S brzim razvojem novih energetskih vozila diljem svijeta, potražnja na tržištu za anodnim materijalima za litijeve baterije značajno se povećala. Prema statistikama, u 2021. godini osam vodećih poduzeća za proizvodnju anodnih materijala 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, visoku potrošnju energije, veliko zagađenje i nizak stupanj automatizacije, što do određene mjere ograničava razvoj grafitnih anodnih materijala. To je glavni problem koji treba hitno riješiti u procesu proizvodnje anodnih materijala.
1. Trenutno stanje i usporedba peći za negativnu grafitizaciju
1.1 Atchisonova peć za negativnu grafitizaciju
U modificiranom tipu peći temeljenom na tradicionalnoj Aitchesonovoj peći za grafitizaciju elektroda, originalna peć je napunjena grafitnim lončićem kao nosačem materijala negativne elektrode (lončić je napunjen karboniziranom sirovinom za negativnu elektrodu), jezgra peći je ispunjena materijalom otpornim na zagrijavanje, vanjski sloj je ispunjen izolacijskim materijalom, a izolacija 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 nanošenje boje na kamen negativnog materijala.
1.2. Unutarnja peć za grafitizaciju serije topline
Model peći je referenca na serijsku peć za grafitizaciju koja se koristi za proizvodnju grafitnih elektroda, a nekoliko lončića za elektrode (napunjenih materijalom negativne elektrode) spojeno je uzdužno u seriju. Lončić za elektrode je i nosač i grijaće tijelo, a struja prolazi kroz lončić za elektrode kako bi stvorila visoku temperaturu i izravno zagrijala unutarnji materijal negativne elektrode. Proces GRAFITIZACIJE ne koristi otporni materijal, što pojednostavljuje proces punjenja i pečenja te smanjuje gubitak topline otpornog materijala, štedeći potrošnju energije.
1.3 Peć za grafitizaciju tipa rešetkaste kutije
Primjena broj 1 u porastu je posljednjih godina, glavna je naučena serija Acheson peći za grafitizaciju i karakteristike spojene tehnologije grafitizacije, jezgra peći koristi više komada anodne ploče s rešetkastim materijalom u kutiji, materijal ulazi u katodu, kroz sve proreze između stupaca anodne ploče je fiksiran, svaki spremnik, korištenje anodne ploče brtve od istog materijala. Stupac i anodna ploča u kutiji za materijal zajedno čine grijaće tijelo. Električna energija teče kroz elektrodu glave peći u grijaće tijelo jezgre peći, a generirana visoka temperatura izravno zagrijava anodni materijal u kutiji kako bi se postigla svrha grafitizacije.
1.4 Usporedba triju vrsta peći za grafitizaciju
Unutarnja peć za serijski grafitizirani sustav zagrijava materijal izravno zagrijavanjem šuplje grafitne elektrode. "Jouleova toplina" proizvedena strujom kroz lončić elektrode uglavnom se koristi za zagrijavanje materijala i lončića. Brzina zagrijavanja je velika, raspodjela temperature je jednolika, a toplinska učinkovitost je veća od tradicionalne Atchisonove peći s otpornim zagrijavanjem materijala. Peć za grafitizirani sustav s rešetkastom kutijom koristi prednosti unutarnje serijske grafitizirane peći s toplinom i kao grijaće tijelo koristi prethodno pečenu anodnu ploču s nižom cijenom. U usporedbi sa serijskom grafitizacijskom peći, nosivost peći za grafitizirani sustav s rešetkastom kutijom je veća, a potrošnja energije po jedinici proizvoda je sukladno tome smanjena.
2. Smjer razvoja peći za negativnu grafitizaciju
2. 1 Optimizirajte strukturu obodnog zida
Trenutno se toplinski izolacijski sloj nekoliko grafitizacijskih peći uglavnom puni ugljičnim crnilom i petrolejskim koksom. Ovaj dio izolacijskog materijala izgara tijekom proizvodnje visokotemperaturnom oksidacijom, svaki put kada se utovaruje, potrebno ga je zamijeniti ili nadopuniti posebnim izolacijskim materijalom, što rezultira lošim okolišem u procesu i visokim intenzitetom rada.
Može se razmotriti korištenje posebnog visokočvrstog i visokotemperaturnog cementnog zidnog ljepila za zidove, kako bi se povećala ukupna čvrstoća, osigurala stabilnost zida u deformacijama tijekom cijelog radnog ciklusa, istovremeno brtvljenje šavova opeke, spriječilo prekomjerno prodiranje zraka kroz pukotine i spojeve u zidu od opeke u peć, smanjili gubici izolacijskog materijala i anodnih materijala uzrokovani oksidacijom i izgaranjem;
Drugo je postavljanje ukupnog mobilnog izolacijskog sloja koji visi izvan zida peći, poput upotrebe visokočvrstih vlaknastih ploča ili kalcijevog silikatnih ploča, pri čemu faza grijanja igra učinkovitu ulogu brtvljenja i izolacije, a hladna faza se lako uklanja radi brzog hlađenja; Treće, ventilacijski kanal postavljen je na dnu peći i zidu peći. Ventilacijski kanal ima montažnu rešetkastu strukturu od opeke sa ženskim ustima trake, a istovremeno podupire visokotemperaturni cementni zid, uzimajući u obzir prisilno ventilacijsko hlađenje u hladnoj fazi.
