RU2344992C1 - Method of obtaining burnt and graphited carbone materials - Google Patents
Method of obtaining burnt and graphited carbone materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2344992C1 RU2344992C1 RU2007121634/15A RU2007121634A RU2344992C1 RU 2344992 C1 RU2344992 C1 RU 2344992C1 RU 2007121634/15 A RU2007121634/15 A RU 2007121634/15A RU 2007121634 A RU2007121634 A RU 2007121634A RU 2344992 C1 RU2344992 C1 RU 2344992C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mass
- pitch
- press
- mixer
- crushed
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 title abstract description 16
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 18
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000571 coke Substances 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 22
- 239000011294 coal tar pitch Substances 0.000 description 16
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 239000002008 calcined petroleum coke Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011329 calcined coke Substances 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 239000006253 pitch coke Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электродному производству, в частности к производству графитированных электродов и ниппелей, и может быть использовано при выплавке электростали в металлургической промышленности и конструкционных материалов для атомной и электротермической техники.The invention relates to electrode production, in particular to the production of graphite electrodes and nipples, and can be used in the smelting of electric steel in the metallurgical industry and structural materials for nuclear and electrothermal technology.
Известен способ получения графитированного материала, описанный в п. РФ №2252190 по кл. С01В 31/02, С04В 35/52, заявл. 12.03.04, опубл. 20.05.05.A known method of producing graphitized material described in clause of the Russian Federation No. 2252190 by class. СВВ 31/02, СВВ 35/52, declared 03/12/04, publ. 05/20/05.
Известный способ включает смешение измельченного сланцевого смоляного кокса до фракционного состава, при котором доля фракции размером менее 0,09 мм составляет не менее 97 мас.% и доля фракции размером менее 0,045 мм составляет не менее 91 мас.%, с каменноугольным пеком и органической добавкой при температуре 120-130°С, формирование массы с последующим ее измельчением в пресс-порошок, прессование в пресс-формах заготовок с плотностью выше 1,0 г/см3, обжиг заготовок при температуре 800-1300°С и графитацию при температуре до 3000°С, в качестве органической добавки применяют пространственно затрудненные фенолы и/или фенилфосфиты, заготовки прессуют с плотностью 1,01-1,06 г/см3, а исходные компоненты берут в соотношении (мас.%):The known method involves mixing crushed shale tar coke to a fractional composition, in which the fraction of a fraction of less than 0.09 mm is at least 97 wt.% And the fraction of a fraction of less than 0.045 mm is at least 91 wt.%, With coal tar pitch and an organic additive at a temperature of 120-130 ° С, mass formation with its subsequent grinding into a press powder, pressing in blanks of blanks with a density higher than 1.0 g / cm 3 , burning blanks at a temperature of 800-1300 ° С and graphitization at temperatures up to 3000 ° C, as organic obavki apply sterically hindered phenols and / or fenilfosfity blanks compressed to a density of 1.01-1.06 g / cm 3, and the starting components are taken in the ratio (wt.%):
каменноугольный пек 35-40,coal tar pitch 35-40,
органическая добавка 0,015-1,5,organic additive 0.015-1.5,
кокс сланцевый смоляной - остальное.tar shale coke - the rest.
Недостаток известного способа заключается в следующем.The disadvantage of this method is as follows.
Полученную массу после охлаждения и измельчения прессуют в пресс-форме, масса не пригодна для прошивного прессования. Заготовки, спрессованные в пресс-форме, имеют невысокую объемную плотность (1,01-1,06 г/см3) и ограниченные размеры по сравнению с прошивным прессованием. В патенте нет сведений о возможности пропитки пеком или другими импрегнатами обожженных заготовок для повышения физико-механических свойств.The resulting mass after cooling and grinding is pressed into a mold, the mass is not suitable for piercing pressing. The blanks pressed in the mold have a low bulk density (1.01-1.06 g / cm 3 ) and limited size compared to piercing pressing. The patent does not contain information on the possibility of impregnation of fired blanks with pitch or other impregnates in order to increase physical and mechanical properties.
