Ածխածնային նյութերի կալցինացման գործընթացը։

1. Ցածր ջերմաստիճանի նախնական տաքացման փուլ (սենյակային ջերմաստիճան մինչև 350℃)
Երբ կանաչ մարմնի իրական տաքացման ջերմաստիճանը հասնում է 100-230 աստիճան Ցելսիուսի, կանաչ մարմինը սկսում է փափկել, ներքին լարվածությունը թուլանում է, ծավալը փոքր-ինչ ընդարձակվում է, բայց շատ ցնդող նյութ չի արտանետվում, և կանաչ մարմինը գտնվում է պլաստիկ փուլում: Այս փուլում հիմնական գործառույթը ածխածնային կտորի նախնական տաքացումն է: Կանաչ կտորի ներսում ջերմաստիճանի և ճնշման տարբերությունների պատճառով ասֆալտի որոշ թեթև բաղադրիչներ տեղափոխվում, ցրվում և հոսում են: Ջերմաստիճանի շարունակական բարձրացմանը զուգընթաց մինչև 230-400℃, ասֆալտի քայքայման արագությունը աստիճանաբար արագանում է: Հատկապես 350-400℃ ջերմաստիճանի սահմաններում ասֆալտը բուռն քայքայվում է, և մեծ քանակությամբ ցնդող նյութ է արտանետվում: Այս փուլում տաքացման արագությունը պետք է վերահսկվի՝ կանխելու համար ջերմաստիճանի հանկարծակի բարձրացումը, որը կարող է ներքին լարվածության կենտրոնացում առաջացնել, և միևնույն ժամանակ՝ խուսափելու ցնդող նյութի արագ արտանետումից, որը կարող է ճաքեր առաջացնել ածխածնային կտորի վրա:
2. Միջին ջերմաստիճանի կոքսացման փուլ (350℃-ից մինչև 800℃)
Երբ կանաչ մարմնի իրական տաքացման ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 400-550℃, ասֆալտի քայքայման և գոլորշիացման արագությունը դանդաղում է՝ մտնելով պոլիկոնդենսացիայի ռեակցիայի գերակշռող փուլ։ Բարձր ջերմաստիճաններում ասֆալտը ենթարկվում է ջերմային քայքայման և պոլիկոնդենսացիայի՝ առաջացնելով կիսակոքս։ Այս պահին արտանետվող ցնդող նյութի քանակը նվազում է, և կանաչ մարմնի ծավալը փոխվում է ընդարձակումից դեպի կծկում։ Երբ կանաչ մարմնի իրական տաքացման ջերմաստիճանը հասնում է 500-ից 700℃-ի, ասֆալտի կողմից առաջացած կիսակոքսը հետագայում վերածվում է կապակցող կոքսի (ասֆալտային կոքս), ասֆալտի քայքայման արդյունքում արտանետվող ցնդող նյութը հետագայում նվազում է, և ածխածնային կանաչ մարմինը շարունակում է կծկվել։ Այս պահին ասֆալտային կապակցող նյութը վերածվում է կապակցող կոքսի, և ածխածնային կանաչ մարմնի ջերմահաղորդականությունը մեծանում է։ Այս փուլը կարևորագույն է, որը ազդում է թրծման որակի վրա։ Կապակցող նյութը ենթարկվում է մեծ թվով բարդ քայքայման, պոլիմերացման, ցիկլացման և արոմատացման ռեակցիաների։ Կապակցողի քայքայումը և քայքայման արգասիքների վերապոլիմերացումը տեղի են ունենում միաժամանակ՝ ձևավորելով միջանկյալ փուլ։ Միջանկյալ փուլի աճը հանգեցնում է նախորդ նյութերի առաջացմանը: 400℃ ջերմաստիճանում արտադրանքը սկսում է կոքսանալ, բայց ամրությունը դեռևս շատ ցածր է, և ասֆալտի կպչունությունը նվազում է: Մոտ 500℃ ջերմաստիճանում, չնայած դեռևս կա ցնդող նյութի փոքր քանակություն, ածխածնի հիմնական կառուցվածքն արդեն ձևավորվել է: Կիսակոքսը ձևավորվում է 500-550℃ ջերմաստիճանում, և ասֆալտի ջերմային քայքայման արդյունքում առաջացող ցնդող նյութերը հիմնականում արտանետվում են 600-650℃ ջերմաստիճանից