2. 2 Optimizirajte krivulju napajanja numeričkom simulacijom
Trenutno se krivulja napajanja peći za grafitizaciju negativne elektrode izrađuje prema iskustvu, a proces grafitizacije se ručno podešava u bilo kojem trenutku prema temperaturi i stanju peći, te ne postoji jedinstveni standard. Optimizacija krivulje zagrijavanja očito može smanjiti indeks potrošnje energije i osigurati siguran rad peći. NUMERIČKI MODEL poravnanja igle TREBA USPOTVORITI znanstvenim sredstvima prema različitim rubnim uvjetima i fizičkim parametrima, a odnos između struje, napona, ukupne snage i raspodjele temperature presjeka u procesu grafitizacije treba analizirati kako bi se formulirala odgovarajuća krivulja zagrijavanja i kontinuirano je prilagođavala u stvarnom radu. Na primjer, u ranoj fazi prijenosa snage koristi se prijenos velike snage, zatim brzo smanjenje snage, a zatim polagano povećanje snage, pa ponovno smanjenje snage do kraja ciklusa.
2. 3 Produžite vijek trajanja lončića i grijaćeg tijela
Osim potrošnje energije, vijek trajanja lončića i grijača također izravno određuje troškove negativne grafitizacije. Za grafitni lonac i grafitno grijaće tijelo, sustav upravljanja proizvodnjom prilikom utovara, razumna kontrola brzine zagrijavanja i hlađenja, automatska proizvodna linija lončića, pojačano brtvljenje radi sprječavanja oksidacije i druge mjere za povećanje vremena recikliranja lončića učinkovito smanjuju troškove nanošenja grafita. Uz gore navedene mjere, grijaća ploča peći za grafitizaciju s rešetkastom kutijom također se može koristiti kao grijaći materijal prethodno pečene anode, elektrode ili fiksnog ugljičnog materijala s visokim otporom kako bi se uštedjeli troškovi grafitizacije.
2.4 Kontrola dimnih plinova i korištenje otpadne topline
Dimni plin koji nastaje tijekom grafitizacije uglavnom potječe od hlapljivih tvari i produkata izgaranja anodnih materijala, izgaranja površinskog ugljika, propuštanja zraka i tako dalje. Na početku pokretanja peći izlaze velike količine hlapljivih tvari i prašine, radno okruženje je loše, većina poduzeća nema učinkovite mjere obrade, što je najveći problem koji utječe na zdravlje i sigurnost operatera u proizvodnji negativnih elektroda. Treba uložiti više napora kako bi se sveobuhvatno razmotrilo učinkovito prikupljanje i upravljanje dimnim plinom i prašinom u radionici, te treba poduzeti razumne mjere ventilacije kako bi se smanjila temperatura u radionici i poboljšalo radno okruženje u radionici grafitizacije.
Nakon što se dimni plin može skupiti kroz dimnjak u komoru za izgaranje miješanim izgaranjem, uklanjajući većinu katrana i prašine u dimnom plinu, očekuje se da je temperatura dimnog plina u komori za izgaranje iznad 800 ℃, a otpadna toplina dimnog plina može se iskoristiti putem kotla na otpadnu toplinu ili izmjenjivača topline s plaštom. RTO tehnologija spaljivanja koja se koristi u obradi dima od ugljičnog asfalta također se može koristiti kao referenca, a asfaltni dimni plin se zagrijava na 850 ~ 900 ℃. Izgaranjem s pohranom topline, asfalt i hlapljive komponente te drugi policiklički aromatski ugljikovodici u dimnom plinu oksidiraju se i konačno razgrađuju na CO2 i H2O, a učinkovita učinkovitost pročišćavanja može doseći preko 99%. Sustav ima stabilan rad i visoku radnu brzinu.
2. 5 Vertikalna kontinuirana peć za negativnu grafitizaciju
Gore spomenutih nekoliko vrsta peći za grafitizaciju glavna je struktura peći za proizvodnju anodnog materijala u Kini. Zajednička im je periodična isprekidana proizvodnja, niska toplinska učinkovitost, utovar se uglavnom oslanja na ručni rad, a stupanj automatizacije nije visok. Slična vertikalna kontinuirana negativna peć za grafitizaciju može se razviti prema modelu peći za kalcinaciju naftnog koksa i osovinske peći za kalcinaciju boksita. Otporni luk koristi se kao izvor topline visoke temperature, materijal se kontinuirano prazni vlastitom gravitacijom, a konvencionalno vodeno hlađenje ili struktura za hlađenje rasplinjavanjem koristi se za hlađenje materijala visoke temperature u izlaznom području, dok se pneumatski transportni sustav praha koristi za pražnjenje i dovod materijala izvan peći. Tip PEĆI može ostvariti kontinuiranu proizvodnju, gubitak topline tijela peći može se zanemariti, tako da se toplinska učinkovitost značajno poboljšava, prednosti u učinku i potrošnji energije su očite, a može se u potpunosti ostvariti potpuno automatski rad. Glavni problemi koje treba riješiti su fluidnost praha, ujednačenost stupnja grafitizacije, sigurnost, praćenje temperature i hlađenje itd. Vjeruje se da će uspješan razvoj peći za industrijsku proizvodnju pokrenuti revoluciju u području grafitizacije negativnih elektroda.
3 jezik čvorova
Kemijski proces grafita najveći je problem koji muči proizvođače anodnih materijala za litijeve baterije. Osnovni razlog je taj što još uvijek postoje neki problemi u potrošnji energije, troškovima, zaštiti okoliša, stupnju automatizacije, sigurnosti i drugim aspektima široko korištene peći za periodičnu grafitizaciju. Budući trend industrije je prema razvoju potpuno automatizirane i organizirane strukture peći za kontinuiranu proizvodnju emisija te podršci zrelim i pouzdanim pomoćnim procesnim postrojenjima. U to vrijeme, problemi grafitizacije koji muče poduzeća bit će značajno poboljšani, a industrija će ući u razdoblje stabilnog razvoja, potičući brzi razvoj novih industrija povezanih s energijom.
Vrijeme objave: 19. kolovoza 2022.