Известен способ получения высокопрочного графитированного материала, описанный в п. РФ №2160704 по кл. С01В 31/04, заявл. 21.05.98, 20.12.2000 г.A known method of producing high-strength graphitized material described in clause of the Russian Federation No. 2160704 by class. СВВ 31/04, declared 05/21/98, 12/20/2000
Известный способ заключается в том, что 62,3 мас.% непрокаленного кокса сланцевого смоляного мелкой фракции с размером частиц 0,02-0 мм не менее 80%, 0,09-0,02 мм - остальное смешивают в горизонтальном смесителе с лопастями СМ-2000 с числом оборотов роторов 22,4 и 12,9 об/мин с 37 мас.% каменноугольного пека и 0,7 мас.% органического поверхностно-активного вещества при температуре 120-130°С, затем смесь формуют под давлением до 3,5 МПа, охлаждают, дробят, из полученного порошка прессуют заготовки с плотностью 1,08-1,15 г/см3, обжигают при температуре 800-1300°С, графитируют при 2500-3000°С.The known method consists in the fact that 62.3 wt.% Non-calcined coke of shale resin fine fraction with a particle size of 0.02-0 mm is not less than 80%, 0.09-0.02 mm - the rest is mixed in a horizontal mixer with SM blades -2000 with a rotor speed of 22.4 and 12.9 rpm with 37 wt.% Coal tar pitch and 0.7 wt.% Organic surfactant at a temperature of 120-130 ° C, then the mixture is molded under pressure up to 3 5 MPa, cooled, crushed, the obtained powder is pressed out of the preform with density 1,08-1,15 g / cm 3, calcined at a temperature of 800-1300 ° C, graphitizable When 2500-3000 ° C.
В смесителях такого типа максимальное значение сдвиговых деформаций пеко-углеродной массы достигается в зазоре между вращающейся лопастью и корпусом, в остальных частях объема сдвиговые напряжения значительно ниже. В зазоре между лопастью и стенкой происходит передрабливание крупных зерен наполнителя, что приводит к нежелательному и неконтролируемому изменению заданного гранулометрического состава «сухой» шихты. Следствием неравномерности поля сдвиговых деформаций является неоднородное распределение газовой фазы (воздушных включений и легколетучих компонентов связующего) в массе. Масса после охлаждения и измельчения подвергается прессованию в пресс-форме, а не прошивным способом, и получаются «зеленые» заготовки с невысокой объемной плотностью (1,08-1,15 г/см3). Неравномерная плотность массы является одной из возможных причин ухудшения формуемости массы, возникновения внутренних дефектов в заготовке при экструзионном прессовании или виброформовании. Структурирование массы в такой смесительной машине практически не обеспечивается.In mixers of this type, the maximum value of the shear deformations of the pitch-carbon mass is achieved in the gap between the rotating blade and the casing; in the remaining parts of the volume, the shear stresses are much lower. In the gap between the blade and the wall, overgrowth of large grains of the filler occurs, which leads to an undesirable and uncontrolled change in the given particle size distribution of the “dry” mixture. The consequence of the non-uniformity of the shear strain field is the inhomogeneous distribution of the gas phase (air inclusions and volatile components of the binder) in the mass. After cooling and grinding, the mass is pressed in a mold, and not by a piercing method, and “green” blanks with a low bulk density (1.08-1.15 g / cm 3 ) are obtained. Uneven mass density is one of the possible reasons for the deterioration of the formability of the mass, the occurrence of internal defects in the workpiece during extrusion pressing or vibroforming. Structuring the mass in such a mixing machine is practically not provided.
Известен способ подготовки пеко-углеродной массы для последующего получения обожженных и графитированных углеродных материалов, описанный в книге А.М.Цыганок и др. «Выбор новой конструкции смесителя для производства пеко-углеродных масс» Сборник научных трудов «Технологические процессы и оборудование электродного производства» НИИ Графит, ГосНИИЭП, М., 1989, стр.24-32.There is a method of preparing pitch-carbon mass for the subsequent production of calcined and graphitized carbon materials, described in the book by A.M. Tsyganok et al. "The choice of a new design of the mixer for the production of pitch-carbon masses" Collection of scientific papers "Technological processes and equipment for electrode production" Research Institute of Graphite, GosNIIEP, M., 1989, pp. 24-32.
Способ включает подготовку шихты из пековых и/или нефтяных коксов и каменноугольного пека, дозирование коксов и пеков и перемешивание их при нагреве.The method includes preparing a mixture of pitch and / or petroleum coke and coal tar pitch, dosing cokes and pitch and mixing them when heated.
