1. MATERIAS PRIMAS
Coca-Cola (aproximadamente 75-80% de contenido)
Coque de petróleo
El coque de petróleo es la materia prima más importante y se forma en una amplia gama de estructuras, desde coque de aguja altamente anisotrópico hasta coque fluido casi isotrópico. El coque de aguja altamente anisotrópico, debido a su estructura, es indispensable para la fabricación de electrodos de alto rendimiento utilizados en hornos de arco eléctrico, donde se requiere un grado muy alto de capacidad de carga eléctrica, mecánica y térmica. El coque de petróleo se produce casi exclusivamente mediante el proceso de coquización retardada, que es un procedimiento de carbonización suave y lenta de los residuos de la destilación del petróleo crudo.
Coque de aguja es el término comúnmente utilizado para un tipo especial de coque con una capacidad de grafitización extremadamente alta resultante de una fuerte orientación paralela preferida de su estructura de capa turboestrática y una forma física particular de los granos.
Aglutinantes (aproximadamente 20-25 % del contenido)
Brea de alquitrán de hulla
Se utilizan agentes aglutinantes para aglomerar las partículas sólidas entre sí. Su elevada capacidad humectante transforma así la mezcla en estado plástico para su posterior moldeo o extrusión.
La brea de alquitrán de hulla es un compuesto orgánico y tiene una estructura aromática distinta. Debido a su alta proporción de anillos de benceno sustituidos y condensados, ya tiene la estructura reticular hexagonal claramente preformada del grafito, lo que facilita la formación de dominios grafíticos bien ordenados durante la grafitización. La brea resulta ser el aglutinante más ventajoso. Es el residuo de la destilación del alquitrán de hulla.
2. MEZCLA Y EXTRUSIÓN
El coque molido se mezcla con brea de alquitrán de hulla y algunos aditivos para formar una pasta uniforme. Esto se lleva al cilindro de extrusión. En un primer paso hay que eliminar el aire mediante preprensado. Luego sigue el paso de extrusión real donde la mezcla se extruye para formar un electrodo del diámetro y longitud deseados. Para permitir el proceso de mezcla y especialmente de extrusión (ver imagen a la derecha) la mezcla tiene que ser viscosa. Esto se consigue manteniéndolo a una temperatura elevada de aprox. 120°C (dependiendo de la parcela) durante todo el proceso de producción en verde. Esta forma básica con forma cilíndrica se conoce como “electrodo verde”.
3. HORNEAR
Se utilizan dos tipos de hornos de cocción:
Aquí las varillas extruidas se colocan en recipientes cilíndricos de acero inoxidable (saggers). Para evitar la deformación de los electrodos durante el proceso de calentamiento, los hundimientos también se rellenan con una capa protectora de arena. Los saggers se cargan en plataformas de vagones (fondos de vagones) y se introducen en hornos alimentados con gas natural.
Horno de anillo
Aquí los electrodos se colocan en una cavidad cubierta de piedra en el fondo de la nave de producción. Esta cavidad forma parte de un sistema de anillos de más de 10 cámaras. Las cámaras están conectadas entre sí mediante un sistema de circulación de aire caliente para ahorrar energía. Los huecos entre los electrodos también se rellenan con arena para evitar deformaciones. Durante el proceso de horneado, en el que se carboniza la brea, la temperatura debe controlarse cuidadosamente porque a temperaturas de hasta 800 °C una rápida acumulación de gas puede provocar el agrietamiento del electrodo.
En esta fase los electrodos tienen una densidad de alrededor de 1,55 – 1,60 kg/dm3.
4. IMPREGNACIÓN
Los electrodos horneados están impregnados con una brea especial (brea líquida a 200°C) para darles la mayor densidad, resistencia mecánica y conductividad eléctrica que necesitarán para soportar las severas condiciones de operación dentro de los hornos.
5. REHORNEAR
Se requiere un segundo ciclo de horneado, o “rehorneado”, para carbonizar la impregnación de brea y eliminar los volátiles restantes. La temperatura de rehorneado alcanza casi 750°C. En esta fase los electrodos pueden alcanzar una densidad de entre 1,67 y 1,74 kg/dm3.
6. GRAFITIZACIÓN
Horno Acheson
El último paso en la fabricación de grafito es la conversión del carbono cocido en grafito, denominada grafitización. Durante el proceso de grafitización, el carbono más o menos ordenado (carbono turboestrático) se convierte en una estructura de grafito ordenada tridimensionalmente.
Los electrodos se empaquetan en hornos eléctricos rodeados de partículas de carbono para formar una masa sólida. Se hace pasar una corriente eléctrica a través del horno, elevando la temperatura a aproximadamente 3000°C. Este proceso generalmente se logra utilizando un HORNO ACHESON o un HORNO LONGITUD (LWG).
En el horno Acheson los electrodos se grafitizan mediante un proceso discontinuo, mientras que en un horno LWG se grafitiza toda la columna al mismo tiempo.
7. MECANIZADO
Los electrodos de grafito (después de enfriar) se mecanizan con dimensiones y tolerancias exactas. Esta etapa también puede incluir el mecanizado y ajuste de los extremos (zócalos) de los electrodos con un sistema de unión de pasador (niple) roscado de grafito.
Hora de publicación: 08-abr-2021