કાર્બન પદાર્થોની કેલ્સિનેશન પ્રક્રિયા.

૧. નીચા-તાપમાન પ્રીહિટિંગ સ્ટેજ (રૂમનું તાપમાન ૩૫૦℃ સુધી)
જ્યારે ગ્રીન બોડીનું વાસ્તવિક ગરમીનું તાપમાન 100 થી 230 ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધી પહોંચે છે, ત્યારે ગ્રીન બોડી નરમ પડવા લાગે છે, આંતરિક તાણ શાંત થાય છે, વોલ્યુમ થોડું વિસ્તરે છે, પરંતુ વધુ અસ્થિર પદાર્થ છોડવામાં આવતો નથી, અને ગ્રીન બોડી પ્લાસ્ટિક તબક્કામાં હોય છે. આ તબક્કે, મુખ્ય કાર્ય કાર્બન બિલેટને પહેલાથી ગરમ કરવાનું છે. ગ્રીન બિલેટમાં તાપમાન અને દબાણના તફાવતને કારણે, ડામરના કેટલાક પ્રકાશ ઘટકો સ્થળાંતર કરે છે અને પ્રસરે છે અને વહે છે. જેમ જેમ તાપમાન 230-400℃ સુધી વધતું રહે છે, ડામરનો વિઘટન દર ધીમે ધીમે ઝડપી બને છે. ખાસ કરીને 350-400℃ ની તાપમાન શ્રેણીમાં, ડામર હિંસક રીતે વિઘટન થાય છે અને મોટી માત્રામાં અસ્થિર પદાર્થ છોડવામાં આવે છે. આ તબક્કે, અચાનક તાપમાનમાં વધારો થવાથી આંતરિક તાણ સાંદ્રતા થતી અટકાવવા માટે ગરમી દરને નિયંત્રિત કરવાની જરૂર છે, અને તે જ સમયે, કાર્બન બિલેટમાં તિરાડો પેદા કરી શકે તેવા અસ્થિર પદાર્થના ઝડપી પ્રકાશનને ટાળવા માટે.
2. મધ્યમ-તાપમાન કોકિંગ સ્ટેજ (350℃ થી 800℃)
જ્યારે ગ્રીન બોડીનું વાસ્તવિક ગરમીનું તાપમાન 400-550℃ સુધી વધે છે, ત્યારે ડામરનો વિઘટન અને વાયુમિશ્રણ દર ધીમો પડી જાય છે, જે પોલીકન્ડેન્સેશન પ્રતિક્રિયા દ્વારા પ્રભુત્વ ધરાવતા તબક્કામાં પ્રવેશ કરે છે. ઊંચા તાપમાને, ડામર થર્મલ વિઘટન અને પોલીકન્ડેન્સેશનમાંથી પસાર થાય છે અને અર્ધ-કોક બનાવે છે. આ બિંદુએ, વિસર્જિત અસ્થિર પદાર્થનું પ્રમાણ ઘટે છે, અને લીલા શરીરનું પ્રમાણ વિસ્તરણથી સંકોચનમાં બદલાય છે. જ્યારે ગ્રીન બોડીનું વાસ્તવિક ગરમીનું તાપમાન 500 થી 700℃ સુધી પહોંચે છે, ત્યારે ડામર દ્વારા રચાયેલ અર્ધ-કોક બાઈન્ડર કોક (ડામર કોક) માં વધુ રૂપાંતરિત થાય છે, ડામરના વિઘટન દ્વારા મુક્ત થયેલ અસ્થિર પદાર્થ વધુ ઘટે છે, અને કાર્બન ગ્રીન બોડી સંકોચવાનું ચાલુ રાખે છે. આ બિંદુએ, ડામર બાઈન્ડર બાઈન્ડર કોકમાં રૂપાંતરિત થયું છે, અને કાર્બન ગ્રીન બોડીની થર્મલ વાહકતા વધી છે. આ તબક્કો એક મહત્વપૂર્ણ તબક્કો છે જે રોસ્ટિંગની ગુણવત્તાને અસર કરે છે. બાઈન્ડર મોટી સંખ્યામાં જટિલ વિઘટન, પોલિમરાઇઝેશન, ચક્રીકરણ અને સુગંધિતકરણ પ્રતિક્રિયાઓમાંથી પસાર થાય છે. બાઈન્ડરનું વિઘટન અને વિઘટન ઉત્પાદનોનું પુનઃપોલિમરાઇઝેશન એકસાથે થાય છે, જે મધ્યવર્તી તબક્કો બનાવે છે. મધ્યવર્તી તબક્કાની વૃદ્ધિ પૂર્વગામીઓની રચના તરફ દોરી જાય છે. 400℃ પર, ઉત્પાદન કોકિંગ બતાવવાનું શરૂ કરે છે, પરંતુ તેની મજબૂતાઈ હજુ પણ ખૂબ ઓછી હોય છે, અને ડામરનું સંલગ્નતા ઘટે છે. લગભગ 500℃ પર, જોકે હજુ પણ થોડી માત્રામાં અસ્થિર પદાર્થ હોય છે, કાર્બનનું મૂળભૂત માળખું પહેલેથી જ રચાઈ ગયું છે. અર્ધ-કોક 500 થી 550℃ પર બને છે, અને ડામરના થર્મલ વિઘટન દ્વારા ઉત્પાદિત અસ્થિર પદાર્થો મૂળભૂત રીતે 600 થી 650℃ પહેલાં વિસર્જન થાય છે. કોક 700 થી 750℃ પર બને છે. ડામરના કોકિંગ દરને વધારવા અને ઉત્પાદનોના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોને સુધારવા માટે, આ તબક્કે તાપમાન સમાન અને ધીમે ધીમે વધારવું આવશ્યક છે. વધુમાં, આ તબક્કા દરમિયાન, મોટી માત્રામાં અસ્થિર પદાર્થ છોડવામાં આવે છે, જે સમગ્ર ભઠ્ઠી ચેમ્બરને ભરી દે છે. આ વાયુઓ ગરમ ઉત્પાદનોની સપાટી પર વિઘટન કરે છે, જેનાથી ઘન કાર્બન ઉત્પન્ન થાય છે જે ઉત્પાદનોના છિદ્રો અને સપાટી પર જમા થાય છે, કોકની ઉપજમાં વધારો થાય છે અને ઉત્પાદનોના છિદ્રોને સીલ કરવામાં આવે છે, જેનાથી તેમની શક્તિમાં વધારો થાય છે. આ તબક્કે પ્રતિક્રિયાનું સૌથી અગ્રણી લક્ષણ કાર્યાત્મક જૂથોનું પોલિમરાઇઝેશન અને વિઘટન અને વિસર્જિત ગેસમાં હાઇડ્રોજન સામગ્રીમાં ધીમે ધીમે વધારો છે.