Перемешивание кокса и пека проводят в интенсивном смесителе с вертикально расположенными рабочими органами со скоростью вращения от 48 об/мин и до 71 об/мин при температуре пека и шихты от 110 до 135°С с содержанием связующего от 16 до 20%, с высокими сдвиговыми напряжениями в смешиваемой массе с формированием предельно разрушенной коагуляционной структуры для придания массе соответствующих структурно-механических (реологических) свойств под действием уплотняющих массу усилий. В результате разрушения исходной структуры пека и создания новой структуры прослойки связующего изменяются физико-химические свойства пеко-углеродной массы как высоконаполненной дисперсной системы, приводящей к повышению физико-механических свойств углеродных материалов. При применении интенсивных смесителей с вертикально расположенными рабочими органами отсутствует дробление зерен наполнителя, т.к. сдвиговые напряжения реализуются за счет механических напряжений, создаваемых встречными потоками массы, а не за счет пропускания смешиваемых компонентов через зазор между лопастью и стенкой смесителя.Mixing of coke and pitch is carried out in an intensive mixer with vertically arranged working bodies with a rotation speed of 48 rpm and up to 71 rpm at a pitch and charge temperature of 110 to 135 ° C with a binder content of 16 to 20%, with high shear stresses in the mixed mass with the formation of the extremely destroyed coagulation structure to give the mass the corresponding structural-mechanical (rheological) properties under the action of mass-sealing forces. As a result of the destruction of the initial structure of the pitch and the creation of a new structure of the binder layer, the physicochemical properties of the pitch-carbon mass as a highly filled dispersed system, leading to an increase in the physicomechanical properties of carbon materials, change. When using intensive mixers with vertically arranged working bodies, there is no crushing of filler grains, because shear stresses are realized due to mechanical stresses created by counter mass flows, and not due to the passage of the mixed components through the gap between the blade and the mixer wall.
Интенсивное смешивание делает пресс-массу гомогенной, с низкой пластичностью, с образованием структурированного слоя каменноугольного пека на поверхности зерен наполнителя. Образовавшийся структурированный слой не обладает способностью пластического течения, он как бы приобретает некоторые свойства твердых тел, что не позволяет получать «зеленые» заготовки с высокой плотностью при прошивном прессовании. При обжиге «зеленых» заготовок, спрессованных прошивным методом из массы, подготовленной с использованием интенсивного смесителя, получается углеродный материал с мелкопористой структурой без канальных пор, которая имеет низкую газопроницаемость и не обеспечивает полную пропитку заготовок, что может привести к появлению внутренних напряжений, снижающих прочностные характеристики.Intensive mixing makes the press mass homogeneous, with low ductility, with the formation of a structured layer of coal tar pitch on the surface of the filler grains. The resulting structured layer does not have the ability of plastic flow, it seems to acquire some properties of solids, which does not allow to obtain "green" blanks with high density during piercing pressing. When firing “green” billets, pressed by a piercing method, from a mass prepared using an intensive mixer, a carbon material with a finely porous structure without channel pores is obtained, which has low gas permeability and does not provide complete impregnation of the billets, which can lead to the appearance of internal stresses that reduce the strength characteristics.
Известен способ получения обожженных и графитированных материалов, описанный в сборнике научных трудов (Сборник №XVII «Конструкционные материалы на основе углерода», В.А.Филимонов и др. «Исследование влияния смешивания на улучшение качества графитированного материала», М., Металлургия, 1983 г., стр.12-15).There is a method of obtaining calcined and graphitized materials described in the collection of scientific papers (Collection No. XVII "Structural materials based on carbon", V. A. Filimonov and others. "The study of the effect of mixing on improving the quality of graphite material", M., Metallurgy, 1983 g., pp. 12-15).
В известном способе приготавливают пресс-массу смешиванием мелкодисперсного нефтяного кокса с расплавом каменноугольного пека в интенсивном смесителе непрерывного действия типа СН-100, рабочие детали которого представляют собой закрепленные на валах насадки в виде винтов прямой и обратной подачи. Шнеки расположены в двух сопряженных цилиндрах. Сырьем служит товарный нефтяной кокс, измельченный до крупности частиц менее 0,15 мм с содержанием фракции менее 0,09 мм - 90%, а также каменноугольный пек с температурой размягчения 70°С, который подогревают до 115-120°С. Соотношение компонентов «кокс»:«пек» = 3:2. Смешивание проводят при температуре 150-160°С. Продолжительность смешивания около 5 мин (производительность смесителя около 100 кг массы в час).In the known method, a press pulp is prepared by mixing finely divided petroleum coke with coal tar pitch in a continuous mixer of the type SN-100, the working parts of which are mounted on the shafts of the nozzle in the form of direct and reverse feed screws. The screws are located in two mating cylinders. The raw material is commercial petroleum coke, crushed to a particle size of less than 0.15 mm with a fraction content of less than 0.09 mm - 90%, as well as coal tar pitch with a softening temperature of 70 ° C, which is heated to 115-120 ° C. The ratio of the components of the "coke": "pitch" = 3: 2. Mixing is carried out at a temperature of 150-160 ° C. The mixing time is about 5 minutes (mixer performance about 100 kg of mass per hour).
