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 presenta en una amplia gama de estructuras, desde coque de agujas altamente anisotrópico hasta coque fluido casi isotrópico. El coque de agujas 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 una capacidad de carga eléctrica, mecánica y térmica muy elevada. El coque de petróleo se produce casi exclusivamente mediante el proceso de coquización retardada, que consiste en un proceso de carbonización suave y lenta de los residuos de la destilación del petróleo crudo.
El coque de aguja es el término comúnmente utilizado para un tipo especial de coque con una grafitizabilidad extremadamente alta, resultado de una fuerte orientación paralela preferencial de su estructura de capas turbostráticas y una forma física particular de los granos.
Carpetas (aproximadamente 20-25% de contenido)
Alquitrán de hulla
Los aglutinantes se utilizan para aglomerar las partículas sólidas entre sí. Su alta capacidad de humectación transforma la mezcla en un estado plástico para su posterior moldeo o extrusión.
El alquitrán de hulla es un compuesto orgánico con una estructura aromática distintiva. Debido a su alta proporción de anillos de benceno sustituidos y condensados, posee la estructura reticular hexagonal preformada del grafito, lo que facilita la formación de dominios grafíticos bien ordenados durante la grafitización. El alquitrán 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. Esta se introduce en el cilindro de extrusión. En una primera etapa, se elimina el aire mediante un preprensado. A continuación, se procede a la extrusión propiamente dicha, donde la mezcla se extruye para formar un electrodo del diámetro y la longitud deseados. Para facilitar la mezcla y, especialmente, el proceso de extrusión (véase la imagen de la derecha), la mezcla debe ser viscosa. Esto se consigue manteniéndola a una temperatura elevada de aproximadamente 120 °C (dependiendo de la brea) durante todo el proceso de producción en verde. Esta forma básica cilíndrica se conoce como «electrodo en verde».
3. HORNEAR
Se utilizan dos tipos de hornos de cocción:
Aquí, las varillas extruidas se colocan en recipientes cilíndricos de acero inoxidable (contenedores). Para evitar la deformación de los electrodos durante el proceso de calentamiento, los contenedores se rellenan con una capa protectora de arena. Los contenedores se cargan en plataformas de vagones (fondos de vagones) y se introducen rodando en hornos alimentados con gas natural.
Horno anular
Aquí, los electrodos se colocan en una cavidad de piedra oculta en la parte inferior de la nave de producción. Esta cavidad forma parte de un sistema anular de más de 10 cámaras. Las cámaras están conectadas entre sí mediante un sistema de circulación de aire caliente para ahorrar energía. Los espacios entre los electrodos también se rellenan con arena para evitar deformaciones. Durante el proceso de horneado, donde se carboniza el alquitrán, la temperatura debe controlarse cuidadosamente, ya que 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 proporcionarles la mayor densidad, resistencia mecánica y conductividad eléctrica que necesitarán para soportar las severas condiciones de funcionamiento dentro de los hornos.
5. VOLVER A HORNEAR
Se requiere un segundo ciclo de horneado, o “rehorneado”, para carbonizar la impregnación de brea y eliminar cualquier volátil restante. La temperatura de rehorneado alcanza casi los 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 paso final en la fabricación de grafito es la conversión del carbono horneado en grafito, proceso denominado grafitización. Durante la grafitización, el carbono, que presenta una estructura más o menos preordenada (carbono turbostrático), se transforma en una estructura de grafito tridimensionalmente ordenada.
Los electrodos se colocan 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 se suele realizar utilizando un horno Acheson o un horno longitudinal (LWG).
En el horno Acheson, los electrodos se grafitizan mediante un proceso por lotes, mientras que en un horno LWG se grafitiza toda la columna al mismo tiempo.
7. MECANIZADO
Los electrodos de grafito (tras enfriarse) se mecanizan con dimensiones y tolerancias exactas. Esta etapa también puede incluir el mecanizado y el ajuste de los extremos (casquillos) de los electrodos mediante un sistema de unión con pasador roscado de grafito (boquilla).
Fecha de publicación: 8 de abril de 2021