JPH0759708B2 - 黒鉛成形体用コ−クスの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は黒鉛成形体用のコークスの製造方法に関するも
ので、より詳しくは耐熱衝撃性が良好で、しかも不可逆
膨張の抑制された黒鉛成形体を与えるような黒鉛成形体
用コークスの製造方法に関するものである。

（従来の技術） 黒鉛電極等の黒鉛成形体の原料である黒鉛成形体用コー
クスとしては、従来より重質炭化水素原料をコークス化
して得られるコークス、工業的にはデイレードコーキン
グ法により得られたコークスが一般に使用されている
が、これにより得られたコークスは一般に生コークスと
称され、数％の揮発分を含有している。この生コークス
を揮発分含量、真比重および気孔量等の黒鉛成形体用コ
ークスとして必要な物性の調整のため、通常1000〜1500
℃の温度範囲で仮焼し、黒鉛成形体用コークスとし、次
いでこれを粉砕し、粒度調整を行なつた後、適量の粘結
剤を加えねつ合し成形を行ない、焼成処理および黒鉛化
処理を行なうことにより黒鉛成形体が製造される。

このようにして製造される黒鉛成形体の代表的なものと
して人造黒鉛電極があるが、人造黒鉛電極においては、
近年電極使用条件の過酷化に伴い耐熱衝撃性が良好であ
ること、すなわち熱膨張係数（CTE）が極めて低いこと
が要求されており、このような特性を満足するため人造
黒鉛電極の原料骨材である黒鉛成形体用コークスもいわ
ゆる針状構造あるいは流れ構造の発達したものが要求さ
れてきた。

一方、人造黒鉛電極の製造方法においても省エネルギー
の観点から大電力を消費する黒鉛化工程を急速黒鉛化す
ることにより電力消費の低減化を図つている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、かかる黒鉛化工程、特に1500℃以上の温
度においては、処理工程の際にしばしば急激な不可逆膨
張、いわゆるパツフイングを生じることがあるが特に急
速黒鉛化においてはこの傾向が著しく、その為に製品歩
留の低下等の問題を生じている。

パツフイングが発生する原因はコークス中のイオウ等の
ヘテロ原子が黒鉛化工程において急激に逸散するためで
あるとか、結晶性の良い、針状構造の良く発達したコー
クスほど黒鉛成形体を製造する黒鉛化工程でパツフイン
グが発生する傾向があるので、単にイオウ等の含有量の
みに依存するものではなく、原料骨材のコークス組織と
密接な関係があるとか種々推定されているが未だ充分に
は解明されるに至つていない。

（問題点を解決する手段） 本発明者等はかかるハツフイング現象の防止もしくは低
減を図るべく鋭意検討した結果、この現象の発生機構は
ともかくとして、黒鉛成形体用コークスを製造するに際
し、特定の二段加熱処理を行なうことにより、パツフイ
ングの発生を抑制できること、特に針状構造の良く発達
したコークスの場合でもそうであることを見い出し、本
発明に到達した。

すなわち、本発明の目的は針状構造の良く発達した、し
かも黒鉛化工程でのパツフイングの発生を低減するよう
な黒鉛成形用コークスを得るものであつて、その目的は
炭素質原料をコークス化して得られる生コークスを1,50
0〜2,000℃の温度で仮焼した後、得られた仮焼コークス
を酸化性雰囲気下で400〜1000℃の温度で再度加熱処理
することにより達成され 以下本発明について詳細に説明する。

本発明で使用される炭素質原料は、縮合環状芳香族化合
物を含む炭化水素物質であり、具体的には、コールター
ル、コールタールピツチ、石炭液化物、オイルガスター
ル、石油タールあるいはこれらの混合物等が挙げられる
が、操作性等より好ましくは、コールタール、軟コール
タールピツチである。

これら炭素質原料は一般にキノリン不溶分（Q.I.）を含
むので、例えば特開昭52−28501号公報に示されるよう
に、特定の溶剤で処理することにより、予めQ.I.を除去
しておくことが望ましい。

このような炭素質原料を常法に従いデイレードコーカー
にてコークス化を行なう。例えば、上記炭素質原料とリ
サイクルオイルを予め450〜550℃程度に加熱しておき、
これをコークドラムに供給し、その温度で12〜36時間コ
ークス化を行ない、生コークスを得る。得られた生コー
クスは通常５〜８％の揮発分を含んでいる。得られた生
コークスは次いでロータリーキルン、ロータリーハース
等にて常法により仮焼される。

仮焼は通常1000〜1500℃の温度で行なわれるが、本発明
では先ず通常の仮焼温度より高い温度範囲、例えば1500
〜2000℃の温度で0.1〜３時間、好ましくは1650〜2000
℃の温度で0.5〜２時間仮焼することが重要である。