Выходящую из смесителя коксо-пековую массу охлаждают, дробят и измельчают в вибропомольной установке. Из полученного пресс-порошка формуют в пресс-форме блоки размером 230×170×100 мм (блок №1) и 115×115×200 мм (блок №2), которые обжигают и графитируют в промышленных печах по принятым режимам.The coke pitch pitch coming out of the mixer is cooled, crushed, and ground in a vibrating mill. From the obtained press powder, 230 × 170 × 100 mm blocks (block No. 1) and 115 × 115 × 200 mm (block No. 2) are molded in a mold, which are fired and graphitized in industrial furnaces according to the accepted regimes.
В используемом смесителе компоненты смешивают в сравнительно небольшом, свободном от насадок объеме, преимущественно на стыках прямых и обратных витков шнеков. Перемещение массы в ограниченном объеме происходит под действием больших противоположно направленных усилий. Такое перемещение обеспечивает интенсивное перемешивание компонентов и уплотнение массы, интенсивное смещение делает массу гомогенной, а уплотнение способствует ее структурированию.In the mixer used, the components are mixed in a relatively small volume, free from nozzles, mainly at the junctions of the forward and reverse turns of screws. The movement of mass in a limited volume occurs under the action of large oppositely directed forces. This movement provides intensive mixing of the components and compaction of the mass, intensive displacement makes the mass homogeneous, and compaction contributes to its structuring.
Недостатком известного способа является то, что полученная масса после охлаждения и измельчения пригодна для прессования в пресс-форме, а не прошивным прессованием, с получением заготовок с невысокой плотностью 1,12-1,14 г/см3 и небольшими габаритными размерами 230×170×100 мм м 115×115×200 мм.The disadvantage of this method is that the resulting mass after cooling and grinding is suitable for pressing in the mold, and not piercing pressing, to obtain blanks with a low density of 1.12-1.14 g / cm 3 and small overall dimensions of 230 × 170 × 100 mm m 115 × 115 × 200 mm.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения мелко- и тонкозернистого графитированного материала, описанный в одноименном патенте РФ №2035395 по кл. С01В 31/04, заявл. 20.06.91, опубл. 20.05.95 и выбранный в качестве прототипа.Closest to the technical nature of the claimed is a method for producing fine and fine-grained graphitized material described in the same patent of the Russian Federation No. 2035395 in class. СВВ 31/04, declared 06/20/91, publ. 05/20/95 and selected as a prototype.
Известный способ заключается в следующем.A known method is as follows.
Приготавливают пресс-массу из прокаленного нефтяного пиролизного кокса, размолотого до размера зерна менее 40 мкм, и высокотемпературного каменноугольного пека с температурой размягчения 135-150°С при соотношении компонентов, мас.%: кокс 65-72, пек 35-28, смешивают в лопастном смесителе при температуре 250-280°С, размалывают полученную коксо-пековую композицию до размера зерна менее 150 мкм, формуют из полученного пресс-порошка заготовки способом холодного прессования, обжигают сформованные заготовки, пропитывают среднетемпературным каменноугольным пеком, после чего повторно обжигают и графитируют.A press mass is prepared from calcined petroleum pyrolysis coke, milled to a grain size of less than 40 microns, and high-temperature coal tar pitch with a softening temperature of 135-150 ° C at a ratio of components, wt.%: Coke 65-72, pitch 35-28, mixed in paddle mixer at a temperature of 250-280 ° C, grind the obtained coke-pitch composition to a grain size of less than 150 microns, form blanks from the obtained powder powder by cold pressing, burn the formed blanks, impregnate medium-temperature coal boiled pitch, and then re-fired and graphitized.
Недостаток известного способа заключается в следующем.The disadvantage of this method is as follows.
Использование лопастного смесителя при приготовлении пресс-массы приводит к тому, что максимальное значение сдвиговых деформаций пеко-углеродной массы достигается в зазоре между вращающейся лопастью и корпусом, а в остальных частях объема сдвиговые напряжения значительно ниже. В зазоре между лопастью и стенкой происходит передрабливание крупных зерен наполнителя, что приводит к нежелательному и неконтролируемому изменению заданного гранулометрического состава «сухой» шихты. Следствием неравномерности поля сдвиговых деформаций является неоднородное распределение газовой фазы (воздушных включений и легколетучих компонентов связующего) в массе, выгружаемой из смесителя. Так, при средней насыпной плотности готовой массы 1,15-1,25 г/см3, отдельные комки имеют кажущуюся плотность до 1,45 г/см3. Неравномерная плотность массы является одной из возможных причин ухудшения формуемости массы, возникновения внутренних дефектов в заготовке при экструзионном прессовании или виброформовании, что приводит к ухудшению физико-механических характеристик материала, таких как прочностные показатели. Структурирование же массы в такой смесительной машине практически не обеспечивается.The use of a paddle mixer in the preparation of the press mass leads to the fact that the maximum value of the shear deformations of the pitch-carbon mass is achieved in the gap between the rotating blade and the body, and in the remaining parts of the volume, the shear stresses are much lower. In the gap between the blade and the wall, overgrowth of large grains of the filler occurs, which leads to an undesirable and uncontrolled change in the given particle size distribution of the “dry” mixture. The non-uniformity of the shear strain field results in an inhomogeneous distribution of the gas phase (air inclusions and volatile components of the binder) in the mass discharged from the mixer. So, with an average bulk density of the finished mass of 1.15-1.25 g / cm 3 , individual lumps have an apparent density of up to 1.45 g / cm 3 . Uneven mass density is one of the possible reasons for the deterioration of the formability of the mass, the occurrence of internal defects in the workpiece during extrusion pressing or vibroforming, which leads to a deterioration in the physical and mechanical characteristics of the material, such as strength characteristics. Structuring the mass in such a mixing machine is practically not provided.
