C2 (en) | High-density fine-grain coal-graphite materials production process | |
| RU2258032C1 (en) | Method of manufacture of structural graphite | |
| US1266478A (en) | Method of producing silicon-carbid articles. | |
| JPH06102530B2 (en) | Method for manufacturing graphite molded body | |
| RU2006462C1 (en) | Process of production of isotropic graphite | |
| JPH0132162B2 (en) | ||
| RU2344992C1 (en) | Method of obtaining burnt and graphited carbone materials | |
| US9546113B2 (en) | High porosity/low permeability graphite bodies and process for the production thereof | |
| RU2036136C1 (en) | Method for manufacture of blanks used for production of graphite material | |
| JPS5978914A (en) | Manufacture of special carbonaceous material | |
| CN113979750A (en) | High-purity isostatic pressing graphite material for spectral analysis and preparation method thereof | |
| RU2016844C1 (en) | Method of reinforced graphite making | |
| CN115626641B (en) | Preparation method of onion carbon extremely-fine particle isostatic graphite | |
| RU2488554C2 (en) | Method of making billets from fine-grained graphite | |
| KR102094245B1 (en) | Manufacturing method of carbon formed body |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE4A | Notice of change of address of a patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080605 |