առաջ: Կոքսը ձևավորվում է 700-750℃ ջերմաստիճանում: Ասֆալտի կոքսացման արագությունը մեծացնելու և արտադրանքի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները բարելավելու համար այս փուլում ջերմաստիճանը պետք է հավասարաչափ և դանդաղ բարձրացվի: Բացի այդ, այս փուլում արտանետվում է մեծ քանակությամբ ցնդող նյութ, որը լցնում է ամբողջ վառարանի խցիկը: Այս գազերը քայքայվում են տաք արտադրանքի մակերեսին՝ առաջացնելով պինդ ածխածին, որը նստվածք է տալիս արտադրանքի ծակոտիներին և մակերեսին, մեծացնելով կոքսի արտադրությունը և կնքելով արտադրանքի ծակոտիները, այդպիսով բարձրացնելով դրանց ամրությունը: Այս փուլում ռեակցիայի ամենաակնառու առանձնահատկությունը ֆունկցիոնալ խմբերի պոլիմերացումն ու քայքայումն է, ինչպես նաև արտանետվող գազում ջրածնի պարունակության աստիճանական աճը։
3. Բարձր ջերմաստիճանի սինտերացման փուլ (800℃-ից մինչև 1200~1350℃)
Երբ արտադրանքը հասնում է 700℃-ից բարձր ջերմաստիճանի, կապակցանյութի կոքսացման գործընթացը գրեթե ավարտվում է: Բարձր ջերմաստիճանային սինտերացման փուլում տաքացման արագությունը կարող է որոշ չափով մեծացվել: Առավելագույն ջերմաստիճանին հասնելուց հետո անհրաժեշտ է պահպանել ջերմաստիճանը 15-20 ժամ: Կոքսացման գործընթացի ընթացքում առաջանում են խոշոր արոմատիկ պլանար մոլեկուլներ: Պլանար մոլեկուլների ծայրամասային տարբեր ատոմները և ատոմային խմբերը կոտրվում և դուրս են մղվում: Ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգընթաց, պլանար մոլեկուլները վերադասավորվում են: 900℃-ից բարձր ջերմաստիճանում եզրին գտնվող ջրածնի ատոմները աստիճանաբար կոտրվում և դուրս են մղվում: Միևնույն ժամանակ, կապակցանյութի կոքսը ավելի է կծկվում և խտանում: Այս պահին քիմիական գործընթացը աստիճանաբար թուլանում է, ներքին և արտաքին կծկումը աստիճանաբար նվազում է, մինչդեռ իրական խտությունը, ամրությունը և էլեկտրահաղորդականությունը բոլորը մեծանում են:
4. Սառեցման փուլ
Սառեցման ընթացքում սառեցման արագությունը կարող է մի փոքր ավելի արագ լինել, քան տաքացման արագությունը: Սակայն, արտադրանքի ջերմահաղորդականության սահմանափակման պատճառով, արտադրանքի ներսում սառեցման արագությունը ավելի քիչ է, քան մակերեսին, այդպիսով առաջացնելով տարբեր մեծությունների ջերմաստիճանային գրադիենտներ և ջերմային լարվածության գրադիենտներ՝ կենտրոնից մինչև արտադրանքի մակերես: Եթե ջերմային լարվածությունը չափազանց մեծ է, դա կհանգեցնի անհավասար ներքին և արտաքին կծկման և ճաքերի առաջացման: Հետևաբար, սառեցումը նույնպես պետք է իրականացվի վերահսկվող եղանակով: Սառեցման փուլում իրականացվում է գրադիենտային սառեցում: 800℃-ից բարձր ջերմաստիճան ունեցող տարածքներում սառեցման արագությունը չի գերազանցում 3℃/ժ՝ արագ սառեցման հետևանքով առաջացած ճաքերից խուսափելու համար: Վառարանից արտադրանքի դուրս գալու ջերմաստիճանը պետք է լինի 80℃-ից ցածր: Ատոմիզացված ջրային սառեցման համակարգ օգտագործելիս ջրի ջերմաստիճանը պետք է կայուն պահպանվի 40℃±2℃-ի վրա՝ ջերմային ցնցումից վնասը կանխելու համար: