S brzim razvojem novih energetskih vozila diljem svijeta, tržišna potražnja za anodnim materijalima litijskih baterija značajno je porasla. Prema statistici, 2021. godine osam najvećih poduzeća za proizvodnju anoda za litijeve baterije planira proširiti svoje proizvodne kapacitete na gotovo milijun tona. Grafitizacija ima najveći utjecaj na indeks i cijenu anodnih materijala. Oprema za grafitizaciju u Kini ima mnogo vrsta, visoka potrošnja energije, veliko zagađenje i nizak stupanj automatizacije, što u određenoj mjeri ograničava razvoj grafitnih anodnih materijala. To je glavni problem koji hitno treba riješiti u procesu proizvodnje anodnih materijala.
1. Trenutno stanje i usporedba negativne peći za grafitizaciju
1.1 Atchisonova negativna grafitizacijska peć
U modificiranom tipu peći koji se temelji na tradicionalnoj elektrodnoj Aitcheson peći za grafitizaciju, originalna peć je napunjena grafitnim loncem kao nosačem materijala negativne elektrode (lončić je napunjen karboniziranim sirovim materijalom negativne elektrode), jezgra peći je ispunjena grijanjem otpornog materijala, vanjski sloj ispunjen je izolacijskim materijalom i izolacijom stijenke peći. Nakon elektrifikacije, visoka temperatura od 2800 ~ 3000 ℃ stvara se uglavnom zagrijavanjem materijala otpornika, a negativni materijal u lončiću se neizravno zagrijava kako bi se postiglo visokotemperaturno otiskivanje negativnog materijala kamenom bojom.
1.2. Serija grafitizacijske peći s unutarnjom toplinom
Model peći je referenca na serijsku grafitizacijsku peć koja se koristi za proizvodnju grafitnih elektroda, a nekoliko elektrodnih lonaca (napunjenih materijalom negativne elektrode) povezano je u seriju uzdužno. Elektrodni lončić je i nosač i grijaće tijelo, a struja prolazi kroz elektrodni lončić za stvaranje visoke temperature i izravno zagrijavanje unutarnjeg materijala negativne elektrode. Proces GRAPHItization ne koristi otporni materijal, pojednostavljuje rad procesa punjenja i pečenja i smanjuje gubitak topline otpornog materijala, štedi potrošnju energije
1.3 Grafitizacijska peć s rešetkastim okvirom
Primjena br. 1 raste posljednjih godina, glavna je naučena Serija acheson peći za grafitizaciju i ulančane tehnološke karakteristike peći za grafitizaciju, jezgra peći korištenja više komada kutijaste strukture materijala rešetke anodne ploče, materijala u katodu u sirovini, kroz sve veze s prorezima između stupca anodne ploče su fiksne, svaki spremnik, korištenje brtve anodne ploče s istim materijalom. Stup i anodna ploča strukture materijalne kutije zajedno čine grijaće tijelo. Električna energija teče kroz elektrodu glave peći u grijaće tijelo jezgre peći, a stvorena visoka temperatura izravno zagrijava anodni materijal u kutiji kako bi se postigla svrha grafitizacije
1.4 Usporedba tri vrste peći za grafitizaciju
Grafitizacijska peć za unutarnju toplinu izravno zagrijava materijal zagrijavanjem šuplje grafitne elektrode. "Joulova toplina" proizvedena strujom kroz lončić s elektrodom uglavnom se koristi za zagrijavanje materijala i lončića. Brzina zagrijavanja je velika, raspodjela temperature je ujednačena, a toplinska učinkovitost je veća od tradicionalne Atchisonove peći s otpornim grijanjem materijala. Grafitizacijska peć s rešetkastom kutijom oslanja se na prednosti serijske grafitizacijske peći s unutarnjim grijanjem i usvaja prethodno pečenu anodnu ploču niže cijene kao grijaće tijelo. U usporedbi sa serijskom grafitizacijskom peći, kapacitet punjenja rešetkaste grafitizacijske peći je veći, a potrošnja energije po jedinici proizvoda smanjena je u skladu s tim
2. Pravac razvoja peći negativne grafitizacije
2. 1 Optimizirajte strukturu perimetralnog zida
Trenutačno je sloj toplinske izolacije nekoliko peći za grafitizaciju uglavnom ispunjen čađom i naftnim koksom. Ovaj dio izolacijskog materijala tijekom proizvodnje visoke temperature oksidacije spali, svaki put učitavanje iz potrebe za zamjenom ili dopunom poseban izolacijski materijal, zamjena procesa lošeg okoliša, visok intenzitet rada.
