[发明专利]用于石墨电极的针状焦炭及其生产方法

说明书

本发明涉及在生产电极时具有较小膨胀(puffing)的一种针状焦炭及其生产方法。

通过粉碎煤焦炭或石油焦炭，并把其按一定的颗粒尺寸分布分类，然后用粘合剂沥青混练、挤压成型、焙烧、浸渍、再次焙烧、和石墨化，生产了人造石墨电极。在石墨化过程中，煅烧后的电极在约3000℃石墨化，目前为止，主要使用Acheson炉。但是，近年来主要使用一种LWG炉(直流电型)。由于在这种LWG炉内的石墨化提高了升温速度，提高了气体的产生速度，因此容易发生称为膨胀的异常膨胀现象。膨胀不仅降低了电极的密度，而且在这种现象严重时有时会损坏电极。因此，到目前为止，研究了生产具有减小了的异常膨胀的针状焦炭的方法和在生产电极时添加的膨胀抑制剂。

据估计，膨胀现象的发生是由于硫在1700～2000℃的温度下挥发，在该温度下开始形成石墨结构。因此，通常用与硫反应形成硫化物从而改变硫的挥发时间的氧化铁作为膨胀抑制剂(Japanese Patent ApplicationLaid-Open No.Sho55-110190)。此外，最近提出了各种化合物以及镍的化合物(Japanese Patent Application Laid-Open No.Sho60-190491)、氧化钛(Japanese Patent Application Laid-Open No.Hei2-51409)和类似的物质。

另外，作为不依赖膨胀抑制剂的、具有降低了膨胀的针状焦炭的一种生产方法，提出了一种方法，从中除去可溶于喹啉的物质的沥青在氢化催化剂的存在下经过加氢反应，然后转变为焦炭，从而除去原料沥青中所含的氮或硫，这些氮或硫是引起膨胀的原始物质(Japanese PatentPubliation No.Sho 59-122585)。

另一方面，还提出了一种方法，其中，原始的焦炭在低于普通煅烧温度的温度下，例如，在约800℃的温度下，经过第一阶段的焙烧，然后冷却，再在1200～1500℃的温度范围内进行第二阶段的煅烧(JapanesePatent Publication No.53-35801)。

在这些技术中，所有那些依赖于异常膨胀抑制剂的技术都使用在把焦炭和粘合剂沥青混练在一起的步骤中添加的膨胀抑制剂，其效果取决于作为原料的焦炭的种类。例如，氧化铁对石油焦炭有良好的效果，但对煤焦炭只有很小的效果。另一方面，不依赖于膨胀抑制剂的方法也存在问题，即它们难以取得利润，因此还没有投入实际使用，或者不能提供满意的降低膨胀的效果。

为了解决上述问题，本发明者所做的广泛的研究发现，在生产用作石墨电极原料的针状焦炭时，通过在加热到200℃或更高的温度以后，向焦炭上粘合一种软化点或熔点不超过1800℃的一种物质，尤其是硼的化合物，可以降低在生产电极过程中引起的膨胀，从而完成了本发明。

本发明的一个目的是提供一种用于石墨电极的针状焦炭，不管原料的种类是煤焦炭还是石油焦炭，所说的针状焦炭都可以降低在生产石墨电极时产生的膨胀，并且增大石墨化步骤中的产量，改进产品特性。

本发明涉及：

1、用于石墨电极的一种针状焦炭，包括100重量份的焦炭和0.03～16重量份的一种物质，该物质的软化点，或熔点，或在经过200℃或更高的温度的热处理后不留下残余物的热分解温度不超过1800℃；

2、用于石墨电极的一种针状焦炭，包括100重量份的焦炭和0.05～5重量份的、选自硼的化合物、磷的化合物、硅的化合物和硼硅酸盐玻璃中的至少一种作为上面的第1项中所述的物质；以及生产这种焦炭的一种方法。

3、生产用于石墨电极的针状焦炭的一种方法，包括用一种物质的悬浮液或溶液喷涂或浸渍以石油和煤焦油中的至少一种作为焦炭的原料、通过延迟焦化生产的生焦炭，然后煅烧所说的生焦炭，其中所说的物质的软化点、或熔点、或在经过200℃或更高的温度的热处理后不留下残余物的热分解温度不超过1800℃；

4、生产上面的第3项所述的用于石墨电极的针状焦炭的一种方法，包括用一种物质的悬浮液或溶液喷涂或浸渍以石油和煤焦油中的至少一种作为焦炭的原料、通过延迟焦化生产的生焦炭，然后煅烧所说的生焦炭，其中所说的物质选自选自硼的化合物、磷的化合物、硅的化合物和硼硅酸盐玻璃中的至少一种；

5、生产上面的第3项所述的用于石墨电极的针状焦炭的一种方法，其中用多个步骤重复煅烧和冷却，在最后一个步骤的煅烧之前的一个步骤中，用上述悬浮液或溶液喷涂或浸渍所得的煅烧的焦炭；