JPS6034489B2 - 高密度炭素成形体の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高密度炭素成形体の製造法に関する。

更に詳細には生コークスを原料コークスとして成形、焼
成するに当り、焼成炉の充填コークスとして生コークス
の酸化温度以下の酸化温度を有する物質を用いる高密度
炭素成形体の製造法に関するものである。近年、コーク
ス原料として生コークスを用い、これを摩砕することに
より結合剤を加えることなく成形、焼成して高密度、高
強度の炭素成形体が得られることが報告されている。

（例えば侍開昭５１一１５０５０５号公報及び“摩砕し
たコークスを原料とする高密度硬質炭素材の試作”で炭
素」Ｎｏ．９３，（１９７８王）， 第５７〜６２頁〕
）該方法は従釆法である蝦焼コークスを粉砕した後結合
剤を加え、加熱下で濃練してから加圧成形し、成形物を
約１０００〜１４００００に焼成し、その焼成物の孔隙
を少なくするための減圧加熱下にバインダーピッチを含
浸させ、再び前と同様に焼成し、上記のごとき含浸、焼
成の操作を数回繰返した後、更に３０００００付近に加
熱して黒鉛化する方法に比較し、高密度、高強度の炭素
成形体が極めて簡単な操作で、経済的に得られるとの利
点を有する。

本発明者らは上記方法による高密度、高強度炭素成形体
の製造方法についてその発展研究を目的として検討を行
なっていた所、生コ−クス成形体の焼成過程における焼
成条件、すなわち昇温速度に下限が存在するという致命
的欠点に遭遇した。

周知の如く、生炭素成形体の焼成に当ってはリードハン
マー炉、ェレマ炉、トップチャージ炉等の焼成炉を用い
、生炭素成形品を焼成炉室に挿入し、その周囲空隙部に
焼成中に生炭素成形品の変形を防止するためおよび酸化
を防止するため、一般に２０側以下に整粒された暇焼石
油コークス、鋳物コークス等（これらを以下“充填コー
クス”と称す）を詰めた後、約７００〜１４００りＣの
温度で焼成し、焼成後充填コークスを吸引機により取り
出し、次いで焼成炉室から焼成炭素成形品を取り出すこ
とによって製造されている。焼成に際しては成形体のサ
イズが増すと内部での温度勾配が大となるので、成形体
の歪みを４・さくするためには、焼成炉室の温度分布を
可及的に均一にすることが必要であり、そのためには焼
成速度を小さくすることが要求される。にもかかわらず
生コークスを原料コークスとして用いた成形体の焼成に
於いては昇温速度を小さくした場合には、成形体の大４
・にかかわりなく、成形体に亀裂が生ずるという問題に
遭遇したのである。

昇温速度に下限が存在するということは大型の成形体の
焼成が不可能であることを意味するものであり、生コー
クスを原料とする成形体の焼成にとっては致命的である
。

本発明者らはかかる現象が何に起因するものであるかを
見出すべく鋭意検討を行なった結果、従来の成形体の原
料コークスと焼成時に用いる充填コークスとは蝦焼コー
クスであり、焼成炉中での酸化開始温度はほぼ４０００
０で、同時期に酸化がはじまるので焼成炉中の酸素が成
形体に及ぼす影響は殆んどないが、原料コークスが生コ
ークスの場合には約１０００Ｃ付近で酸化かはじまるた
め、充填コークスとして暇暁コークスを使用した場合、
充填コークスは約４００００迄は実質的に酸化防止効果
を発揮せず、生コークス成形体が優先酸化され亀裂を生
ずる、あるいは成形体表層部と内部の酸化程度が異なる
ため、焼成過程での収縮率に差を生じ、亀裂が発生する
ことに原因があるとの推測を得るに至った。

かかる推測に基づき本発明者らはいかにして生コークス
成形体の酸化を防止しつつ亀裂のない焼成体を取得しう
るか鋭意検討した結果、生コークスの酸化温度以下の酸
化温度を有する物質あるいは該物質と蝦焼コークスとの
混合物を充填コークスとして使用することにより上言己
欠点のない高密度炭素成形体を取得することができるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は生コークスを粉砕して成形後焼成し
て高密度炭素成形体を製造するに当り、焼成時の充填コ
ークスの酸化温度以下の酸化温度を有する物質または該
物質と蝦競コークスとの混合物を使用し焼成することを
特徴とする高密度炭素成形体の製造法を提供するにある
。

以下、本発明方法を更に詳細に説明する。

本発明方法を適用する生炭素成形体は原料コ−クスとし
て生コークスを用いた生コークス炭素成形体で、原料コ
ークス中に占める生コークスの割合が少なくとも５の重
量％、より好ましくは８の重量％以上であれば、粘結剤
の使用有無にかかわらず制限を受けるものではないが、
通常揮発分が５％以上の生コークスを摩砕し粉砕物が１
０仏以下で、顕微鏡により観察される粒子形状が角のと
れた球状品で粘結剤を加えず加圧成形したいわゆるパイ
ンダレスカーボン成形体の焼成に好適である。