Može se razmotriti upotreba posebnog cementa visoke čvrstoće i visoke temperature za zidanje od čerpića, povećanje ukupne čvrstoće, osiguranje stabilnosti zida u cijelom radnom ciklusu u deformaciji, brtvljenje šava opeke u isto vrijeme, sprječavanje prekomjernog zraka kroz zid od opeke pukotine i spojni razmak u peći, smanjuju gubitak izolacijskih materijala i anodnih materijala od spaljivanja oksidacijom;
Drugi je ugradnja cjelokupnog mobilnog izolacijskog sloja koji visi izvan zida peći, kao što je upotreba vlaknaste ploče visoke čvrstoće ili ploče od kalcijevog silikata, stupanj grijanja ima učinkovitu ulogu brtvljenja i izolacije, hladni stupanj je pogodan za uklanjanje za brzo hlađenje; Treće, ventilacijski kanal postavljen je na dnu peći i zidu peći. Ventilacijski kanal ima prefabriciranu rešetkastu strukturu od opeke sa ženskim otvorom pojasa, dok podržava visokotemperaturno cementno zidanje i uzima u obzir prisilno ventilacijsko hlađenje u hladnoj fazi.
2. 2 Optimizirajte krivulju napajanja numeričkom simulacijom
Trenutačno se krivulja napajanja peći za grafitizaciju negativne elektrode izrađuje prema iskustvu, a postupak grafitizacije prilagođava se ručno u bilo kojem trenutku prema temperaturi i stanju peći, a ne postoji jedinstveni standard. Optimiziranje krivulje grijanja može očito smanjiti indeks potrošnje energije i osigurati siguran rad peći. NUMERIČKI MODEL poravnanja igala TREBA USPOSTAVITI znanstvenim putem prema različitim rubnim uvjetima i fizičkim parametrima, te treba analizirati odnos između struje, napona, ukupne snage i raspodjele temperature poprečnog presjeka u procesu grafitizacije, kako bi se formulirati odgovarajuću krivulju grijanja i kontinuirano je prilagođavati u stvarnom radu. Kao što je u ranoj fazi prijenosa snage korištenje prijenosa velike snage, zatim brzo smanjivanje snage, a zatim polako raste, snaga, a zatim smanjivanje snage do kraja snage
2. 3 Produžite životni vijek lončića i grijaćeg tijela
Osim potrošnje energije, vijek trajanja lončića i grijača također izravno određuje trošak negativne grafitizacije. Za grafitni lončić i grafitno grijaće tijelo, sustav upravljanja proizvodnjom punjenja, razumna kontrola brzine zagrijavanja i hlađenja, automatska linija za proizvodnju lončića, jačanje brtvljenja za sprječavanje oksidacije i druge mjere za povećanje vremena recikliranja lončića, učinkovito smanjenje troškova grafita tintom. Uz gore navedene mjere, grijaća ploča grijaće peći za grafitizaciju također se može koristiti kao materijal za grijanje prethodno pečene anode, elektrode ili fiksnog ugljičnog materijala s visokim otporom kako bi se uštedio trošak grafitizacije.
