1. Fase de prequecemento a baixa temperatura (temperatura ambiente a 350 ℃)
Cando a temperatura de quecemento real do corpo verde alcanza entre 100 e 230 graos Celsius, este comeza a abrandarse, a tensión interna reláxase, o volume expándese lixeiramente, pero non se descarga moita materia volátil e o corpo verde atópase na fase plástica. Nesta fase, a función principal é prequecer o lingote de carbono. Debido ás diferenzas de temperatura e presión dentro do lingote verde, algúns dos compoñentes lixeiros do asfalto migran, difúndense e flúen. A medida que a temperatura continúa a subir ata os 230-400 ℃, a velocidade de descomposición do asfalto acelérase gradualmente. Especialmente dentro do rango de temperatura de 350-400 ℃, o asfalto descomponse violentamente e libérase unha gran cantidade de materia volátil. Nesta fase, é necesario controlar a velocidade de quecemento para evitar que un aumento repentino da temperatura provoque unha concentración de tensión interna e, ao mesmo tempo, para evitar a liberación rápida de materia volátil que pode causar gretas no lingote de carbono.
2. Fase de coque a temperatura media (350 ℃ a 800 ℃)
Cando a temperatura real de quecemento do corpo verde aumenta a 400-550 ℃, a velocidade de descomposición e volatilización do asfalto diminúe, entrando nunha etapa dominada pola reacción de policondensación. A altas temperaturas, o asfalto sofre descomposición térmica e policondensación para formar semicoque. Neste punto, a cantidade de materia volátil descargada diminúe e o volume do corpo verde cambia de expansión a contracción. Cando a temperatura real de quecemento do corpo verde alcanza os 500 a 700 ℃, o semicoque formado polo asfalto transfórmase aínda máis en coque aglutinante (coque asfáltico), a materia volátil liberada pola descomposición do asfalto diminúe aínda máis e o corpo verde de carbono continúa a contraerse. Neste punto, o aglutinante asfáltico transformouse en coque aglutinante e a condutividade térmica do corpo verde de carbono aumentou. Esta etapa é crucial e afecta á calidade da torrefacción. O aglutinante sofre un gran número de reaccións complexas de descomposición, polimerización, ciclación e aromatización. A descomposición do aglutinante e a repolimerización dos produtos de descomposición ocorren simultaneamente, formando unha fase intermedia. O crecemento da fase intermedia leva á formación de precursores. A 400 ℃, o produto comeza a mostrar coque, pero a resistencia segue sendo moi baixa e a adhesión do asfalto diminúe. Ao redor de 500 ℃, aínda que aínda hai unha pequena cantidade de materia volátil, a estrutura básica do carbono xa se formou. O semicoque fórmase a 500 a 550 ℃ e as substancias volátiles producidas pola descomposición térmica do asfalto descárganse basicamente antes de 600 a 650 ℃. O coque fórmase a 700 a 750 ℃. Para aumentar a velocidade de coque do asfalto e mellorar as propiedades físicas e químicas dos produtos, a temperatura debe elevarse uniforme e lentamente nesta fase. Ademais, durante esta fase, descárgase unha gran cantidade de materia volátil, enchendo toda a cámara do forno. Estes gases descomponse na superficie dos produtos quentes, xerando carbono sólido que se deposita nos poros e na superficie dos produtos, aumentando o rendemento do coque e selando os poros dos produtos, mellorando así a súa resistencia. A característica máis destacada da reacción nesta fase é a polimerización e descomposición dos grupos funcionais e o aumento gradual do contido de hidróxeno no gas descargado.
3. Fase de sinterización a alta temperatura (800 ℃ a 1200 ~ 1350 ℃)
Cando o produto alcanza os 700 ℃, o proceso de coque do aglutinante está basicamente rematado. Durante a etapa de sinterización a alta temperatura, a velocidade de quecemento pode aumentarse lixeiramente. Despois de alcanzar a temperatura máxima, é necesario manter a temperatura durante 15 a 20 horas. Durante o proceso de coque, fórmanse grandes moléculas planas aromáticas. Os átomos e grupos atómicos periféricos disímiles das moléculas planas rómpense e son excluídos. A medida que a temperatura aumenta, as moléculas planas sofren un rearranxo. Por riba dos 900 ℃, os átomos de hidróxeno nos bordos rómpense gradualmente e elimínanse. Ao mesmo tempo, o coque do aglutinante contrae e densifica aínda máis. Neste punto, o proceso químico debílase gradualmente, a contracción interna e externa diminúe gradualmente, mentres que a densidade, a resistencia e a condutividade eléctrica reais aumentan.
4. Fase de arrefriamento
Durante o arrefriamento, a velocidade de arrefriamento pode ser lixeiramente máis rápida que a velocidade de quecemento. Non obstante, debido á limitación da condutividade térmica do produto, a velocidade de arrefriamento dentro do produto é menor que a da superficie, o que forma gradientes de temperatura e gradientes de tensión térmica de diferentes magnitudes desde o centro ata a superficie do produto. Se a tensión térmica é demasiado grande, provocará unha contracción interna e externa desigual e dará lugar a gretas. Polo tanto, o arrefriamento tamén debe levarse a cabo de forma controlada. Durante a fase de arrefriamento, impleméntase un arrefriamento por gradiente. A velocidade de arrefriamento en zonas superiores a 800 ℃ non supera os 3 ℃/h para evitar gretas causadas polo arrefriamento rápido. A temperatura á que os produtos saen do forno debe ser inferior a 80 ℃. Ao usar un sistema de arrefriamento por auga atomizada, a temperatura da auga debe manterse de forma estable a 40 ℃ ± 2 ℃ para evitar danos por choque térmico.
Data de publicación: 11 de xuño de 2025