কার্বন পদার্থের ক্যালসিনেশন প্রক্রিয়া।

১. নিম্ন-তাপমাত্রায় পূর্ব-উত্তাপন পর্যায় (কক্ষ তাপমাত্রা থেকে ৩৫০℃)
যখন গ্রিন বডির প্রকৃত উত্তাপের তাপমাত্রা ১০০ থেকে ২৩০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে পৌঁছায়, তখন গ্রিন বডি নরম হতে শুরু করে, অভ্যন্তরীণ চাপ শিথিল হয়, আয়তন সামান্য প্রসারিত হয়, কিন্তু খুব বেশি উদ্বায়ী পদার্থ নির্গত হয় না এবং গ্রিন বডি প্লাস্টিক পর্যায়ে থাকে। এই পর্যায়ে, প্রধান কাজ হলো কার্বন বিলেটকে প্রি-হিট করা। গ্রিন বিলেটের অভ্যন্তরে তাপমাত্রা এবং চাপের পার্থক্যের কারণে, অ্যাসফাল্টের কিছু হালকা উপাদান স্থানান্তরিত হয়, ছড়িয়ে পড়ে এবং প্রবাহিত হয়। তাপমাত্রা ক্রমাগত বেড়ে ২৩০-৪০০℃-তে পৌঁছালে, অ্যাসফাল্টের পচনের হার ধীরে ধীরে ত্বরান্বিত হয়। বিশেষ করে ৩৫০-৪০০℃ তাপমাত্রার পরিসরে, অ্যাসফাল্ট তীব্রভাবে পচে যায় এবং প্রচুর পরিমাণে উদ্বায়ী পদার্থ নির্গত হয়। এই পর্যায়ে, উত্তাপের হার নিয়ন্ত্রণ করা প্রয়োজন যাতে হঠাৎ তাপমাত্রা বৃদ্ধির কারণে অভ্যন্তরীণ চাপের ঘনত্ব সৃষ্টি না হয় এবং একই সাথে, উদ্বায়ী পদার্থের দ্রুত নির্গমন এড়ানো যায়, যা কার্বন বিলেটে ফাটল সৃষ্টি করতে পারে।
২. মাঝারি-তাপমাত্রার কোকিং পর্যায় (৩৫০℃ থেকে ৮০০℃)
যখন গ্রিন বডির প্রকৃত উত্তাপ তাপমাত্রা ৪০০-৫৫০℃-তে পৌঁছায়, তখন অ্যাসফাল্টের বিয়োজন এবং বাষ্পীভবনের হার কমে যায় এবং এটি পলিকনডেনসেশন বিক্রিয়া দ্বারা প্রভাবিত একটি পর্যায়ে প্রবেশ করে। উচ্চ তাপমাত্রায়, অ্যাসফাল্ট তাপীয় বিয়োজন এবং পলিকনডেনসেশনের মাধ্যমে সেমি-কোক গঠন করে। এই পর্যায়ে, নির্গত উদ্বায়ী পদার্থের পরিমাণ কমে যায় এবং গ্রিন বডির আয়তন প্রসারণ থেকে সংকোচনে পরিবর্তিত হয়। যখন গ্রিন বডির প্রকৃত উত্তাপ তাপমাত্রা ৫০০ থেকে ৭০০℃-তে পৌঁছায়, তখন অ্যাসফাল্ট থেকে গঠিত সেমি-কোক আরও রূপান্তরিত হয়ে বাইন্ডার কোক (অ্যাসফাল্ট কোক) তৈরি করে, অ্যাসফাল্টের বিয়োজন থেকে নির্গত উদ্বায়ী পদার্থের পরিমাণ আরও কমে যায় এবং কার্বন গ্রিন বডি ক্রমাগত সংকুচিত হতে থাকে। এই পর্যায়ে, অ্যাসফাল্ট বাইন্ডার বাইন্ডার কোকে রূপান্তরিত হয় এবং কার্বন গ্রিন বডির তাপ পরিবাহিতা বৃদ্ধি পায়। এই পর্যায়টি একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ পর্যায় যা রোস্টিংয়ের গুণমানকে প্রভাবিত করে। বাইন্ডারটি বহুবিধ জটিল বিয়োজন, পলিমারাইজেশন, সাইক্লাইজেশন এবং অ্যারোমাটাইজেশন বিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়। বাইন্ডারের বিয়োজন এবং বিয়োজনজাত পদার্থগুলোর পুনঃ-পলিমারাইজেশন একই সাথে ঘটে, যা একটি অন্তর্বর্তী পর্যায় গঠন করে। এই অন্তর্বর্তী পর্যায়ের বৃদ্ধির ফলে পূর্বসূরী পদার্থ (precursors) গঠিত হয়। ৪০০℃ তাপমাত্রায়, উৎপাদিত দ্রব্যে কোকিং শুরু হয়, কিন্তু এর শক্তি তখনও খুব কম থাকে এবং অ্যাসফাল্টের আসঞ্জন কমে যায়। প্রায় ৫০০℃ তাপমাত্রায়, যদিও তখনও অল্প পরিমাণে উদ্বায়ী পদার্থ থাকে, কার্বনের মূল কাঠামো ইতোমধ্যেই গঠিত হয়ে যায়। ৫০০ থেকে ৫৫০℃ তাপমাত্রায় সেমি-কোক গঠিত হয় এবং অ্যাসফাল্টের তাপীয় বিয়োজনের