أنواع الأفران السائدة وعمليات الجرافيتنة لمواد القطب السالب

تتضمن أنواع الأفران المستخدمة حاليًا في عملية جرافيتة مواد القطب السالب أربعة أنواع رئيسية، وهي: فرن جرافيتة أتشيسون، وفرن جرافيتة التسلسل الداخلي، وفرن جرافيتة الصندوقي، وفرن جرافيتة مستمر. ومن بينها، يُعد فرن جرافيتة أتشيسون الأكثر انتشارًا، بينما يُستخدم فرن جرافيتة التسلسل الداخلي على نطاق محدود. أما فرن جرافيتة الصندوقي وفرن جرافيتة مستمر فهما نوعان جديدان تم تطويرهما في السنوات الأخيرة، حيث يشهد فرن جرافيتة الصندوقي تطورًا سريعًا، ويتم ذلك بشكل أساسي من خلال تعديل أفران أتشيسون وبناء بعض الأفران الجديدة. أما أفران الجرافيتية المستمرة فهي جميعها حديثة البناء ولا تزال في مرحلة التجريب، حيث لم تنضج بعد تصميماتها وتقنياتها بشكل كامل، ولن يتم استخدامها على نطاق واسع إلا بعد مرور بعض الوقت. ونظرًا لوجود اختلافات كبيرة بين أنواع الأفران المختلفة من حيث طرق التحميل وعمليات الإنتاج واستخدام المواد المساعدة، فإن جودة مواد القطب السالب المنتجة في كل نوع من هذه الأفران تختلف بشكل ملحوظ.

في فرن أتشيسون، تُحشى مواد القطب السالب الكربونية داخل بوتقة ذات فتحة واحدة (بوتقة ذات فتحة واحدة)، ثم تُوضع البوتقة داخل فرن الجرافيت مع إدخال مواد مقاومة كهربائية بينها لتوفير المقاومة المطلوبة، وبعد وضع مواد عازلة للحرارة على الجانبين والغطاء العلوي، تتم عملية الجرافيت عن طريق تزويدها بالتيار الكهربائي. أما فرن الجرافيت المتسلسل الداخلي، فيتم فيه وضع مواد القطب السالب الكربونية داخل بوتقة متعددة الثقوب (بوتقة ذات 9 فتحات)، ثم يتم إدخال البوتقات في فرن الجرافيت بطريقة التسلسل بحيث ترتبط أطرافها ببعضها البعض، وبعد وضع مواد العزل الحراري على الجانبين والغطاء العلوي، يتم إكمال عملية الجرافيتة عن طريق تزويدها بالتيار الكهربائي. أما فرن الجرافيت الصندوقي، فيتم فيه وضع مادة القطب السالب الكربونية مباشرةً داخل صندوق كبير تم تجهيزه مسبقًا بألواح كربونية أو ألواح جرافيتية، مع إضافة لوحات تغطية كربونية أو جرافيتية لتعمل كمقاومات، ثم يتم ملء الجزء العلوي والجوانب بمواد عازلة للحرارة، وتكتمل عملية الجرافيتة عن طريق تزويد التيار الكهربائي. أما فرن الجرافيت المستمر، فيتم فيه إضافة مادة القطب السالب الكربونية بشكل مستمر إلى تجويف فرن الجرافيت، ثم يتم تبريدها وإخراجها بعد إخضاعها لعملية الجرافيتة عند درجات حرارة عالية.