ნახშირბადის მასალების კალცინაციის პროცესი.

1. დაბალი ტემპერატურის წინასწარი გათბობის ეტაპი (ოთახის ტემპერატურა 350℃-მდე)
როდესაც მწვანე სხეულის ფაქტობრივი გათბობის ტემპერატურა 100-დან 230 გრადუს ცელსიუსამდე აღწევს, მწვანე სხეული იწყებს დარბილებას, შინაგანი დაძაბულობა იკლებს, მოცულობა ოდნავ ფართოვდება, მაგრამ აქროლადი ნივთიერება დიდი რაოდენობით არ გამოიყოფა და მწვანე სხეული პლასტიკურ ფაზაშია. ამ ეტაპზე, მთავარი ფუნქციაა ნახშირბადის ნამსხვრევების წინასწარი გაცხელება. მწვანე ნამსხვრევებში ტემპერატურისა და წნევის სხვაობის გამო, ასფალტის ზოგიერთი მსუბუქი კომპონენტი მიგრირებს, დიფუზირდება და მიედინება. ტემპერატურის 230-400℃-მდე აწევასთან ერთად, ასფალტის დაშლის სიჩქარე თანდათან აჩქარებს. განსაკუთრებით 350-400℃ ტემპერატურის დიაპაზონში, ასფალტი სწრაფად იშლება და გამოიყოფა აქროლადი ნივთიერების დიდი რაოდენობა. ამ ეტაპზე, გათბობის სიჩქარის კონტროლი საჭიროა, რათა თავიდან იქნას აცილებული ტემპერატურის უეცარი მატება, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს შიდა დაძაბულობის კონცენტრაცია და ამავდროულად, თავიდან იქნას აცილებული აქროლადი ნივთიერების სწრაფი გამოყოფა, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ბზარები ნახშირბადის ნამსხვრევებში.
2. საშუალო ტემპერატურის კოქსირების ეტაპი (350℃-დან 800℃-მდე)
როდესაც მწვანე სხეულის ფაქტობრივი გათბობის ტემპერატურა 400-550℃-მდე იზრდება, ასფალტის დაშლისა და აორთქლების სიჩქარე შენელდება და გადადის პოლიკონდენსაციის რეაქციის დომინანტურ ეტაპზე. მაღალ ტემპერატურაზე ასფალტი განიცდის თერმულ დაშლას და პოლიკონდენსაციას ნახევრად კოქსის წარმოქმნით. ამ ეტაპზე გამოყოფილი აქროლადი ნივთიერების რაოდენობა მცირდება და მწვანე სხეულის მოცულობა გაფართოებიდან შეკუმშვაზე გადადის. როდესაც მწვანე სხეულის ფაქტობრივი გათბობის ტემპერატურა 500-დან 700℃-მდე აღწევს, ასფალტის მიერ წარმოქმნილი ნახევრად კოქსი შემდგომში გარდაიქმნება შემკვრელ კოქსად (ასფალტის კოქსი), ასფალტის დაშლის შედეგად გამოყოფილი აქროლადი ნივთიერება კიდევ უფრო მცირდება და მწვანე ნახშირბადის სხეული აგრძელებს შეკუმშვას. ამ ეტაპზე ასფალტის შემკვრელი გარდაიქმნება შემკვრელ კოქსად და მწვანე ნახშირბადის სხეულის თბოგამტარობა იზრდება. ეს ეტაპი გადამწყვეტია, რაც გავლენას ახდენს გამოწვის ხარისხზე. შემკვრელი გადის დიდი რაოდენობით რთულ დაშლის, პოლიმერიზაციის, ციკლიზაციისა და არომატიზაციის რეაქციებს. შემკვრელის დაშლა და დაშლის პროდუქტების რეპოლიმერიზაცია ერთდროულად ხდება, რაც შუალედურ ფაზას წარმოქმნის. შუალედური ფაზის ზრდა იწვევს წინამორბედების წარმოქმნას. 400℃-ზე პროდუქტი იწყებს კოქსირებას, მაგრამ სიმტკიცე კვლავ ძალიან დაბალია და ასფალტის ადჰეზია მცირდება. დაახლოებით 500℃-ზე, მიუხედავად იმისა, რომ აქროლადი ნივთიერება ჯერ კიდევ მცირე რაოდენობითაა, ნახშირბადის ძირითადი სტრუქტურა უკვე ჩამოყალიბებულია. ნახევრად კოქსი წარმოიქმნება 500-დან 550℃-მდე, ხოლო ასფალტის თერმული დაშლის შედეგად წარმოქმნილი აქროლადი ნივთიერებები ძირითადად გამოიყოფა 600-დან 650℃-მდე. კოქსი წარმოიქმნება 700-დან 750℃-მდე. ასფალტის კოქსირების სიჩქარის გასაზრდელად და პროდუქტების ფიზიკური და ქიმიური თვისებების გასაუმჯობესებლად, ამ ეტაპზე ტემპერატურა თანაბრად და ნელა უნდა გაიზარდოს. გარდა ამისა, ამ ეტაპზე, დიდი რაოდენობით აქროლადი ნივთიერება გამოიყოფა, რომელიც ავსებს მთელ ღუმელის კამერას. ეს აირები იშლება ცხელი პროდუქტების ზედაპირზე, წარმოქმნის მყარ ნახშირბადს, რომელიც ილექება პროდუქტების ფორებსა და ზედაპირზე, ზრდის კოქსის მოსავლიანობას და ხურავს პროდუქტების ფორებს, რითაც ზრდის მათ სიმტკიცეს. ამ ეტაპზე რეაქციის ყველაზე თვალსაჩინო მახასიათებელია ფუნქციური ჯგუფების პოლიმერიზაცია და დაშლა და გამოთავისუფლებულ აირში წყალბადის შემცველობის თანდათანობითი ზრდა.
