1. ΠΡΩΤΕΣ ΥΛΕΣ
Coca-Cola (περίπου 75-80% σε περιεκτικότητα)
πετρελαϊκό κοκ
Ο οπτάνθρακας πετρελαίου είναι η πιο σημαντική πρώτη ύλη και σχηματίζεται σε ένα ευρύ φάσμα δομών, από εξαιρετικά ανισότροπο βελονωτό οπτάνθρακα έως σχεδόν ισότροπο ρευστό οπτάνθρακα. Ο εξαιρετικά ανισότροπος βελονωτός οπτάνθρακας, λόγω της δομής του, είναι απαραίτητος για την κατασκευή ηλεκτροδίων υψηλής απόδοσης που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικούς κλιβάνους τόξου, όπου απαιτείται πολύ υψηλός βαθμός ηλεκτρικής, μηχανικής και θερμικής φέρουσας ικανότητας. Ο οπτάνθρακας πετρελαίου παράγεται σχεδόν αποκλειστικά με τη διαδικασία καθυστερημένης οπτανθρακοποίησης, η οποία είναι μια ήπια διαδικασία αργής απανθράκωσης υπολειμμάτων απόσταξης αργού πετρελαίου.
Ο βελονοειδής οπτάνθρακας είναι ο συνήθως χρησιμοποιούμενος όρος για έναν ειδικό τύπο οπτάνθρακα με εξαιρετικά υψηλή γραφιτοποιησιμότητα, που προκύπτει από έναν ισχυρό προτιμώμενο παράλληλο προσανατολισμό της στροβιλοστρωματικής δομής του και ένα συγκεκριμένο φυσικό σχήμα των κόκκων.
Συνδετικά υλικά (περίπου 20-25% σε περιεκτικότητα)
Πίσσα από λιθανθρακόπισσα
Οι συνδετικοί παράγοντες χρησιμοποιούνται για τη συσσωμάτωση των στερεών σωματιδίων μεταξύ τους. Η υψηλή τους ικανότητα διαβροχής μετατρέπει έτσι το μείγμα σε πλαστική κατάσταση για επακόλουθη χύτευση ή εξώθηση.
Η πίσσα από λιθανθρακόπισσα είναι μια οργανική ένωση και έχει μια ξεχωριστή αρωματική δομή. Λόγω της υψηλής αναλογίας υποκατεστημένων και συμπυκνωμένων δακτυλίων βενζολίου, έχει ήδη την ξεχωριστά προσχηματισμένη εξαγωνική δομή πλέγματος του γραφίτη, διευκολύνοντας έτσι τον σχηματισμό καλά διατεταγμένων γραφιτικών περιοχών κατά τη γραφιτοποίηση. Η πίσσα αποδεικνύεται το πιο πλεονεκτικό συνδετικό υλικό. Είναι το υπόλειμμα απόσταξης της λιθανθρακόπισσας.
2. ΑΝΑΜΕΙΞΗ ΚΑΙ ΕΞΩΘΗΣΗ
Ο αλεσμένος οπτάνθρακας αναμειγνύεται με πίσσα λιθανθρακόπισσας και ορισμένα πρόσθετα για να σχηματιστεί μια ομοιόμορφη πάστα. Αυτή εισάγεται στον κύλινδρο εξώθησης. Σε ένα πρώτο βήμα, ο αέρας πρέπει να αφαιρεθεί με προσυμπίεση. Στη συνέχεια, ακολουθεί το πραγματικό βήμα εξώθησης, όπου το μείγμα εξωθείται για να σχηματίσει ένα ηλεκτρόδιο με την επιθυμητή διάμετρο και μήκος. Για να καταστεί δυνατή η ανάμειξη και ιδιαίτερα η διαδικασία εξώθησης (βλ. εικόνα στα δεξιά), το μείγμα πρέπει να είναι παχύρρευστο. Αυτό επιτυγχάνεται διατηρώντας το σε υψηλή θερμοκρασία περίπου 120°C (ανάλογα με την πίσσα) κατά τη διάρκεια ολόκληρης της πράσινης διαδικασίας παραγωγής. Αυτή η βασική μορφή με κυλινδρικό σχήμα είναι γνωστή ως «πράσινο ηλεκτρόδιο».
