1. MATÉRIAS-PRIMAS
Coca-Cola (aproximadamente 75-80% em conteúdo)
Coque de petróleo
O coque de petróleo é a matéria-prima mais importante e é formado em uma ampla gama de estruturas, desde o coque acicular altamente anisotrópico até o coque fluido quase isotrópico. O coque acicular altamente anisotrópico, devido à sua estrutura, é indispensável para a fabricação de eletrodos de alto desempenho usados em fornos elétricos a arco, onde se exige um altíssimo grau de capacidade de suportar cargas elétricas, mecânicas e térmicas. O coque de petróleo é produzido quase que exclusivamente pelo processo de coqueamento retardado, que é um procedimento de carbonização lenta e suave dos resíduos da destilação do petróleo bruto.
Coque de agulha é o termo comumente usado para um tipo especial de coque com altíssima grafitizabilidade, resultante de uma forte orientação paralela preferencial de sua estrutura de camadas turbostráticas e de um formato físico particular dos grãos.
Aglutinantes (aproximadamente 20-25% do conteúdo)
piche de alcatrão de carvão
Os agentes aglutinantes são usados para aglomerar as partículas sólidas umas às outras. Sua alta capacidade de molhagem transforma a mistura em um estado plástico para posterior moldagem ou extrusão.
O piche de alcatrão de hulha é um composto orgânico com uma estrutura aromática distinta. Devido à sua alta proporção de anéis benzênicos substituídos e condensados, ele já possui a estrutura hexagonal pré-formada do grafite, facilitando assim a formação de domínios grafíticos bem ordenados durante a grafitização. O piche demonstra ser o aglutinante mais vantajoso. É o resíduo da destilação do alcatrão de hulha.
2. MISTURA E EXTRUSÃO
O coque moído é misturado com piche de alcatrão de carvão e alguns aditivos para formar uma pasta homogênea. Essa pasta é então introduzida no cilindro de extrusão. Em uma primeira etapa, o ar precisa ser removido por pré-compressão. Em seguida, ocorre a extrusão propriamente dita, onde a mistura é extrudada para formar um eletrodo com o diâmetro e comprimento desejados. Para permitir a mistura e, principalmente, o processo de extrusão (veja a imagem à direita), a mistura precisa ser viscosa. Isso é obtido mantendo-a a uma temperatura elevada de aproximadamente 120 °C (dependendo do piche) durante todo o processo de produção do eletrodo verde. Essa forma básica, com formato cilíndrico, é conhecida como "eletrodo verde".
3. COZINHAR
Existem dois tipos de fornos de cozimento em uso:
Aqui, as barras extrudadas são colocadas em recipientes cilíndricos de aço inoxidável (saggers). Para evitar a deformação dos eletrodos durante o processo de aquecimento, os saggers também são preenchidos com uma camada protetora de areia. Os saggers são carregados em plataformas de vagões ferroviários (fundos de vagões) e levados para fornos a gás natural.
Forno anular
Aqui, os eletrodos são colocados em uma cavidade revestida de pedra no fundo do galpão de produção. Essa cavidade faz parte de um sistema circular com mais de 10 câmaras. As câmaras são interligadas por um sistema de circulação de ar quente para economizar energia. Os espaços entre os eletrodos também são preenchidos com areia para evitar deformações. Durante o processo de cozimento, no qual o piche é carbonizado, a temperatura precisa ser controlada cuidadosamente, pois, em temperaturas de até 800 °C, um rápido acúmulo de gás pode causar rachaduras no eletrodo.
Nessa fase, os eletrodos têm uma densidade em torno de 1,55 a 1,60 kg/dm3.
4. IMPREGNAÇÃO
Os eletrodos cozidos são impregnados com um piche especial (piche líquido a 200°C) para lhes conferir a maior densidade, resistência mecânica e condutividade elétrica necessárias para suportar as severas condições de operação dentro dos fornos.
5. RE-ASSAR
Um segundo ciclo de aquecimento, ou "recozimento", é necessário para carbonizar a impregnação de piche e eliminar quaisquer voláteis remanescentes. A temperatura de recozimento atinge quase 750 °C. Nessa fase, os eletrodos podem atingir uma densidade em torno de 1,67 a 1,74 kg/dm³.
6. GRAFITIZAÇÃO
Forno Acheson
A etapa final na fabricação de grafite é a conversão do carbono calcinado em grafite, chamada grafitização. Durante o processo de grafitização, o carbono mais ou menos pré-ordenado (carbono turbostrático) é convertido em uma estrutura de grafite tridimensionalmente ordenada.
Os eletrodos são acondicionados em fornos elétricos, envoltos por partículas de carbono, formando uma massa sólida. Uma corrente elétrica passa pelo forno, elevando a temperatura para aproximadamente 3000 °C. Esse processo geralmente é realizado utilizando um forno Acheson ou um forno longitudinal (LWG).
No forno Acheson, os eletrodos são grafitizados usando um processo em lote, enquanto em um forno LWG toda a coluna é grafitizada simultaneamente.
7. USINAGEM
Os eletrodos de grafite (após o resfriamento) são usinados com dimensões e tolerâncias exatas. Esta etapa também pode incluir a usinagem e a montagem das extremidades (soquetes) dos eletrodos com um sistema de junção por pino de grafite rosqueado (nipple).
Data da publicação: 08/04/2021