Способ получения графитированного материала Советский патент 1981 года по МПК C01B31/04 C25B11/12 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАФИТИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА

« Изобретение относится к проиэводству графитированной продукции и может быть использовано при изготовлении электродов, футеровочных блоков и других изделий. Известен способ получения графити рованного материала, включающий смешение фракций прокаленного кдкса со связукидим, формование заготовок, и термообработку на воздухе при 200ЗОО С, обжиг и графитацию ClIОднако обработка при указанных температурах позволяет воздействоват на свойства только связующего, в то время как кокс в этих условиях практически не изменяет своих свойст Получаемый Iпри этом материал обладает низкой термоокислительной стойкостью. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му эффекту является способ, включающий термообработку кокса на воздухе при 200-300 С, смешение термообработайного кокса со связукяцим. Из получен ноя массы формуют заготовки, кото рый обжигают и графируют. Известный способ позволяет улучшить пластичность массы перед формованием 23- Недостатком способа является то, что термоокислительная стойкость маЦ териала остается низкой. Цель изобретения - повышение термоокислительной стойкости графитированного материала. Поставленная цель достигается за счет того, что термообработке при 630-710°С подвергают кокс фракций 0,05-8 мм до потери массы 8,5-12,4%, перед смешением со связующиад в термообработанные фракции кокса добавляют кокс фракции минус 0,05 мм. Причем фракцию 2-8 мм обрабатывают при 690-710°С в течение 0,75-1,5 ч, фракцию 0,5-2 мм при 650-670С в течение 0,5-0,75 ч, фракцию 0,05-0,5 мм при 630-650 С в течение 0,3-0,5 ч. Обработанные фракции смешивают с ф:ракцией минус 0,05 мм, затем со связующим, формуют заготовки, обжигают их и графируют . Отличительная особенность способа заключается в том, что термообработке при €30-710-С подвергают кокс фракций 0,05-8 мм до потери массы 8,5-12,4%- и перед смешением со связующим в термообработанные фракции кокса добавляют кокс фракции минус 0,05 мм. Дополнительная особенность спосо ба заключается в применении раздельной термообработки фракций кокса по указанным вьаце режимам. В результате использования указан ных приемов обеспечивается увеличение шероховатости частиц кокса и поверхности контакта со связующим,что обеспечивает увеличение прочности их соединения. В результате эа счет уменьшения интенсивности осыпания зе рен наполнителя повышается стойкость графированного материала к окислению на воздухе. Эксперименты, проводимые с прокаленным нефтяным коксом, показывают, что существует диапазон температур Обработки на воздухе, при котором глубина образукядихся раковин на внеш ней поверхности частиц максимальна. Этот диапазон лежит в пределах 630VIO C для частиц 0,05-8 мм, а для от

Пылевую ке фракцию (ьшнус 0,05 мм) кислять нецелесообразно, поскольку на и так имеет большую поверхность.

Пример. В качестве наполнитея используют кокс КНПЭ (ГОСТ 326862).

Нефтяной пиролизный кокс марки КНПЭ имеет следующие свойства,%: влажность 1,5, зольность 0,25, содерание серы 1,2, выход летучих 2,истинная плотность 2,08 г/см. В каче-. стве связующего применяют среднетемпературный пек Магнитогорского комбината с температурой размягчения 63 С.

Термообработку на воздухе каждой фракции кокса (2-8 мм, 0,5-2 мм и 0,05-0,5 мм).проводят до потери массы 8-12,5% при. трех температурах и соответствующих им временах обработки для каждой фракции (см. табл.2).

Температура в слое поддерживается регулятором ВРТ-3. В соответствии с тремя режимами составлены три рецепта изготовления образцов. В первом рецепте используют коксы, обработанные при температурах, соответствующих низшему пределу температур,указанных в табл. 2, во втором - среднему и в третьем - высшему. Во вс.ех трех рецептах используют термообработанные на воздухе коксы одинакового грансостава: кокс фракции 2-8 мм 10%, 0,5-2 мм 25%, 0,05-0,5 35%, а. также 30% тонкого помола (минус 0,05 мм) того же кокса, но неокисленного. Указанную массу смешивают . с пеком (21% на сухую шихту) в лабораторном смесителе в течениеобО мин при .. Из массы прошивным методом при 70 атм и прессуют стержни диаметром 60 мм и длиной 150 мм. Для сравнения ,по такому же рецепту и с теми же параметрами готовят зеленые заготовки из обработанного на воздухе при 300 С пиролизного кокса этой же партии по известному способу.

Обжиг зеленых заготовок двух типов проводят в угольной засыпке до и при равномерном подъеме температур в течение 8 ч при скорости 2jC/MHH. Графитацию проводят в условиях промышленной печи до . дельных узких фракций, приведенных в табл. 1, составляет 20°С. При этом, как показали микрофотографии срезов частиц, на внешней поверхности их образуются раковины и углубления глубиной 0,5-20 мкм, объем которых указан в табл. 1. Из нее видно, что при данных режимных параметрах обрабо.тки наполнителя потеря массы разных фракций составляет 8,5-12,4%, т.е. оптимальному значению найденному в экспериментах. При температурах выше указанных уменьшается глубина раковин, а при более низких температурах продолжительность термообработки резко возрастает. Учитывая, что существует предел температур, при которых глубина образующихся раковин максимальна, соответственно подбирается время обработки, при котором достигается потеря массы, близкая к оптимальному значению. Таблица 1 После графитации из стержней и готавливают образцы диаметром 10 длиной 40 мм, которые испытывают термоокислительную стойкость (на духе) в лабораторной термогравиме ческой . установке при 1000 и 120.0 Время испытания составляет 20 и 15 сортветственно. Сравнительные данные потери ма образцов приведены в табл. 3. Таблица По известному способу Как видно из табл. 3 использов ние изобретения позволяет на 40-4 повыситьтермоокислительную стойкость графитированного материала.

Таблица 2 Формула изобретения 1. Способ получения графитированного материала, включающий термообработку кокса на воздухе, смешение термообработанного кокса со связующими, формование заготовок и последующий обжиг и графитацию, от л ичающийся тем, что, с целью повышения термоокислительной стойкости материала, термообработке при 630710 С подвергают кокс фракций 0,058 мм до потери массы 8,5-12,4% и перед смешением со связуквдим в термообработанные фракции кокса добавляют кокс фракции минус 0,05 мм. I 2. Способ по п. 2, отличающий с я тем, что термообработку фракций кокса ведут раздельно по следующим режимам 2-8 мм при 690-710 0 в течение 0,75-1,5 ч; 0,5-2 мм при 650-670°С в течение 0,5-0,75 ч/ 0,05-0,5 мм при eso-eso c в течение 0,3-0.,5 ч. Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе 1.Розенман И.М. Исследование в области обжига углеграфитовых материалов холодного прессования. Автореф. канд.дис. М., 1964. 2.Авторское свидетельство СССР № 251556, кл. С 01 В 31/04, 1968 (прототип).