Задачей заявляемого способа является улучшение физико-механических характеристик обожженных и графитированных материалов.The objective of the proposed method is to improve the physico-mechanical characteristics of calcined and graphitized materials.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения обожженных и графитированных углеродных материалов приготавливают пресс-массу путем перемешивания углеродного наполнителя с пековым связующим в смесителе при подводе тепла, дробят, прессуют, обжигают спрессованную заготовку, пропитывают пеком, повторно обжигают и графитируют, согласно изобретению пресс-массу смешивают в интенсивном вертикальном смесителе, после чего формуют ее прошивным прессованием, дробят сформованную заготовку, после дробления формованной заготовки к измельченной массе добавляют пековое связующее, перемешивают компоненты в обогреваемом горизонтальном смесителе с Z-образными лопастями и лишь, затем прессуют, причем при первом перемешивании пресс-массы в шихту вводят 20-25% связующего от общего количества пресс-массы, а при втором перемешивании - 2-5% связующего от его общего количества.The problem is solved in that in the method for producing calcined and graphitized carbon materials, a press mass is prepared by mixing the carbon filler with a pitch binder in a mixer when heat is supplied, crushed, pressed, calcined pressed workpiece, impregnated with pitch, re-calcined and graphitized, according to the invention the mass is mixed in an intensive vertical mixer, after which it is molded by piercing pressing, the formed workpiece is crushed, after crushing the formed workpiece to measure For the pulped mass, a pitch binder is added, the components are mixed in a heated horizontal mixer with Z-shaped blades and only then pressed, and when the press mass is first mixed, 20-25% of the binder of the total mass of the press mass is introduced into the mixture, and with the second stirring - 2-5% of the binder of its total amount.
Интенсивное смешивание приводит к получению гомогенной пресс-массы с низкой пластичностью, с образованием структурированного слоя каменноугольного пека на поверхности зерен наполнителя. Образовавшийся структурированный слой не обладает способностью пластического течения, он приобретает некоторые свойства твердых тел, что не позволяет получать «зеленые» заготовки с высокой плотностью при прошивном прессовании. При обжиге «зеленых» заготовок, спрессованных прошивным методом из массы, подготовленной с использованием интенсивного смесителя, получается углеродный материал с мелкопористой структурой, без канальных пор, которая имеет низкую газопроницаемость и не обеспечивает полную пропитку заготовок, что может привести к появлению внутренних напряжений, снижающих прочностные характеристики.Intensive mixing results in a homogeneous press mass with low ductility, with the formation of a structured layer of coal tar pitch on the surface of the filler grains. The resulting structured layer does not have the ability of plastic flow, it acquires some properties of solids, which does not allow to obtain "green" workpieces with high density during piercing pressing. When firing “green” billets, pressed by the piercing method, from the mass prepared using an intensive mixer, a carbon material with a finely porous structure, without channel pores, which has low gas permeability and does not provide complete impregnation of the billets, is obtained, which can lead to the appearance of internal stresses that reduce strength characteristics.
Повторное перемешивание дробленной заготовки в горизонтальном смесителе с добавлением пека устраняет застойные зоны в пресс-массе, делает ее более пластичной, позволяя пеку равномерно распределиться по всему объему и создает благоприятные условия для последующей обработки материала.Repeated mixing of the crushed workpiece in a horizontal mixer with the addition of pitch eliminates the stagnant zones in the press mass, makes it more plastic, allowing the pitch to evenly distribute throughout the volume and creates favorable conditions for subsequent processing of the material.
