Sparčiai tobulėjant naujoms energijos transporto priemonėms visame pasaulyje, ličio baterijų anodų medžiagų paklausa rinkoje gerokai išaugo. Remiantis statistika, 2021 m. aštuonios didžiausios ličio baterijų anodų įmonės planuoja išplėsti savo gamybos pajėgumus iki beveik milijono tonų. Grafitizavimas daro didžiausią įtaką anodinių medžiagų indeksui ir kainai. Grafitizavimo įranga Kinijoje yra įvairių rūšių, pasižymi dideliu energijos suvartojimu, didele tarša ir žemu automatizavimo laipsniu, o tai tam tikru mastu riboja grafito anodinių medžiagų plėtrą. Tai pagrindinė problema, kurią reikia skubiai išspręsti anodinių medžiagų gamybos procese.
1. Dabartinė neigiamo grafitavimo krosnies situacija ir palyginimas
1.1 Atchisono neigiamo grafitavimo krosnis
Modifikuoto tipo krosnyje, pagrįstame tradicine elektrodine Aitcheson krosnies grafitizacijos krosnimi, originali krosnis užpildoma grafito tigliu kaip neigiamo elektrodo medžiagos nešėju (tiglis užpildomas karbonizuota neigiamo elektrodo žaliava), krosnies šerdis užpildoma kaitinimo varžos medžiaga, išorinis sluoksnis užpildomas izoliacine medžiaga ir krosnies sienelių izoliacija. Po elektrifikavimo aukšta 2800–3000 ℃ temperatūra susidaro daugiausia kaitinant rezistoriaus medžiagą, o tiglyje esanti neigiama medžiaga kaitinama netiesiogiai, kad būtų pasiektas aukštos temperatūros akmens dažymas neigiamos medžiagos.
1.2. Vidinio kaitinimo serijos grafitizacijos krosnis
Šis krosnies modelis yra nuoroda į nuosekliąją grafitizacijos krosnį, naudojamą grafito elektrodams gaminti, ir keli elektrodų tigliai (užpildyti neigiamo elektrodo medžiaga) yra sujungti nuosekliai išilgai. Elektrodų tiglis yra ir nešiklis, ir kaitinimo kūnas, o srovė, praeinanti per elektrodų tiglį, sukuria aukštą temperatūrą ir tiesiogiai kaitina vidinę neigiamo elektrodo medžiagą. GRAPHITIZACIJOS procese nenaudojama varžos medžiaga, todėl supaprastinamas įkrovimo ir kepimo procesas, sumažinami varžos medžiagos šilumos kaupimo nuostoliai ir taupoma energija.
1.3 Tinklelio tipo grafitizacijos krosnis
Pastaraisiais metais vis labiau populiarėja grafitizavimo krosnių Nr. 1 taikymas, daugiausia dėmesio skiriant serijinėms „Acheson“ grafitizavimo krosnims ir sujungtoms grafitizavimo krosnies technologijoms. Krosnies šerdyje naudojami keli anodo plokštės gabalai, pagaminti iš tinklelio ir medžiagos, pagamintos iš dėžutės struktūros. Žaliava į katodą patenka per visus anodo plokštės gabalėlius, kurie yra sujungti kolonėlėje. Kiekviena talpykla sandariai sujungiama ta pačia medžiaga. Kolona ir anodo plokštė iš dėžutės struktūros kartu sudaro kaitinimo elementą. Elektra teka per krosnies galvutės elektrodą į krosnies šerdies kaitinimo elementą, o susidariusi aukšta temperatūra tiesiogiai kaitina anodo medžiagą dėžutėje, kad būtų pasiektas grafitizacijos tikslas.
1.4 Trijų grafitizacijos krosnių tipų palyginimas
Vidinio kaitinimo nuoseklioji grafitizacijos krosnis skirta tiesiogiai kaitinti medžiagą kaitinant tuščiavidurį grafito elektrodą. Elektrodo tiglyje tekančios srovės sukuriama „džaulio šiluma“ dažniausiai naudojama medžiagai ir tigliui kaitinti. Kaitinimo greitis yra didelis, temperatūros pasiskirstymas yra tolygus, o šiluminis efektyvumas yra didesnis nei tradicinės Atchison krosnies su varžiniu medžiagos kaitinimu. Tinklinė-dėžės grafitizacijos krosnis pasinaudoja vidinio kaitinimo nuosekliosios grafitizacijos krosnies privalumais ir kaip kaitinimo elementą naudoja iš anksto paruoštą anodo plokštę, kuri yra pigesnė. Palyginti su nuosekliąja grafitizacijos krosnimi, tinklelinės-dėžės grafitizacijos krosnies pakrovimo talpa yra didesnė, o energijos suvartojimas vienam produkto vienetui atitinkamai sumažėja.
