Способ получения электродного пека Советский патент 1984 года по МПК C10C1/16 C10C3/04 

to

3

:о х Изобретение относится к способу получения пека, используемого в качестве связующего в производстве гра фитовых электродов. Электродные пеки характеризуются повышенной степенью кондёнсированности и сравнительно низким содержанием легколетучего компонента составной части f -фракции, которой соо ветствует потеря массы из пека до 300°С () - 13-17 мае.%. Этот показатель связан со смачива1Чёй способностью пека. Чем больше величина лучшей смачиваемостью характеризуется пек. Хорошая смачиваемость пека обеспечивает оптимальные условия смешения коксопековой массы, равномерность распределения и растекание пека в массе кокса-наполнителя, приводящие к спеканию массы пр нагреве и формированию высокопрочных изделий. Известен способ получения пека, при котором к среднетемпературному пеку для улучшения его пластифицирующих свойств и повышения коксового числа добавляют пековый дистиллят или нафталиновую фракцию каменноугол ной смолы. Полученную смесь затем подвергают дистилляции при 370-380 С с выдержкой при конечной температуре 6-8 ч 1. Такой пек имеет повышенное содержание фракции, нерастворимой в хинол не ( ос,-фракция) - 8-13 мас.%, что н не позволяет применять его в качестве связующего в производстве графитированных электродов. Известен также способ получения пека путем смешения антраценовой фракции, обработанной при 250-300с в течение 10-13 ч в Присутствии воздуха, с каменноугольным пеком в соотношении от 2:1 до 9:1 и последующей термообработки смеси в присутствии воздуха. В этих условиях получаю пек со следующими характеристиками: температура размягчения , содержание об -фракции - 32,5 мас.%, содержание oil -фракции - 6,0 мас.% 2j Недостаток этого способа заключается в использовании антраценовой фракции смолы, требующей дополнитель ной термообработки в присутствии воз духа. Кроме того, термообработка пека в атмосфере воздуха, способствуя увеличению степени конденсированности пека и соответственно повьппению коксового остатка, приводит к ухудшению его вязкопластичных свойств и структуры получаемого в процессе производства графитированного материала. Наиболее близким к изобретению является способ получения пека путем смешения исходного пека с температурой размягчения вьше 90 С с каменноугольной фракцией 225-325с в соотношении 55-45-65-35 З. Пек, получаемый по известному способу, непригоден как электродное связующее для производства графитовых электродов, так как в соответствии с требованиями стандарта -на пек каменноугольный электродный содержание веществ, нерастворимых в толуоле и в хинолине или антраценовом масле, должно составлять 24-28% и не более 6% соответственно. В пеке по известному способу такие величины составляют 22 и 9,5% соответстве1гно. Таким образом, полученный пек обладает низким качеством. Прочность на сжатие графитовых электродов на основе пека с такими характеристиками составляет лишь 30 кг/см. Целью изобретения является повышение качества пека. Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения электродного пека путем смешения исходного пека с каменноугольной фракцией с температурой кипения ЗОО-ЗбО С и молекулярной массой 150-250 до достижения суммарного количества этой фракции в пеке 22-24 мас.%. Использование фракции с температурой кипения ЗОО-ЗбО С и молекулярной массой 150-250 обусловлено тем, что эта фракция в недостаточном количестве присутствует в самом пеке, а свойства этой фракции позволяют использовать ее непосредственно в смеси со среднетемпературным пеком без какой-либо предварительной обработки. Если температура-кипения фракции ниже 300 С и соответственно молекулярная масса меньше 150, то такая фракция в смеси с пеком при дальнейшем использовании ее в производстве электродов полностью улетучится. Фракций каменноугольной смолы с температурой кипения более 360 С и молекулярной массой более 250, которые можно было бы вьщелить дистилляцией каменноугольной смолы, не существует . Фракция 300-360°С представляет собой смесь 1 и 11 антраценовых фрак ций каменноугольной смолы. Средняя молекулярная масса 1 фракции - 150 200, 11 - 180-250. В зависимости от температуры отбора фракции в пределах установленного интервала соотношение в смеси 1 и 11 фракций меняется, а следовательно меняется и величина средней молекулярной массы смеси, как это показано в таблице. Других фракций смолы, выкипаюв их в этом интервале температур, не существует. По показателю am рассчитывают количество дополнительной вводи мой фракции 300-ЗбО С. Если при суммарном содержании (присутствующая в исходном пеке плюс вводимая) в пеке каменноугольной фра ции U «1 зод менее 22 мас.%, пек обладает плохой смачиваемостью, что не обеспечивает равномерного распределения его в коксопековой массе при смешении и прочного спекания ее в процессе термообработки. Образцы углеродного материала, приготовленного из такой массы, характеризуются пониженной прочностью. Если суммарное содержание в пеке превьвиает 24 мас.%, то пек характеризуется меньшей величиной коксового числа и низкой спекающей способностью, что обусловливает понижению прочности готовых изделий. Пример. Берут четыре пробы среднетемпературного каменноугольного пека (ГОСТ 10200-73) и фракцию каменноугольной смолы, выкипающую в интервале ЗОО-ЗбО С с молекулярной {массой 150-250. Пробы пека проверяю на содержание легколетучего компонен та am р . С этой целью пробы пека иагревают со скоростью 10 град/мин до 300°С и определяют потерю массы в процентах к исходной навеске, т.е. Ьпг),ао Пробы пека также характеризуют по смачивающей способности определяемой величиной краевого угла (9), и по спекаемости, оцениваемой величиной критерия спекаемости (& К) Данные исходных пека приведены в таблице. Каждую из проб смешивают с каменноугольной фракцией до содержания в ней bm.jQ(j 22-24 мас.%. Полученные пеки с добавками фракции характеризуют величинами краевого угла смачивания и критерием спекаемости. В таблице приведены технологические свойства электродных пеков и прочность образцов на из основе. Одновременно готовят четьфе партии лабораторных образцов на основе полученных пеков (с добавками фракции) и прокаленного нефтяного кокса марки КНПС, взятых в соотношении пек: кокс 30:70. Ситовой состав шихты следующий: фракция 0,09 мм - не менее 78-81 мас.%, фракция - 0,50,09 мм - не более 15 мас.% Условия изготовления образцов: температура смешения 120-130 С, время смешения 1 ч, удельное давление, прессования 600 кг/см. Образцы термообрабатывают в течи до 900°С при скорости нагрева 1,5 град/ч. Термообработанные образцы характеризуют прочность на сжатие по образующей. Технологические свойства полученных образцов электродных пеков (смачиваемость и спекаемость) и прочност обожженных образцов на их основе в сравнении с прототипом приведены в таблице. Как следует из приведенных результатов, присутствие каменноугольной фракции с пределами выкипания 300-360 С и молекулярной массой 1 150-250 в количестве 22-24 мас.% способствует улучшению смачивающей и спекающей способностей пека и соответственно увеличению прочности углеродного материала. Использование предлагаемого способа позволяет повысить качество электродного пека.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОДНОГО ПЕКА путем смешения исходного пека с каменноугольной фракцией, о тличающийся тем, что, с целью улучшения качества пека, в качестве каменноугольной фракции используют фракцию с температурой кипения 300-360°С и молекулярной массой 150-250, и исходный пек смешивают с этой фракцией до достижения ее суммарного количества в пеке 22-24 мас.%.