3. ઉચ્ચ-તાપમાન સિન્ટરિંગ સ્ટેજ (800℃ થી 1200~1350℃)
જ્યારે ઉત્પાદન 700℃ થી ઉપર પહોંચે છે, ત્યારે બાઈન્ડરની કોકિંગ પ્રક્રિયા મૂળભૂત રીતે પૂર્ણ થાય છે. ઉચ્ચ-તાપમાન સિન્ટરિંગ તબક્કા દરમિયાન, ગરમીનો દર થોડો વધારી શકાય છે. મહત્તમ તાપમાન સુધી પહોંચ્યા પછી, 15 થી 20 કલાક સુધી તાપમાન જાળવી રાખવું જરૂરી છે. કોકિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, મોટા સુગંધિત પ્લેનર પરમાણુઓ રચાય છે. પ્લેનર પરમાણુઓના પેરિફેરલ ડિસમિલિમર અણુઓ અને પરમાણુ જૂથો તૂટી જાય છે અને બાકાત રાખવામાં આવે છે. જેમ જેમ તાપમાન વધે છે, પ્લેનર પરમાણુઓ ફરીથી ગોઠવણીમાંથી પસાર થાય છે. 900℃ થી ઉપર, ધાર પરના હાઇડ્રોજન અણુઓ ધીમે ધીમે તૂટી જાય છે અને દૂર થઈ જાય છે. તે જ સમયે, બાઈન્ડર કોક વધુ સંકોચાય છે અને ઘન બને છે. આ બિંદુએ, રાસાયણિક પ્રક્રિયા ધીમે ધીમે નબળી પડે છે, આંતરિક અને બાહ્ય સંકોચન ધીમે ધીમે ઘટે છે, જ્યારે સાચી ઘનતા, શક્તિ અને વિદ્યુત વાહકતા બધા વધે છે.
4. ઠંડકનો તબક્કો
ઠંડક દરમિયાન, ઠંડકનો દર ગરમીના દર કરતા થોડો ઝડપી હોઈ શકે છે. જો કે, ઉત્પાદનની થર્મલ વાહકતાની મર્યાદાને કારણે, ઉત્પાદનની અંદર ઠંડકનો દર સપાટી પરના દર કરતા ઓછો હોય છે, આમ ઉત્પાદનના કેન્દ્રથી સપાટી સુધીના વિવિધ પરિમાણોના તાપમાનના ઢાળ અને થર્મલ સ્ટ્રેસ ગ્રેડિયન્ટ બને છે. જો થર્મલ સ્ટ્રેસ ખૂબ મોટો હોય, તો તે અસમાન આંતરિક અને બાહ્ય સંકોચનનું કારણ બનશે અને તિરાડો તરફ દોરી જશે. તેથી, ઠંડક પણ નિયંત્રિત રીતે હાથ ધરવામાં આવવી જોઈએ. ઠંડકના તબક્કા દરમિયાન, ગ્રેડિયન્ટ કૂલિંગ લાગુ કરવામાં આવે છે. ઝડપી ઠંડકને કારણે થતી તિરાડો ટાળવા માટે 800℃ થી વધુ તાપમાનવાળા વિસ્તારોમાં ઠંડકનો દર 3℃/કલાકથી વધુ ન હોવો જોઈએ. ભઠ્ઠીમાંથી ઉત્પાદનો જે તાપમાને બહાર આવે છે તે 80℃ થી નીચે હોવું જોઈએ. એટોમાઇઝ્ડ વોટર કૂલિંગ સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરતી વખતે, થર્મલ શોક નુકસાનને રોકવા માટે પાણીનું તાપમાન 40℃±2℃ પર સ્થિર રીતે જાળવી રાખવું જોઈએ.