2. Neigiamos grafitizacijos krosnies plėtros kryptis
2. 1 Optimizuokite perimetro sienos konstrukciją
Šiuo metu kelių grafitizacijos krosnių šilumos izoliacijos sluoksnis daugiausia užpildytas juodąja anglimi ir naftos koksu. Ši izoliacinės medžiagos dalis gamybos metu oksiduojasi aukštoje temperatūroje, todėl kiekvieną kartą pakrovimo metu reikia ją pakeisti arba papildyti specialia izoliacine medžiaga, todėl pakeitimo procesas yra prastas dėl prastos aplinkos ir didelio darbo intensyvumo.
Galima apsvarstyti galimybę naudoti specialius, didelio stiprumo ir aukštos temperatūros cemento mūro sienų klijus, kad padidėtų bendras stiprumas, būtų užtikrintas sienos stabilumas deformacijos metu per visą eksploatavimo ciklą, tuo pačiu metu užsandarintų plytų siūles, išvengtų per didelio oro patekimo į krosnį per plytų sienos įtrūkimus ir jungties tarpus, sumažintų izoliacinės medžiagos ir anodo medžiagų oksidacijos ir degimo nuostolius;
Antrasis – įrengti bendrą tūrinį mobilųjį izoliacijos sluoksnį, kabantį už krosnies sienos, pavyzdžiui, naudojant didelio stiprumo medienos plaušų plokštę arba kalcio silikato plokštę. Šildymo pakopa atlieka efektyvų sandarinimo ir izoliacijos vaidmenį, o šaltąją pakopą patogu nuimti, kad būtų galima greitai atvėsinti. Trečia, ventiliacijos kanalas įrengiamas krosnies apačioje ir krosnies sienoje. Ventiliacijos kanalas yra pagamintas iš surenkamų grotelių plytų konstrukcijos su diržo anga, tuo pačiu metu palaikant aukštai temperatūrai atsparų cemento mūrą ir atsižvelgiant į priverstinę ventiliaciją, skirtą aušinimui šaltojoje fazėje.
2. 2 Optimizuokite maitinimo kreivę skaitmeniniu modeliavimu
Šiuo metu neigiamo elektrodo grafitizacijos krosnies maitinimo kreivė sudaroma remiantis patirtimi, o grafitizacijos procesas bet kuriuo metu rankiniu būdu reguliuojamas pagal temperatūrą ir krosnies būklę, ir nėra vieningo standarto. Optimizavus šildymo kreivę, akivaizdžiai galima sumažinti energijos suvartojimo rodiklį ir užtikrinti saugų krosnies veikimą. SKAITMENINIS adatų lygiavimo MODELIS TURĖTŲ būti NUSTATYTAS mokslinėmis priemonėmis, atsižvelgiant į įvairias ribines sąlygas ir fizikinius parametrus, ir turėtų būti analizuojamas ryšys tarp srovės, įtampos, bendros galios ir skerspjūvio temperatūros pasiskirstymo grafitizacijos procese, kad būtų galima suformuluoti tinkamą šildymo kreivę ir nuolat ją koreguoti faktinio veikimo metu. Pavyzdžiui, ankstyvajame energijos perdavimo etape, naudojant didelės galios perdavimą, greitai sumažinama galia, o tada lėtai didinama galia, o tada mažinama galia iki galios pabaigos.
2. 3 Pailginkite tiglio ir šildymo korpuso tarnavimo laiką
Be energijos suvartojimo, neigiamo grafitizavimo sąnaudas tiesiogiai lemia ir tiglio bei šildytuvo tarnavimo laikas. Grafitinio tiglio ir grafito kaitinimo korpuso atveju, grafito dažymo sąnaudas efektyviai sumažina pakrovimo gamybos valdymo sistema, tinkamas kaitinimo ir aušinimo greičio valdymas, automatinė tiglio gamybos linija, sandarinimo sustiprinimas siekiant išvengti oksidacijos ir kitos priemonės, skirtos tiglio perdirbimo laikui pailginti. Be minėtų priemonių, grotelių dėžės grafitizavimo krosnies kaitinimo plokštė taip pat gali būti naudojama kaip iš anksto iškepto anodo, elektrodo arba fiksuotos didelės varžos anglinės medžiagos kaitinimo medžiaga, siekiant sumažinti grafitizavimo sąnaudas.
