1. SUROVINY
Coca-Cola (obsah přibližně 75–80 %)
Ropný koks
Ropný koks je nejdůležitější surovinou a vzniká v široké škále struktur, od vysoce anizotropního jehlového koksu až po téměř izotropní fluidní koks. Vysoce anizotropní jehlový koks je díky své struktuře nezbytný pro výrobu vysoce výkonných elektrod používaných v elektrických obloukových pecích, kde je vyžadována velmi vysoká elektrická, mechanická a tepelná únosnost. Ropný koks se vyrábí téměř výhradně procesem zpožděného koksování, což je mírný pomalý proces karbonizace zbytků z destilace ropy.
Jehlový koks je běžně používaný termín pro speciální typ koksu s extrémně vysokou grafitizovatelností, která je výsledkem silné preferované paralelní orientace jeho turbostratické vrstevnaté struktury a specifického fyzikálního tvaru zrn.
Pojiva (přibližně 20–25 % obsahu)
Dehtová smola
Pojiva se používají k aglomeraci pevných částic. Jejich vysoká smáčivost tak převádí směs do plastického stavu pro následné lisování nebo extruzi.
Dehtová smůla je organická sloučenina s výraznou aromatickou strukturou. Díky vysokému podílu substituovaných a kondenzovaných benzenových kruhů má již zřetelně předem vytvořenou hexagonální mřížkovou strukturu grafitu, což usnadňuje tvorbu dobře uspořádaných grafitových domén během grafitizace. Dehtová smůla se ukazuje jako nejvýhodnější pojivo. Je to destilační zbytek černouhelného dehtu.
2. MÍCHÁNÍ A VYTLÁČENÍ
Mletý koks se smíchá s dehtovou smůlou a některými přísadami za vzniku jednotné pasty. Ta se přivede do extruzního válce. V prvním kroku je nutné předlisováním odstranit vzduch. Poté následuje samotný krok extruze, kdy se směs extruduje za vzniku elektrody o požadovaném průměru a délce. Aby bylo možné míchání a zejména proces extruze (viz obrázek vpravo), musí být směs viskózní. Toho se dosahuje udržováním zvýšené teploty přibližně 120 °C (v závislosti na dehtu) během celého procesu výroby zeleného koksu. Tento základní tvar s válcovým tvarem se nazývá „zelená elektroda“.
3. PEČENÍ
Používají se dva typy pekařských pecí:
Zde se extrudované tyče umisťují do válcových nerezových nádob (saggerů). Aby se zabránilo deformaci elektrod během procesu ohřevu, jsou saggery také naplněny ochrannou vrstvou písku. Saggery se nakládají na plošiny železničních vagónů (dna vagónů) a valí se do pecí na zemní plyn.
Kruhová pec
Zde jsou elektrody umístěny v kamenné skryté dutině ve spodní části výrobní haly. Tato dutina je součástí kruhového systému více než 10 komor. Komory jsou propojeny systémem cirkulace horkého vzduchu pro úsporu energie. Dutiny mezi elektrodami jsou také vyplněny pískem, aby se zabránilo deformaci. Během procesu vypalování, kdy se smůla karbonizuje, je nutné teplotu pečlivě kontrolovat, protože při teplotách až 800 °C může rychlé hromadění plynu způsobit praskání elektrody.
V této fázi mají elektrody hustotu okolo 1,55 – 1,60 kg/dm3.
4. IMPREGNACE
Vypálené elektrody jsou impregnovány speciální dehtem (tekutým dehtem při 200 °C), aby získaly vyšší hustotu, mechanickou pevnost a elektrickou vodivost, které budou potřebovat k odolání náročným provozním podmínkám uvnitř pecí.
5. ZNOVUPEČENÍ
Druhý cyklus vypalování neboli „opětovné vypalování“ je nutný k karbonizaci dehtové impregnace a odstranění všech zbývajících těkavých látek. Teplota opětovného vypalování dosahuje téměř 750 °C. V této fázi mohou elektrody dosáhnout hustoty okolo 1,67 – 1,74 kg/dm3.
6. GRAFITIZACE
Achesonova pec
Posledním krokem při výrobě grafitu je přeměna vypáleného uhlíku na grafit, nazývaná grafitizace. Během procesu grafitizace se víceméně předem uspořádaný uhlík (turbostratický uhlík) přemění na trojrozměrně uspořádanou grafitovou strukturu.
Elektrody jsou uloženy v elektrických pecích obklopených uhlíkovými částicemi a tvoří pevnou hmotu. Pecí prochází elektrický proud, který zvyšuje teplotu na přibližně 3000 °C. Tento proces se obvykle provádí pomocí ACHESONOVY PECE nebo PODÉLNÉ PECE (LWG).
U Achesonovy pece se elektrody grafitizují dávkovým procesem, zatímco u pece LWG se grafitizuje celá kolona současně.
7. OBRÁBĚNÍ
Grafitové elektrody (po ochlazení) se obrábějí na přesné rozměry a tolerance. Tato fáze může také zahrnovat obrábění a osazení konců (zásuvek) elektrod závitovým spojovacím systémem s grafitovými kolíky (niplem).
Čas zveřejnění: 8. dubna 2021