2.4 Kontrola dimnih plinova i korištenje otpadne topline
Dimni plin koji nastaje tijekom grafitizacije uglavnom dolazi od hlapljivih tvari i produkata izgaranja anodnih materijala, površinskog izgaranja ugljika, propuštanja zraka i tako dalje. Na početku pokretanja peći, hlapljive tvari i prašina izlaze u velikom broju, okruženje u radionici je loše, većina poduzeća nema učinkovite mjere obrade, to je najveći problem koji utječe na zdravlje i sigurnost na radu operatera u proizvodnji negativnih elektroda. Treba uložiti više napora u sveobuhvatno razmatranje učinkovitog prikupljanja i upravljanja dimnim plinovima i prašinom u radionici, te treba poduzeti razumne mjere ventilacije kako bi se smanjila temperatura u radionici i poboljšalo radno okruženje u radionici za grafitizaciju.
Nakon što se dimni plin može sakupiti kroz dimnjak u komoru za izgaranje miješanim izgaranjem, ukloniti većinu katrana i prašine u dimnom plinu, očekuje se da temperatura dimnog plina u komori za izgaranje bude iznad 800 ℃, a otpadna toplina dimnog plina može se povratiti kroz parni kotao ili izolacijski izmjenjivač topline. RTO tehnologija spaljivanja koja se koristi u obradi ugljičnog asfaltnog dima također se može koristiti kao referenca, a asfaltni dimni plin se zagrijava na 850 ~ 900 ℃. Kroz izgaranje u skladištu topline, asfalt i hlapljive komponente te drugi policiklički aromatski ugljikovodici u dimnom plinu se oksidiraju i konačno razgrađuju u CO2 i H2O, a učinkovita učinkovitost pročišćavanja može doseći preko 99%. Sustav ima stabilan rad i visoku brzinu rada.
2. 5 Vertikalna kontinuirana negativna grafitizacijska peć
Gore spomenutih nekoliko vrsta peći za grafitizaciju glavna je struktura peći za proizvodnju anodnog materijala u Kini, zajednička točka je periodična isprekidana proizvodnja, niska toplinska učinkovitost, punjenje se uglavnom oslanja na ručni rad, stupanj automatizacije nije visok. Slična vertikalna kontinuirana negativna peć za grafitizaciju može se razviti pozivanjem na model peći za kalcinaciju naftnog koksa i šahtne peći za kalcinaciju boksita. Otporni ARC IS koristi se kao visokotemperaturni izvor topline, materijal se kontinuirano ispušta vlastitom gravitacijom, a konvencionalna rashladna struktura za hlađenje vodom ili rasplinjavanje koristi se za hlađenje visokotemperaturnog materijala u izlaznom području, a sustav pneumatskog transporta praha koristi se za ispuštanje i dovod materijala izvan peći. Tip PEĆI može ostvariti kontinuiranu proizvodnju, gubitak pohrane topline u tijelu peći može se zanemariti, tako da je toplinska učinkovitost značajno poboljšana, prednosti proizvodnje i potrošnje energije su očite, a potpuno automatski rad može se u potpunosti realizirati. Glavni problemi koje treba riješiti su fluidnost praha, ujednačenost stupnja grafitizacije, sigurnost, nadzor temperature i hlađenje, itd. Vjeruje se da će uspješan razvoj peći za industrijsku proizvodnju pokrenuti revoluciju u polje grafitizacije negativne elektrode.
3 jezik čvorova
Grafitni kemijski proces najveći je problem koji muči proizvođače anodnog materijala za litijske baterije. Osnovni razlog je taj što još uvijek postoje neki problemi u potrošnji energije, troškovima, zaštiti okoliša, stupnju automatizacije, sigurnosti i drugim aspektima naširoko korištene periodične peći za grafitizaciju. Budući trend industrije je prema razvoju potpuno automatizirane i organizirane strukture peći za kontinuiranu proizvodnju emisija i podržavanju zrelih i pouzdanih pomoćnih procesnih postrojenja. Tada će se problemi grafitizacije koji muče poduzeća značajno poboljšati, a industrija će ući u razdoblje stabilnog razvoja, potičući brzi razvoj novih industrija povezanih s energijom
Vrijeme objave: 19. kolovoza 2022