1. MATERIE PRIME
Coca Cola (circa 75-80% del contenuto)
Coke di petrolio
Il coke di petrolio è la materia prima più importante e si forma in un'ampia gamma di strutture, dal coke ad ago altamente anisotropo al coke fluido quasi isotropo. Il Needle Coke, altamente anisotropo, per la sua struttura è indispensabile per la produzione di elettrodi ad alte prestazioni utilizzati nei forni elettrici ad arco, dove è richiesta un'elevata capacità di carico elettrico, meccanico e termico. Il coke di petrolio è prodotto quasi esclusivamente mediante il processo di coking ritardato, che è una procedura di carbonizzazione lenta e delicata dei residui di distillazione del petrolio greggio.
Needle Coke è il termine comunemente usato per un tipo speciale di coke con elevatissima grafitizzabilità risultante da un forte orientamento parallelo preferito della sua struttura a strati turbostratici e da una particolare forma fisica dei grani.
Leganti (circa il 20-25% del contenuto)
Pece di catrame di carbone
Gli agenti leganti vengono utilizzati per agglomerare le particelle solide tra loro. La loro elevata capacità bagnante trasforma quindi l'impasto allo stato plastico per il successivo stampaggio o estrusione.
La pece di catrame di carbone è un composto organico e ha una struttura aromatica distinta. A causa della sua elevata percentuale di anelli benzenici sostituiti e condensati, ha già la struttura reticolare esagonale distintamente preformata della grafite, facilitando così la formazione di domini grafitici ben ordinati durante la grafitizzazione. La pece si rivela il legante più vantaggioso. È il residuo della distillazione del catrame di carbone.
2. MISCELAZIONE ED ESTRUSIONE
Il coke macinato viene miscelato con pece di catrame di carbone e alcuni additivi per formare una pasta uniforme. Questo viene portato nel cilindro di estrusione. In una prima fase l'aria deve essere rimossa mediante prepressatura. Segue quindi la fase di estrusione vera e propria in cui la miscela viene estrusa per formare un elettrodo del diametro e della lunghezza desiderati. Per consentire la miscelazione e soprattutto il processo di estrusione (vedi immagine a destra) la miscela deve essere viscosa. Ciò si ottiene mantenendolo a una temperatura elevata di ca. 120°C (a seconda della falda) durante tutto il processo di produzione del verde. Questa forma base a forma cilindrica è nota come “elettrodo verde”.
3. COTTURA
Vengono utilizzati due tipi di forni di cottura:
Qui le barre estruse vengono poste in contenitori cilindrici di acciaio inossidabile (saccatrici). Per evitare la deformazione degli elettrodi durante il processo di riscaldamento, i contenitori sono inoltre riempiti con uno strato protettivo di sabbia. Le sagger vengono caricate sulle piattaforme dei vagoni ferroviari (fondo dei vagoni) e arrotolate nei forni alimentati a gas naturale.
Forno ad anello
Qui gli elettrodi vengono collocati in una cavità nascosta in pietra sul fondo del capannone di produzione. Questa cavità fa parte di un sistema ad anello composto da più di 10 camere. Le camere sono collegate tra loro con un sistema di circolazione dell'aria calda per risparmiare energia. Anche i vuoti tra gli elettrodi sono riempiti di sabbia per evitare deformazioni. Durante il processo di cottura, in cui la pece viene carbonizzata, la temperatura deve essere controllata attentamente perché a temperature fino a 800°C un rapido accumulo di gas può causare la rottura dell'elettrodo.
In questa fase gli elettrodi hanno una densità intorno a 1,55 – 1,60 kg/dm3.
4. IMPREGNAZIONE
Gli elettrodi cotti sono impregnati con una pece speciale (pece liquida a 200°C) per conferire loro la maggiore densità, resistenza meccanica e conduttività elettrica necessarie per resistere alle severe condizioni operative all'interno dei forni.
5. RICOTTURA
È necessario un secondo ciclo di cottura, o “rebake”, per carbonizzare l’impregnazione di pece e per eliminare eventuali sostanze volatili rimanenti. La temperatura di ricottura raggiunge quasi i 750°C. In questa fase gli elettrodi possono raggiungere densità intorno a 1,67 – 1,74 kg/dm3.
6. GRAFITIZZAZIONE
Fornace Acheson
La fase finale nella produzione della grafite è la conversione del carbonio cotto in grafite, chiamata grafitizzazione. Durante il processo di grafitizzazione, il carbonio più o meno preordinato (carbonio turbostratico) viene convertito in una struttura di grafite ordinata tridimensionalmente.
Gli elettrodi vengono imballati in forni elettrici circondati da particelle di carbonio per formare una massa solida. Una corrente elettrica viene fatta passare attraverso il forno, portando la temperatura a circa 3000°C. Questo processo viene solitamente ottenuto utilizzando un FORNO ACHESON o un FORNO LENGTHWISE (LWG).
Nel forno Acheson gli elettrodi vengono grafitizzati mediante un processo batch, mentre nel forno LWG viene grafitizzata l'intera colonna contemporaneamente.
7. LAVORAZIONE
Gli elettrodi di grafite (dopo il raffreddamento) vengono lavorati secondo dimensioni e tolleranze esatte. Questa fase può anche comprendere la lavorazione e il montaggio delle estremità (prese) degli elettrodi con un sistema di giunzione con perno (nipplo) di grafite filettata.
Orario di pubblicazione: 08-apr-2021