1. Etapa de pré-aquecimento a baixa temperatura (temperatura ambiente até 350℃)
Quando a temperatura real de aquecimento do corpo verde atinge de 100 a 230 graus Celsius, ele começa a amolecer, a tensão interna relaxa, o volume se expande ligeiramente, mas não há muita liberação de matéria volátil, e o corpo verde entra na fase plástica. Nessa fase, a principal função é pré-aquecer o tarugo de carbono. Devido às diferenças de temperatura e pressão dentro do tarugo verde, alguns componentes leves do asfalto migram, se difundem e fluem. À medida que a temperatura continua a subir para 230-400°C, a taxa de decomposição do asfalto acelera gradualmente. Especialmente na faixa de temperatura de 350-400°C, o asfalto se decompõe violentamente e uma grande quantidade de matéria volátil é liberada. Nessa fase, a taxa de aquecimento precisa ser controlada para evitar que o aumento repentino da temperatura cause concentração de tensão interna e, ao mesmo tempo, para evitar a liberação rápida de matéria volátil que pode causar rachaduras no tarugo de carbono.
2. Estágio de coqueificação a temperatura média (350℃ a 800℃)
Quando a temperatura real de aquecimento do corpo verde atinge 400-550 °C, a taxa de decomposição e volatilização do asfalto diminui, entrando em uma fase dominada pela reação de policondensação. Em altas temperaturas, o asfalto sofre decomposição térmica e policondensação, formando semicoke. Nesse ponto, a quantidade de matéria volátil liberada diminui e o volume do corpo verde passa de expansão para contração. Quando a temperatura real de aquecimento do corpo verde atinge 500 a 700 °C, o semicoke formado pelo asfalto se transforma em coque ligante (coque asfáltico), a matéria volátil liberada pela decomposição do asfalto diminui ainda mais e o corpo verde carbonizado continua a encolher. Nesse ponto, o ligante asfáltico se transformou em coque ligante e a condutividade térmica do corpo verde carbonizado aumentou. Essa fase é crucial para a qualidade da calcinação. O ligante passa por um grande número de reações complexas de decomposição, polimerização, ciclização e aromatização. A decomposição do ligante e a repolimerização dos produtos da decomposição ocorrem simultaneamente, formando uma fase intermediária. O crescimento dessa fase intermediária leva à formação de precursores. A 400 °C, o produto começa a apresentar formação de coque, mas a resistência ainda é muito baixa e a adesão do asfalto diminui. Por volta de 500 °C, embora ainda haja uma pequena quantidade de matéria volátil, a estrutura básica do carbono já está formada. O semicoque é formado entre 500 e 550 °C, e as substâncias voláteis produzidas pela decomposição térmica do asfalto são basicamente liberadas antes de 600 a 650 °C. O coque é formado entre 700 e 750 °C. Para aumentar a taxa de formação de coque do asfalto e melhorar as propriedades físico-químicas dos produtos, a temperatura deve ser elevada de forma uniforme e lenta nessa etapa. Além disso, durante essa etapa, uma grande quantidade de matéria volátil é liberada, preenchendo toda a câmara do forno. Esses gases se decompõem na superfície dos produtos quentes, gerando carbono sólido que se deposita nos poros e na superfície dos produtos, aumentando o rendimento de coque e selando os poros, o que, consequentemente, aumenta sua resistência. A característica mais marcante da reação nesta etapa é a polimerização e decomposição de grupos funcionais e o aumento gradual do teor de hidrogênio no gás liberado.
3. Etapa de sinterização em alta temperatura (800℃ a 1200~1350℃)
Quando o produto atinge uma temperatura acima de 700 °C, o processo de coqueificação do aglomerante está praticamente concluído. Durante a etapa de sinterização em alta temperatura, a taxa de aquecimento pode ser ligeiramente aumentada. Após atingir a temperatura máxima, é necessário mantê-la por 15 a 20 horas. Durante o processo de coqueificação, formam-se grandes moléculas planas aromáticas. Os átomos e grupos atômicos periféricos diferentes das moléculas planas se rompem e são eliminados. À medida que a temperatura aumenta, as moléculas planas sofrem rearranjo. Acima de 900 °C, os átomos de hidrogênio nas bordas se rompem gradualmente e são eliminados. Ao mesmo tempo, o coque do aglomerante se contrai e se densifica ainda mais. Nesse ponto, o processo químico enfraquece gradualmente, a contração interna e externa diminui gradualmente, enquanto a densidade real, a resistência e a condutividade elétrica aumentam.
4. Etapa de resfriamento
Durante o resfriamento, a taxa de resfriamento pode ser ligeiramente mais rápida que a taxa de aquecimento. No entanto, devido à limitação da condutividade térmica do produto, a taxa de resfriamento no interior do produto é menor que na superfície, formando gradientes de temperatura e de tensão térmica de diferentes magnitudes do centro para a superfície do produto. Se a tensão térmica for muito grande, causará contração interna e externa desigual e levará a fissuras. Portanto, o resfriamento também deve ser realizado de forma controlada. Durante a etapa de resfriamento, implementa-se o resfriamento gradual. A taxa de resfriamento em áreas acima de 800 °C não deve exceder 3 °C/h para evitar fissuras causadas por resfriamento rápido. A temperatura na qual os produtos saem do forno deve ser inferior a 80 °C. Ao usar um sistema de resfriamento com água atomizada, a temperatura da água deve ser mantida estável em 40 °C ± 2 °C para evitar danos por choque térmico.
Data da publicação: 11 de junho de 2025