При обжиге «зеленых» заготовок до температур 800-1200°С происходит выделение летучих веществ и коксование пека, способствующие образованию каналов, подобных червоточинам, сечение которых может оставаться на уровне «структурных просветов». Эффективность пропитки определяется величиной пористости, т.е. количеством и размерами этих просветов. Дополнительная пропитка таких обожженных заготовок пеком обеспечивает за счет канальных пор полную пропитку, что повышает механическую прочность и электропроводность материала.When firing "green" billets to temperatures of 800-1200 ° С, volatiles are released and pitch coking is promoted, which promotes the formation of channels similar to wormholes, the cross section of which can remain at the level of "structural gaps". The impregnation efficiency is determined by the value of porosity, i.e. the number and size of these gaps. The additional impregnation of such calcined billets with pitch ensures complete impregnation due to channel pores, which increases the mechanical strength and electrical conductivity of the material.
Технический результат - получение гомогенной массы с образованием структурированного слоя каменноугольного пека на поверхности зерен наполнителя, повышение пластичности массы, обеспечение более полной пропитки, получение более плотного и прочного материала.EFFECT: obtaining a homogeneous mass with the formation of a structured layer of coal tar pitch on the surface of the filler grains, increasing the plasticity of the mass, providing more complete impregnation, obtaining a more dense and durable material.
Заявляемый способ обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как использование при первом смешении интенсивного смесителя и 20-25% пека от общего количества пресс-массы, формование после первого смешивания, добавление к массе дробленой заготовки пека в количестве 2-5% от его общего количества и повторного смешивания пресс-массы в горизонтальном смесителе с Z-образными лопастями, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.The inventive method has a novelty in comparison with the prototype, differing from it by such significant features as the use of the first mixer intensive mixer and 20-25% pitch of the total amount of press mass, molding after the first mixing, adding to the mass of crushed billet of pitch in the amount of 2 -5% of its total amount and re-mixing of the press mass in a horizontal mixer with Z-shaped blades, which together ensure the achievement of a given result.
Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемый способ соответствует критерию «изобретательский уровень».The applicant is not aware of technical solutions that have the indicated distinguishing features, which together ensure the achievement of a given result, therefore, he believes that the claimed method meets the criterion of "inventive step".
Заявляемый способ может широко использоваться в металлургической промышленности, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».The inventive method can be widely used in the metallurgical industry, and therefore meets the criterion of "industrial applicability".
Заявляемый способ заключается в следующем.The inventive method is as follows.
Предварительно подготовленный по известной технологии углеродный наполнитель, например измельченный кокс, а также пековое связующее в количестве 20-25% от общего количества пресс-массы перемешивают в интенсивном смесителе, после чего прошивным прессованием из него формуют заготовку, которую подвергают измельчению. Затем измельченную массу засыпают в обогреваемый смеситель с Z-образными лопастями, добавляют 2-5% связующего от его общего количества и снова перемешивают в течение 60-90 мин. Из пресс-массы прошивным прессованием формуют заготовку, которую подвергают обжигу, пропитке пеком, затем повторному обжигу и графитации.A carbon filler pre-prepared by known technology, for example, crushed coke, as well as pitch binder in an amount of 20-25% of the total amount of press material, is mixed in an intensive mixer, after which a preform is crushed from it to be crushed. Then the crushed mass is poured into a heated mixer with Z-shaped blades, 2-5% of the total amount of the binder is added and mixed again for 60-90 minutes. A blank is formed from the press mass by piercing pressing, which is subjected to calcination, impregnation with pitch, then re-calcination and graphitization.
Осуществление способа иллюстрируется следующими примерами реализации.The implementation of the method is illustrated by the following implementation examples.
Пример 1.Example 1
Наполнитель - прокаленный нефтяной кокс, измельченный до крупности 0-2,5 мм - 77% весовой части. Связующее - пек каменноугольный с температурой размягчения 70°С - 23% весовой части.Filler - calcined petroleum coke, crushed to a particle size of 0-2.5 mm - 77% by weight. Binder - coal tar pitch with a softening temperature of 70 ° C - 23% by weight.
Компоненты перемешивали в течение 5 мин при температуре 130-140°С в интенсивном смесителе с вертикальными роторами со скоростью вращения их 210 и 260 об/мин. Полученную массу охлаждали в миксере до 100-110°С, затем отпрессовывали экструзионным способом заготовки диаметром 225 мм, длиной 1520 мм. Заготовки обжигали, пропитывали каменноугольным пеком, повторно обжигали и графитировали.The components were mixed for 5 min at a temperature of 130-140 ° C in an intensive mixer with vertical rotors with a speed of 210 and 260 rpm. The resulting mass was cooled in a mixer to 100-110 ° C, then billets of 225 mm diameter, 1520 mm long were extruded by extrusion. The billets were fired, impregnated with coal tar pitch, re-fired and graphitized.