ফলে উৎপন্ন উদ্বায়ী পদার্থগুলো মূলত ৬০০ থেকে ৬৫০℃ তাপমাত্রার আগেই নির্গত হয়ে যায়। ৭০০ থেকে ৭৫০℃ তাপমাত্রায় কোক গঠিত হয়। অ্যাসফাল্টের কোকিং-এর হার বাড়াতে এবং উৎপাদিত দ্রব্যের ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য উন্নত করতে, এই পর্যায়ে তাপমাত্রা অবশ্যই সুষমভাবে এবং ধীরে ধীরে বাড়াতে হবে। এছাড়াও, এই পর্যায়ে প্রচুর পরিমাণে উদ্বায়ী পদার্থ নির্গত হয়ে চুল্লির সম্পূর্ণ প্রকোষ্ঠটি ভরে ফেলে। এই গ্যাসগুলো উত্তপ্ত উৎপাদসমূহের পৃষ্ঠে বিয়োজিত হয়ে কঠিন কার্বন তৈরি করে, যা উৎপাদসমূহের ছিদ্র ও পৃষ্ঠে জমা হয়ে কোকের উৎপাদন বৃদ্ধি করে এবং উৎপাদসমূহের ছিদ্র বন্ধ করে দেয়, ফলে এদের শক্তি বৃদ্ধি পায়। এই পর্যায়ে বিক্রিয়ার সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য হলো কার্যকরী গ্রুপগুলোর পলিমারাইজেশন ও বিয়োজন এবং নির্গত গ্যাসে হাইড্রোজেনের পরিমাণ ক্রমান্বয়ে বৃদ্ধি পাওয়া।
৩. উচ্চ-তাপমাত্রার সিন্টারিং পর্যায় (৮০০℃ থেকে ১২০০~১৩৫০℃)
যখন পণ্যের তাপমাত্রা ৭০০℃-এর উপরে পৌঁছায়, তখন বাইন্ডারের কোকিং প্রক্রিয়া মূলত সম্পন্ন হয়। উচ্চ-তাপমাত্রার সিন্টারিং পর্যায়ে, উত্তাপের হার কিছুটা বাড়ানো যেতে পারে। সর্বোচ্চ তাপমাত্রায় পৌঁছানোর পর, ১৫ থেকে ২০ ঘণ্টা ধরে তাপমাত্রা বজায় রাখা প্রয়োজন। কোকিং প্রক্রিয়ার সময়, বড় অ্যারোমেটিক সমতলীয় অণু গঠিত হয়। সমতলীয় অণুগুলোর প্রান্তীয় ভিন্নধর্মী পরমাণু এবং পারমাণবিক গোষ্ঠীগুলো ভেঙে যায় এবং অপসারিত হয়। তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে, সমতলীয় অণুগুলোর পুনর্বিন্যাস ঘটে। ৯০০℃-এর উপরে, প্রান্তের হাইড্রোজেন পরমাণুগুলো ধীরে ধীরে ভেঙে যায় এবং অপসারিত হয়। একই সময়ে, বাইন্ডার কোক আরও সংকুচিত ও ঘনীভূত হয়। এই পর্যায়ে, রাসায়নিক প্রক্রিয়া ধীরে ধীরে দুর্বল হয়ে পড়ে, অভ্যন্তরীণ ও বাহ্যিক সংকোচন ধীরে ধীরে হ্রাস পায়, এবং একই সাথে প্রকৃত ঘনত্ব, শক্তি ও বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা সবই বৃদ্ধি পায়।
৪. শীতলীকরণ পর্যায়
শীতলীকরণের সময়, শীতলীকরণের হার উত্তাপনের হারের চেয়ে সামান্য দ্রুত হতে পারে। তবে, পণ্যের তাপ পরিবাহিতার সীমাবদ্ধতার কারণে, পণ্যের অভ্যন্তরে শীতলীকরণের হার পৃষ্ঠের তুলনায় কম হয়, ফলে পণ্যের কেন্দ্র থেকে পৃষ্ঠ পর্যন্ত বিভিন্ন মাত্রার তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট এবং তাপীয় পীড়নের গ্রেডিয়েন্ট তৈরি হয়। যদি তাপীয় পীড়ন খুব বেশি হয়, তবে এটি অভ্যন্তরীণ ও বাহ্যিকভাবে অসম সংকোচন ঘটাবে এবং ফাটলের সৃষ্টি করবে। তাই, শীতলীকরণও নিয়ন্ত্রিত পদ্ধতিতে করা উচিত। শীতলীকরণ পর্যায়ে গ্রেডিয়েন্ট কুলিং প্রয়োগ করা হয়। দ্রুত শীতলীকরণের কারণে সৃষ্ট ফাটল এড়াতে ৮০০℃-এর উপরের অঞ্চলগুলিতে শীতলীকরণের হার প্রতি ঘণ্টায় ৩℃-এর বেশি হয় না। চুল্লি থেকে বের করার সময় পণ্যের তাপমাত্রা অবশ্যই ৮০℃-এর নিচে থাকতে হবে। অ্যাটোমাইজড ওয়াটার কুলিং সিস্টেম ব্যবহার করার সময়, তাপীয় অভিঘাতজনিত ক্ষতি রোধ করতে পানির তাপমাত্রা ৪০℃±২℃-এ স্থিতিশীলভাবে বজায় রাখা উচিত।