3. მაღალტემპერატურული შედუღების ეტაპი (800℃-დან 1200~1350℃-მდე)
როდესაც პროდუქტის ტემპერატურა 700℃-ს აჭარბებს, შემკვრელის კოქსის პროცესი ფაქტობრივად დასრულებულია. მაღალტემპერატურული შედუღების ეტაპზე, გაცხელების სიჩქარე შეიძლება ოდნავ გაიზარდოს. მაქსიმალური ტემპერატურის მიღწევის შემდეგ, აუცილებელია ტემპერატურის შენარჩუნება 15-20 საათის განმავლობაში. კოქსის პროცესის დროს წარმოიქმნება დიდი არომატული ბრტყელი მოლეკულები. ბრტყელი მოლეკულების პერიფერიული, განსხვავებული ატომები და ატომური ჯგუფები იშლება და გამოირიცხება. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ბრტყელი მოლეკულები განიცდიან გადალაგებას. 900℃-ზე ზემოთ, კიდეზე წყალბადის ატომები თანდათან იშლება და გამოირიცხება. ამავდროულად, შემკვრელი კოქსი კიდევ უფრო იკუმშება და მკვრივდება. ამ ეტაპზე, ქიმიური პროცესი თანდათან სუსტდება, შინაგანი და გარე შეკუმშვა თანდათან მცირდება, ხოლო ნამდვილი სიმკვრივე, სიმტკიცე და ელექტროგამტარობა იზრდება.
4. გაგრილების ეტაპი
გაგრილების დროს, გაგრილების სიჩქარე შეიძლება ოდნავ უფრო სწრაფი იყოს, ვიდრე გათბობის სიჩქარე. თუმცა, პროდუქტის თბოგამტარობის შეზღუდვის გამო, პროდუქტის შიგნით გაგრილების სიჩქარე ნაკლებია ზედაპირზე არსებულ სიჩქარეზე, რაც ქმნის სხვადასხვა სიდიდის ტემპერატურულ გრადიენტებს და თერმული დაძაბულობის გრადიენტებს ცენტრიდან პროდუქტის ზედაპირამდე. თუ თერმული დაძაბულობა ძალიან დიდია, ეს გამოიწვევს არათანაბარ შიდა და გარე შეკუმშვას და ბზარების გაჩენას. ამიტომ, გაგრილებაც უნდა განხორციელდეს კონტროლირებადი წესით. გაგრილების ეტაპზე ხორციელდება გრადიენტული გაგრილება. 800℃-ზე მაღალ ტემპერატურაზე გაგრილების სიჩქარე არ აღემატება 3℃/სთ-ს, რათა თავიდან იქნას აცილებული სწრაფი გაგრილების შედეგად გამოწვეული ბზარები. ტემპერატურა, რომლის დროსაც პროდუქტები ღუმელიდან გამოდის, უნდა იყოს 80℃-ზე დაბალი. ატომიზებული წყლის გაგრილების სისტემის გამოყენებისას, წყლის ტემპერატურა სტაბილურად უნდა შენარჩუნდეს 40℃±2℃-ზე, რათა თავიდან იქნას აცილებული თერმული შოკით გამოწვეული დაზიანება.