Пример 2.Example 2
Наполнитель - прокаленный нефтяной кокс, измельченный до крупности 0-2,5 мм - 77% весовой части. Связующее - пек каменноугольный с температурой размягчения 70°С - 23% весовой части.Filler - calcined petroleum coke, crushed to a particle size of 0-2.5 mm - 77% by weight. Binder - coal tar pitch with a softening temperature of 70 ° C - 23% by weight.
Компоненты перемешивали в течение 1 часа в обогреваемом смесителе емкостью 2000 л со скоростью вращения Z-образных лопастей 23,3 и 14,7 об/мин при температуре 130-140°С. Полученную массу охлаждали в миксере до 100-110°С, затем заготовки отпрессовывали экструзионным способом диаметром 225 мм, длиной 1520 мм. Заготовки обжигали, пропитывали каменноугольным пеком, повторно обжигали и графитировали.The components were mixed for 1 hour in a heated mixer with a capacity of 2000 l with a rotation speed of Z-shaped blades 23.3 and 14.7 rpm at a temperature of 130-140 ° C. The resulting mass was cooled in a mixer to 100-110 ° C, then the workpieces were pressed by extrusion method with a diameter of 225 mm, a length of 1520 mm. The billets were fired, impregnated with coal tar pitch, re-fired and graphitized.
Пример 3.Example 3
Наполнитель - прокаленный нефтяной кокс, измельченный до крупности 0-2,5 мм - 77% весовой части. Связующее - пек каменноугольный с температурой размягчения 70°С - 23% весовой части.Filler - calcined petroleum coke, crushed to a particle size of 0-2.5 mm - 77% by weight. Binder - coal tar pitch with a softening temperature of 70 ° C - 23% by weight.
Компоненты перемешивали в течение 5 мин при температуре 130-140°С в интенсивном смесителе с вышеуказанными параметрами. Полученную массу охлаждали в миксере до 100-110°С, затем отпрессовывали экструзионным способом заготовки диаметром 225 мм, длиной 1520 мм. Заготовки после прессования охлаждали, затем дробили до фракции 0-30 мм. Раздробленную фракцию 0-30 мм загружали в обогреваемый горизонтальный смеситель с Z-образными лопастями, перемешивали в течение 1-1,5 часа при температуре 130-140°С с добавлением связующего в количестве до 5%. Полученную массу охлаждали в миксере до 100-110°С, затем отпрессовывали экструзионным способом заготовки диаметром 225 мм, длиной 1520 мм. Заготовки обжигали, пропитывали каменноугольным пеком, повторно обжигали и графитировали.The components were mixed for 5 min at a temperature of 130-140 ° C in an intensive mixer with the above parameters. The resulting mass was cooled in a mixer to 100-110 ° C, then billets of 225 mm diameter, 1520 mm long were extruded by extrusion. The blanks were pressed after pressing, then crushed to a fraction of 0-30 mm. The crushed fraction of 0-30 mm was loaded into a heated horizontal mixer with Z-shaped blades, stirred for 1-1.5 hours at a temperature of 130-140 ° C with the addition of a binder in an amount of up to 5%. The resulting mass was cooled in a mixer to 100-110 ° C, then billets of 225 mm diameter, 1520 mm long were extruded by extrusion. The billets were fired, impregnated with coal tar pitch, re-fired and graphitized.
После прессования определяли объемную плотность заготовок, после графитации - объемную плотность и прочность (предел прочности на изгиб). Полученные данные приведены ниже в таблице.After pressing, the bulk density of the preforms was determined; after graphitization, the bulk density and strength (ultimate tensile strength). The data obtained are shown in the table below.
Получаемые по заявляемому способу обожженные и графитированные углеродные материалы имеют более высокие физико-механические характеристики.Obtained by the present method, calcined and graphitized carbon materials have higher physical and mechanical characteristics.