3. ΨΗΣΙΜΟ
Χρησιμοποιούνται δύο τύποι φούρνων ψησίματος:
Εδώ, οι εξωθημένες ράβδοι τοποθετούνται σε κυλινδρικά δοχεία από ανοξείδωτο χάλυβα (saggers). Για να αποφευχθεί η παραμόρφωση των ηλεκτροδίων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας θέρμανσης, τα saggers γεμίζονται επίσης με ένα προστατευτικό κάλυμμα άμμου. Τα saggers φορτώνονται σε πλατφόρμες βαγονιών (πυθμένες βαγονιών) και τυλίγονται σε κλιβάνους που λειτουργούν με φυσικό αέριο.
Δακτυλιοειδής κάμινος
Εδώ, τα ηλεκτρόδια τοποθετούνται σε μια πέτρινη κρυφή κοιλότητα στο κάτω μέρος της αίθουσας παραγωγής. Αυτή η κοιλότητα αποτελεί μέρος ενός δακτυλιοειδούς συστήματος με περισσότερους από 10 θαλάμους. Οι θάλαμοι συνδέονται μεταξύ τους με ένα σύστημα κυκλοφορίας θερμού αέρα για εξοικονόμηση ενέργειας. Τα κενά μεταξύ των ηλεκτροδίων γεμίζονται επίσης με άμμο για να αποφευχθεί η παραμόρφωση. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ψησίματος, όπου η πίσσα είναι απανθρακωμένη, η θερμοκρασία πρέπει να ελέγχεται προσεκτικά, επειδή σε θερμοκρασίες έως και 800°C, η ταχεία συσσώρευση αερίου μπορεί να προκαλέσει ρωγμές στο ηλεκτρόδιο.
Σε αυτή τη φάση τα ηλεκτρόδια έχουν πυκνότητα περίπου 1,55 – 1,60 kg/dm3.
4. ΕΜΠΟΤΙΣΜΟΣ
Τα ψημένα ηλεκτρόδια εμποτίζονται με ειδική πίσσα (υγρή πίσσα στους 200°C) για να τους προσδοθεί η υψηλότερη πυκνότητα, μηχανική αντοχή και ηλεκτρική αγωγιμότητα που θα χρειαστούν για να αντέξουν τις αυστηρές συνθήκες λειτουργίας μέσα στους κλιβάνους.
5. ΞΑΝΑΨΗΣΗ
Απαιτείται ένας δεύτερος κύκλος ψησίματος, ή «επαναψήσιμο», για την ενανθράκωση του εμποτισμού με πίσσα και την απομάκρυνση τυχόν υπολειπόμενων πτητικών ουσιών. Η θερμοκρασία επαναψησίματος φτάνει σχεδόν τους 750°C. Σε αυτή τη φάση, τα ηλεκτρόδια μπορούν να φτάσουν σε πυκνότητα περίπου 1,67 – 1,74 kg/dm3.
6. ΓΡΑΦΙΤΙΣΜΟΣ
Φούρνος Άτσεσον
Το τελικό βήμα στην κατασκευή γραφίτη είναι η μετατροπή του ψημένου άνθρακα σε γραφίτη, η οποία ονομάζεται γραφιτοποίηση. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας γραφιτοποίησης, ο λίγο-πολύ προδιατεταγμένος άνθρακας (στροβιλικός άνθρακας) μετατρέπεται σε μια τρισδιάστατα διατεταγμένη δομή γραφίτη.
Τα ηλεκτρόδια συσκευάζονται σε ηλεκτρικούς κλιβάνους που περιβάλλονται από σωματίδια άνθρακα για να σχηματίσουν μια στερεά μάζα. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από τον κλίβανο, αυξάνοντας τη θερμοκρασία σε περίπου 3000°C. Αυτή η διαδικασία επιτυγχάνεται συνήθως χρησιμοποιώντας είτε έναν κλίβανο ACHESON είτε έναν κλίβανο κατά μήκος (LWG).
Με τον κλίβανο Acheson, τα ηλεκτρόδια γραφιτοποιούνται χρησιμοποιώντας μια διαδικασία παρτίδας, ενώ σε έναν κλίβανο LWG ολόκληρη η στήλη γραφιτοποιείται ταυτόχρονα.
7. ΜΗΧΑΝΟΥΡΓΙΚΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ
Τα ηλεκτρόδια γραφίτη (μετά την ψύξη) υποβάλλονται σε μηχανική κατεργασία σε ακριβείς διαστάσεις και ανοχές. Αυτό το στάδιο μπορεί επίσης να περιλαμβάνει μηχανική κατεργασία και τοποθέτηση των άκρων (υποδοχών) των ηλεκτροδίων με ένα σύστημα σύνδεσης με σπείρωμα γραφιτικής καρφίτσας (θηλής).
Ώρα δημοσίευσης: 08 Απριλίου 2021