1. Fase de preescalfament a baixa temperatura (temperatura ambient a 350 ℃)
Quan la temperatura d'escalfament real del cos verd arriba als 100 i 230 graus Celsius, el cos verd comença a estovar-se, la tensió interna es relaxa, el volum s'expandeix lleugerament, però no es descarrega gaire matèria volàtil i el cos verd es troba en la fase plàstica. En aquesta etapa, la funció principal és preescalfar el toll de carboni. A causa de les diferències de temperatura i pressió dins del toll verd, alguns dels components lleugers de l'asfalt migren, es difonen i flueixen. A mesura que la temperatura continua augmentant fins als 230-400 ℃, la velocitat de descomposició de l'asfalt s'accelera gradualment. Especialment dins del rang de temperatura de 350-400 ℃, l'asfalt es descompon violentament i es descarrega una gran quantitat de matèria volàtil. En aquesta etapa, cal controlar la velocitat d'escalfament per evitar que l'augment sobtat de la temperatura provoqui una concentració d'tensió interna i, alhora, per evitar l'alliberament ràpid de matèria volàtil que pot causar esquerdes al toll de carboni.
2. Fase de cocció a temperatura mitjana (de 350 ℃ a 800 ℃)
Quan la temperatura d'escalfament real del cos verd augmenta a 400-550 ℃, la velocitat de descomposició i volatilització de l'asfalt disminueix, entrant en una etapa dominada per la reacció de policondensació. A altes temperatures, l'asfalt experimenta descomposició tèrmica i policondensació per formar semicoc. En aquest punt, la quantitat de matèria volàtil descarregada disminueix i el volum del cos verd canvia d'expansió a contracció. Quan la temperatura d'escalfament real del cos verd arriba a 500 a 700 ℃, el semicoc format per l'asfalt es transforma encara més en coc aglutinant (coc d'asfalt), la matèria volàtil alliberada per la descomposició de l'asfalt disminueix encara més i el cos verd de carboni continua reduint-se. En aquest punt, l'aglutinant d'asfalt s'ha transformat en coc aglutinant i la conductivitat tèrmica del cos verd de carboni ha augmentat. Aquesta etapa és crucial i afecta la qualitat de la torrada. L'aglutinant experimenta un gran nombre de reaccions complexes de descomposició, polimerització, ciclació i aromatització. La descomposició de l'aglutinant i la repolimerització dels productes de descomposició es produeixen simultàniament, formant una fase intermèdia. El creixement de la fase intermèdia condueix a la formació de precursors. A 400 ℃, el producte comença a mostrar cocificació, però la resistència encara és molt baixa i l'adhesió de l'asfalt disminueix. Al voltant dels 500 ℃, tot i que encara hi ha una petita quantitat de matèria volàtil, l'estructura bàsica del carboni ja s'ha format. El semicoc es forma a 500 a 550 ℃, i les substàncies volàtils produïdes per la descomposició tèrmica de l'asfalt es descarreguen bàsicament abans dels 600 a 650 ℃. El coc es forma a 700 a 750 ℃. Per augmentar la velocitat de cocificació de l'asfalt i millorar les propietats físiques i químiques dels productes, la temperatura s'ha d'augmentar uniformement i lentament en aquesta etapa. A més, durant aquesta etapa, es descarrega una gran quantitat de matèria volàtil, omplint tota la cambra del forn. Aquests gasos es descomponen a la superfície dels productes calents, generant carboni sòlid que es diposita als porus i a la superfície dels productes, augmentant el rendiment del coc i segellant els porus dels productes, millorant així la seva resistència. La característica més destacada de la reacció en aquesta etapa és la polimerització i descomposició dels grups funcionals i l'augment gradual del contingut d'hidrogen en el gas descarregat.
3. Etapa de sinterització a alta temperatura (800 ℃ a 1200 ~ 1350 ℃)
Quan el producte supera els 700 ℃, el procés de cocció de l'aglomerant està pràcticament completat. Durant l'etapa de sinterització a alta temperatura, la velocitat d'escalfament es pot augmentar una mica. Després d'assolir la temperatura màxima, cal mantenir la temperatura durant 15 a 20 hores. Durant el procés de cocció, es formen grans molècules planars aromàtiques. Els àtoms i grups atòmics diferents perifèrics de les molècules planars es trenquen i s'exclouen. A mesura que augmenta la temperatura, les molècules planars experimenten una reorganització. Per sobre dels 900 ℃, els àtoms d'hidrogen a la vora es trenquen gradualment i s'eliminen. Al mateix temps, el coc d'aglomerant es contrau i es densifica encara més. En aquest punt, el procés químic s'afebleix gradualment, la contracció interna i externa disminueix gradualment, mentre que la densitat, la resistència i la conductivitat elèctrica reals augmenten.
4. Fase de refredament
Durant el refredament, la velocitat de refredament pot ser lleugerament més ràpida que la velocitat d'escalfament. Tanmateix, a causa de la limitació de la conductivitat tèrmica del producte, la velocitat de refredament a l'interior del producte és inferior a la de la superfície, formant així gradients de temperatura i gradients d'estrès tèrmic de diferents magnituds des del centre fins a la superfície del producte. Si l'estrès tèrmic és massa gran, provocarà una contracció interna i externa desigual i provocarà esquerdes. Per tant, el refredament també s'ha de dur a terme de manera controlada. Durant l'etapa de refredament, s'implementa un refredament per gradient. La velocitat de refredament en zones superiors a 800 ℃ no supera els 3 ℃/h per evitar esquerdes causades pel refredament ràpid. La temperatura a la qual els productes surten del forn ha de ser inferior a 80 ℃. Quan s'utilitza un sistema de refrigeració per aigua atomitzada, la temperatura de l'aigua s'ha de mantenir estable a 40 ℃ ± 2 ℃ per evitar danys per xoc tèrmic.
Data de publicació: 11 de juny de 2025