В сравнении с прототипом заявляемый способ позволяет улучшить физико-механические и электрофизические характеристики обожженных и графитированных материалов, такие как объемная плотность и прочность на изгиб.In comparison with the prototype of the inventive method can improve the physico-mechanical and electrophysical characteristics of calcined and graphitized materials, such as bulk density and bending strength.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007121634/15A RU2344992C1 (en) | 2007-06-08 | 2007-06-08 | Method of obtaining burnt and graphited carbone materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007121634/15A RU2344992C1 (en) | 2007-06-08 | 2007-06-08 | Method of obtaining burnt and graphited carbone materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2344992C1 true RU2344992C1 (en) | 2009-01-27 |
Family
ID=40544159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007121634/15A RU2344992C1 (en) | 2007-06-08 | 2007-06-08 | Method of obtaining burnt and graphited carbone materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2344992C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117088689A (en) * | 2023-08-29 | 2023-11-21 | 中钢集团南京新材料研究院有限公司 | A short-process preparation method of graphite and graphite products |
| NO348753B1 (en) * | 2023-09-13 | 2025-05-19 | Vianode AS | Method and system for agglomerating coke particles |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4012476A (en) * | 1972-07-03 | 1977-03-15 | Fmc Corporation | Molding process for the manufacture of shaped carbon articles |
| RU2006462C1 (en) * | 1992-03-27 | 1994-01-30 | Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита | Process of production of isotropic graphite |
| RU2035395C1 (en) * | 1991-06-20 | 1995-05-20 | Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита | Method for production of fine-grained graphitized material |
| JP2000351670A (en) * | 1999-04-06 | 2000-12-19 | Toyo Tanso Kk | Graphite material, graphite material for forming sic film and part for device for pulling silicon single crystal |
| RU2160704C2 (en) * | 1998-05-21 | 2000-12-20 | Открытое акционерное общество "Московский электродный завод" | High-strength graphitized material |
| RU2252190C1 (en) * | 2004-03-12 | 2005-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") | Method for production of black-leaded material |
-
2007
- 2007-06-08 RU RU2007121634/15A patent/RU2344992C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4012476A (en) * | 1972-07-03 | 1977-03-15 | Fmc Corporation | Molding process for the manufacture of shaped carbon articles |
| RU2035395C1 (en) * | 1991-06-20 | 1995-05-20 | Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита | Method for production of fine-grained graphitized material |
| RU2006462C1 (en) * | 1992-03-27 | 1994-01-30 | Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита | Process of production of isotropic graphite |
| RU2160704C2 (en) * | 1998-05-21 | 2000-12-20 | Открытое акционерное общество "Московский электродный завод" | High-strength graphitized material |
| JP2000351670A (en) * | 1999-04-06 | 2000-12-19 | Toyo Tanso Kk | Graphite material, graphite material for forming sic film and part for device for pulling silicon single crystal |
| RU2252190C1 (en) * | 2004-03-12 | 2005-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") | Method for production of black-leaded material |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТРОИЦКИЙ И.А., ЖЕЛЕЗНОВ В.А. Металлургия алюминия. Справочник. - М.: Альфа-металл, 2003, глава XIII. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117088689A (en) * | 2023-08-29 | 2023-11-21 | 中钢集团南京新材料研究院有限公司 | A short-process preparation method of graphite and graphite products |
| NO348753B1 (en) * | 2023-09-13 | 2025-05-19 | Vianode AS | Method and system for agglomerating coke particles |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ragan et al. | Science and technology of graphite manufacture | |
| CN108046803B (en) | High-strength graphite product produced by adding asphalt coke and method | |
| CN103553617A (en) | Graphite material for continuous casting mold and preparation method thereof | |
| CN105272287A (en) | Method for preparing graphite crucible with recycled graphite | |
| CN103539109A (en) | Graphite material for polysilicon ingot heat preservation thermal field and preparation method thereof | |
| KR20120035946A (en) | Process for producing ferro coke | |
| CN1957643B (en) | Fracture resistant electrodes for a carbothermic reduction furnace | |
| RU2344992C1 (en) | Method of obtaining burnt and graphited carbone materials | |
| RU2493098C1 (en) | Method of obtaining work pieces from fine-grained graphite | |
| CN101591190A (en) | A kind of aluminum electrolytic bath side wall New Si 3N 4-SiC-C refractory brick and preparation method thereof | |
| JP4311777B2 (en) | Method for producing graphite material | |
| RU2160704C2 (en) | High-strength graphitized material | |
| RU2374174C2 (en) | Method of producing graphitised material | |
| CN113372118A (en) | Preparation method of special graphite material | |
| CN103011854B (en) | Method for processing raw material of isostatic pressing clay-graphite crucible | |
| CN101343582A (en) | Method for producing molded coke by adopting ball pressing process | |
| RU2257341C1 (en) | Fine-grain graphite preparation process | |
| RU2256610C2 (en) | High-density fine-grain coal-graphite materials production process | |
| SU973509A1 (en) | Process for producing antifriction products | |
| JPS61295216A (en) | Preparation of isotropic graphite material having high density and high strength | |
| RU2132411C1 (en) | Method of preparing electrode paste | |
| JPH05139831A (en) | Production of high-quality carbonaceous molding | |
| DE3413853A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING POROUS MAGNESIUM OXIDE CLINKER | |
| CN102718487A (en) | Improved method for preparing carbon anode for electrolytic aluminum | |
| SU1390184A1 (en) | Method and apparatus for producing carbon-containing blanks |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090609 |