焼成に用いる焼成炉はリードハンマー炉、トップチャー
ジ炉、ェレマ炉、トンネルキルン等生炭素成形体の焼成
に用いる公知の焼成炉であればよく、焼成炉中に生炭素
成形体を挿入し、周囲空隙部に酸化防止及び変形防止用
充填コークスを詰めて使用される。本発明方法の実施に
際し、充填コークスとしては原料生コークスの酸化温度
以下の酸化温度を有する物質または該物質と蝦焼コーク
スとの混合物が使用される。

この様な物質としては生コークス、指、パルプ層、木屑
、穀物、炭、カーボンブラック、高分子化合物等が挙げ
られる。

但し、充填コークスとして該物質を単味で用いる場合は
もっぱら生コークスが使われ、他の物質は蝦焼コークス
との混合物として使用される。蝦焼コークス中に混合存
在せしめる上記物質の量は焼成炉内の酸素濃度、充填コ
ークス量およびその粒度分布、焼成時の昇温速度により
変化するので一義的には決定できないが、少なくとも充
填コークス総量に対して５重量％以上であればよい。

混合量が少ない場合には、亀裂防止効果が少なく好まし
くない。

充填コークスとして混合使用される暇焼コークスは、従
来かかる技術分野で充填コークスとして公知のものであ
ればよく、通常石油コークス、銭物コ−クスを２仇吻以
下に整粒したものが用いられる。

他方、生コークスの酸化温度以下の酸化温度を有する物
質の形状は紙片状のものであり一概にはいえないが、通
常２仇舷以下に切断しておくのが該物質相互の、または
蝦焼コークスとの混合が容易であること、酸素遮断能が
向上することにより適当である。

この様にして焼成炉内の生炭素成形体周囲空隙部を生コ
ークスで充填した後、或は蝦競コークスに生コークスお
よび／又は生コークス以外の生コークスよりも酸化温度
の低い物質との混合物で充填した後、少なくとも４００
ｏｏまでの昇温速度が１００℃／Ｈｒ以下で、通常７０
０〜１４００００の温度で生コークス成形体を焼成し、
煮出せばよい。

以上、詳述した本発明方法によれば、充填コ−クスとし
て生コークス或は生コークスの酸化温度以下の酸化温度
を有する物質を蝦焼コークスに混合し、充填コークスと
して適用するという極めて簡便な方法で、焼成する生炭
素成形体の大小にかかわらず、昇温速度の下限を見るこ
となく亀裂のない炭素成形体を得ることを可能ならしめ
たもので、その工業的価値は頗る大きなものである。

実施例 １揮発分１３％、Ｓ分０．６、灰分０．１％の
市販石油生コークスを、２０側めのアルミナ製ボール２
．６ｋｇ入りの３ク容量のボールミルに上述の生コーク
ス２００夕とメチルアルコールを６の軍入し１虫時間粉
砕した。

粉砕後の生コークス（平均粒子径５仏）を２００ｋ９／
めで型押しプレスし、径７肌、高さ６ｃｍの成形体を得
た。

該成形体を内径１３．５ｃのぐ、高さ３５肌の炉心管を
有する電気抵抗炉を用い、炉心管の底部に１４ｃｍの充
填コークスを挿入し、中央部に成形体を配設し、周囲空
隙部を充填コークスで覆った後、更に成形体上部に１４
肌の充填コークスを挿入し、該充境コ−クスをレンガで
被覆した後、５００／Ｈｒで１０００００迄昇温した。

この時使用した充填コークスは成形体に使用したのと同
じ生コークス（平均粒子１柳）を用いたが、得られた焼
成体は見掛比重１．７２で亀裂はなく表面は金属光沢を
有していた。尚、充填コークスとして蝦焼石油コークス
（平均粒径１柳）を用いた他は上記と同一方法で成形体
を焼成したところ、得られた成形体は亀裂のため二つに
割れ、また表面にも無数の細かいクラックが認められた
。実施例 ２ 成形体の大きさ、焼成時の昇温速度、充填コークスを第
１表に記載の条件に代えた他は実施例１と同様の方法で
成形、焼成を行なった。

その結果を第１表に示す。第 １ 表 焼 成 体 外 観 ○・・・……亀裂をし△…・
・・…一部亀裂あり×………亀裂あり 第１表より昇温速度が低く充填コークスとして股糠コー
クスを用いた場合には成形体の大きさに関係なく焼成体
に亀裂が生じるが、生コークスを用いる本発明方法によ
れば、昇温速度が低い場合も成形体に亀裂を生ぜしめる
ことなく焼成することが可能である。

実施例 ３ 充填コークスとして鋳物コークス（平均粒径１柵）と木
屑を８：２の重量比で混合して用いた他は実施例１と同
様の方法で焼成した所、成形体は亀裂を生ずることなく
焼成できた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 生コークスを粉砕し、成形後焼成して高密度炭素成
   形体を製造するに当り、焼成時の充填コークスとして生
   コークスの酸化温度以下の酸化温度を有する物質または
   該物質と■焼コークスとの混合物を使用し焼成すること
   を特徴とする高密度炭素成形体の製造法。 ２ 生コークスの酸化温度以下の酸化温度を有する物質
   が生コークス、紙、パルプ屑、木屑、穀物、炭、カーボ
   ンブラツク、高分子化合物である特許請求の範囲第１項
   記載の高密度炭素成形体の製造方法。 ３ 生コークスの酸化温度以下の酸化温度を有する物質
   が生コークスである特許請求の範囲第１項記載の高密度
   炭素成形体の製造方法。