この特定温度以上の仮焼によりコークス中のイオウ化合
物、窒素化合物等の揮散性物質の含有量を減少させるこ
とができるが、製品である黒鉛成形体の曲げ強度の低下
を招く可能性があるため、上記仮焼により得られた仮焼
コークスを再度酸化性雰囲気下で400〜1000℃、好まし
くは600〜800℃の温度で、１〜20時間、好ましくは２〜
６時間加熱処理する。

酸化性雰囲気とは、仮焼コークスを酸化する化合物、例
えば酸素等が存在するものであれば特に限定されるもの
ではないが、操作上空気中で行なうのが好ましい。

酸化性雰囲気下での加熱処理は流通系、閉鎖系のいずれ
でも行なうことができ、閉鎖系の場合、予め加熱処理帯
域に空気等を供給し、加熱処理を行なうものであるが、
装置及び操作の点から好ましくは、空気等を連続的ある
いは間欠的に加熱処理帯域に供給しながら加熱処理を行
なうのがよく、更には加熱処理帯域における気相中の酸
素濃度が均一となるように空気等を供給するのが好まし
い。

加熱炉としてはロータリーキルン、多段床炉等の炉を用
いるのが工業的に好ましく、加熱処理は仮焼処理帯域と
は独立した反応帯域で行なつてもよいが、仮焼処理にお
ける熱雰囲気を利用し、仮焼処理に引き続き加熱処理を
行なつてもよい。

得られた黒鉛成形体用コークスを粉砕し、粒度調整した
後、粘結剤と混合捏合し成形を行ない、この成形物を80
0〜1000℃の温度で焼成し、更に2500〜3000℃の温度範
囲で黒鉛化処理を行なうことにより、耐熱衝撃性が良好
な黒鉛成形体が得られる。

（効果） 本発明の方法で得られた黒鉛成形体用コークスを用いる
と黒鉛化工程で発生するパツフイングを効果的に抑制す
ることができるが、この原因については十分明らかでは
ないものの、仮焼を通常の仮焼温度より高い温度で行な
い、得られた仮焼コークスを再度酸化性雰囲気下、400
〜1000℃の温度で再度加熱処理することにより、揮散性
物質の含有量を減少させ、かつ仮焼コークスに存在する
微細気孔が再加熱処理前よりも増加し、この微細気孔が
黒鉛化工程での発生ガスないし発生応力の緩衝作用を有
し、パツフイングの発生が抑制され、かつコークスと粘
結剤との結合を高め、製品である黒鉛成形体の曲げ強度
が増加するものと推定される。

いずれにせよパツフイングの発生は通常数％程度の低い
水準ではあるが製品としての黒鉛成形体は時間と工程数
を経由し、しかも高度にエネルギーを消費して製造され
るのでその損失率は極めて重大であり、それを僅かでも
改善し得ることは多大の工業的有利性を実現することと
なるので、パツフイングを抑制し、ひいては高特性の黒
鉛成形体を形成せしめ得る本発明方法は技術水準の進歩
に大きく寄与するものである。

（実施例） 以下、実施例により更に具体的に本発明を説明するが、
本発明はその要旨をこえない限り、下記実施例に限定さ
れるものではない。

実施例１ コールタールと灯油を1:0.4〜0.6の割合で混合し260〜2
90℃の加熱下でキノリン不溶分を静置沈降、分離し原料
を調製した。次いで上記原料とリサイクルオイルをあら
かじめ450〜550℃程度に加熱しておきこれをコークドラ
ムに入れ、24時間コークス化し生コークスを得、これを
電気炉でアルゴン流通下1650℃で15分間仮焼を行ない、
仮焼コークスを製造した。得られた仮焼コークスを再び
空気雰囲気下600℃、３時間加熱処理を行い黒鉛成形体
用コークスを製造した。

この黒鉛成形体用コークスを粉砕し、200meshより大き
い粉粒を70％、200meshより小さい粉粒を30％として混
合しこの100部に対してバインダーピツチ（軟化点92
℃）を30部混合し、加熱ねつ合したのち、モールド成形
し、1000℃で焼成したものからテストピース（長さ80m
m、直径20mm）を採取し、2700℃30分間黒鉛化を行なつ
た。黒鉛化後曲げ強度の測定を行なつた。この結果を表
１に示す。

比較例１〜２ 実施例１と同様にして得たコークスを電気炉でアルゴン
流通下、表１に記載された条件で仮焼を行ない、酸化性
雰囲気下での加熱処理を行なうことなく、実施例１と同
様に粉砕、成形、焼成、黒鉛化した。その結果を表に示
した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭素質原料をコークス化して得られる生コ
   ークスを1,500〜2,000℃の温度で仮焼した後、得られた
   仮焼コークスを酸化性雰囲気下で400〜1000℃の温度で
   再度加熱処理することを特徴とする黒鉛成形体用コーク
   スの製造方法。