Catalyse de la graphitation de certains carbones par l’ensemble chrome, oxygène, soufre

Institut Battelle, Genève, Suisse.) Pierre CORNUAULT et François du CHAFFAUT. (Compagnie Pechiney, Paris, France.

Résumé

La graphitation des cokes bien graphitables peut être catalysée par l’action combinée du chrome, de l’oxygène et du soufre. Avec un additif de composition CrO_{1, 5}S_0,3 et une concentration de 1,15 at % Cr (= 5 % en masse) dans le coke, environ 75 % du coke peuvent être transformés en phase bien cristallisée [math] par un traitement de 20 h à 1 400-1 425 °C.

Le chrome peut être apporté au coke sous forme de Cr₃C₂, Cr₂O₃, CrS, l’oxygène sous forme de Cr₂O₃, CO/CO₂, SiO₂, le soufre sous forme de CrS ou de soufre du coke. La composition de l’additif peut varier dans de larges mesures. La catalyse n’agit pas sur les cokes mal ou moyennement graphitables.

La catalyse se fait en deux étapes : pénétration du chrome, du soufre et peut-être d’une partie de l’oxygène dans les grains de coke, vers 1 100 à 1 200 °C, puis formation de la phase bien cristallisée entre 1 200 et 1 600 °C avec un rendement maximal à 1 400-1 425 °C.

La catalyse se fait avec conservation de la texture des grains de coke et de l’orientation des cristallites, par réarrangement de l’édifice cristallin et élimination de ses défauts, et non par formation de nouveaux cristaux.

Abstract

The graphitization of the well-graphitizable petroleum cokes can be catalysed by the combined action of chromium, oxygen and sulfur. With an approximate additive composition of CrO_1,5S_0,3 and a concentration of 1.15 at % Cr (= 5 wt %) in the coke, about 75 % of the coke can be transformed into a well-crystallized phase [math] in a 20 h treatment at 1 400 to 1 425 °C. Chromium can be added to the coke as Cr₃C₂, Cr₂O₃, CrS, oxygen as Cr₂03, CO/CO₂, SiO₂, and sulfur as CrS or as sulfur of the coke. A broad range of additive compositions can be used. Not graphitizable or poorly graphitizable cokes do not undergo the catalysis.

The catalysis proceeds in two steps : penetration of chromium, sulfur and maybe part of the oxygen into the grains of coke at 1 100 to 1 200 °C, and formation of the well-crystal- lized phase between 1 200 and 1 600 °C, with a maximum yield at 1 400-1 425 °C. The catalysis does not destroy the texture of the grains of coke and does not change the orientation of the crystallites; its consists in a structural rearrangement and the elimination of the crystalline defects, and not in the formation of new crystals.