2.4 Dūmtakių dujų kontrolė ir šilumos panaudojimas
Grafitizacijos metu susidarančios dūmų dujos daugiausia susidaro iš anodinių medžiagų lakiųjų medžiagų ir degimo produktų, paviršinio anglies degimo, oro nuotėkio ir pan. Krosnies paleidimo pradžioje išsiskiria daug lakiųjų medžiagų ir dulkių, dirbtuvių aplinka prasta, dauguma įmonių neturi veiksmingų valymo priemonių, tai yra didžiausia problema, turinti įtakos neigiamų elektrodų gamybos operatorių darbuotojų sveikatai ir saugai. Reikėtų dėti daugiau pastangų, kad dirbtuvėse būtų visapusiškai atsižvelgta į veiksmingą dūmų dujų ir dulkių surinkimą ir tvarkymą, taip pat reikėtų imtis tinkamų vėdinimo priemonių, kad sumažėtų dirbtuvių temperatūra ir pagerėtų grafitizacijos dirbtuvių darbo aplinka.
Kai dūmų dujos per dūmtakį patenka į mišraus degimo degimo kamerą, pašalinama didžioji dalis degimo dujose esančių dervų ir dulkių. Tikimasi, kad dūmų dujų temperatūra degimo kameroje pakils aukščiau 800 ℃, o dūmų dujų šilumą bus galima atgauti per šilumos garo katilą arba apvalkalo šilumokaitį. RTO deginimo technologija, naudojama anglies asfalto dūmų apdorojimui, taip pat gali būti naudojama kaip etalonas, o asfalto dūmų dujos kaitinamos iki 850–900 ℃. Šilumos kaupimo degimo metu asfaltas, lakieji komponentai ir kiti policikliniai aromatiniai angliavandeniliai dūmų dujose oksiduojami ir galiausiai suskaidomi į CO2 ir H2O, o efektyvus valymo efektyvumas gali siekti daugiau nei 99 %. Sistema veikia stabiliai ir pasižymi dideliu veikimo greičiu.
2. 5 Vertikali nepertraukiamo neigiamo grafitavimo krosnis
Aukščiau paminėtos kelios grafitizacijos krosnių rūšys yra pagrindinė anodinių medžiagų gamybos krosnių struktūra Kinijoje, kurioms būdingas periodiškas pertraukiamas gamybos procesas, mažas šiluminis efektyvumas, iškrovimas daugiausia priklauso nuo rankinio valdymo, o automatizavimo laipsnis nėra aukštas. Panaši vertikali nepertraukiamo veikimo neigiamo grafitizacijos krosnis gali būti sukurta remiantis naftos kokso kalcinavimo krosnies ir boksito kalcinavimo šachtinės krosnies modeliais. Varžinis lankinis elektroforezė (ARC) naudojama kaip aukštos temperatūros šilumos šaltinis, medžiaga nuolat išleidžiama savo gravitacijos dėka, o aukštos temperatūros medžiagai išleidimo zonoje aušinti naudojama įprasta vandens aušinimo arba dujofikavimo aušinimo konstrukcija, o medžiaga išleidžiama ir tiekiama iš krosnies pneumatinė transportavimo sistema. FURNACE tipo krosnis gali užtikrinti nepertraukiamą gamybą, ignoruojant krosnies korpuso šilumos kaupimo nuostolius, todėl šiluminis efektyvumas žymiai padidėja, našumo ir energijos suvartojimo pranašumai yra akivaizdūs, o galima visiškai automatizuoti veikimą. Pagrindinės spręstinos problemos yra miltelių takumas, grafitizacijos laipsnio vienodumas, sauga, temperatūros stebėjimas ir aušinimas ir kt. Manoma, kad sėkmingai išplėtojus krosnį pramoninei gamybai, ji sukels revoliuciją neigiamų elektrodų grafitizacijos srityje.
3 mazgo kalba
Grafito cheminis procesas yra didžiausia ličio baterijų anodų medžiagų gamintojų problema. Pagrindinė priežastis yra ta, kad vis dar yra tam tikrų problemų, susijusių su plačiai naudojamos periodinės grafitizacijos krosnies energijos suvartojimu, sąnaudomis, aplinkos apsauga, automatizavimo laipsniu, sauga ir kitais aspektais. Pramonės ateities tendencija yra visiškai automatizuotos ir organizuotos emisijos nepertraukiamos gamybos krosnies struktūros kūrimas ir brandžių bei patikimų pagalbinių procesų įrenginių palaikymas. Tuo metu įmones kamuojančios grafitizacijos problemos bus gerokai išspręstos, o pramonė pradės stabilų vystymąsi, skatindama spartų naujų su energetika susijusių pramonės šakų vystymąsi.
Įrašo laikas: 2022 m. rugpjūčio 19 d.