Με την ταχεία ανάπτυξη νέων ενεργειακών οχημάτων παγκοσμίως, η ζήτηση της αγοράς για υλικά ανόδου μπαταριών λιθίου έχει αυξηθεί σημαντικά. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, το 2021, οι οκτώ κορυφαίες επιχειρήσεις ανόδου μπαταριών λιθίου του κλάδου σχεδιάζουν να επεκτείνουν την παραγωγική τους ικανότητα σε σχεδόν ένα εκατομμύριο τόνους. Η γραφιτοποίηση έχει τον μεγαλύτερο αντίκτυπο στον δείκτη και το κόστος των υλικών ανόδου. Ο εξοπλισμός γραφιτοποίησης στην Κίνα έχει πολλά είδη, υψηλή κατανάλωση ενέργειας, βαριά ρύπανση και χαμηλό βαθμό αυτοματισμού, γεγονός που περιορίζει την ανάπτυξη υλικών ανόδου γραφίτη σε κάποιο βαθμό. Είναι το κύριο πρόβλημα που πρέπει να λυθεί επειγόντως στη διαδικασία παραγωγής υλικών ανόδου.
1. Τρέχουσα κατάσταση και σύγκριση του φούρνου αρνητικής γραφιτοποίησης
1.1 Φούρνος αρνητικής γραφιτοποίησης Atchison
Στον τροποποιημένο τύπο κλιβάνου που βασίζεται στον παραδοσιακό κλίβανο γραφιτοποίησης κλιβάνου Aitcheson με ηλεκτρόδιο, ο αρχικός κλίβανος φορτώνεται με χωνευτήριο γραφίτη ως φορέα υλικού αρνητικού ηλεκτροδίου (το χωνευτήριο φορτώνεται με ανθρακωμένη πρώτη ύλη αρνητικού ηλεκτροδίου), ο πυρήνας του κλιβάνου γεμίζεται με υλικό αντίστασης θέρμανσης, το εξωτερικό στρώμα γεμίζεται με μονωτικό υλικό και μόνωση τοιχώματος κλιβάνου. Μετά την ηλεκτροδότηση, παράγεται υψηλή θερμοκρασία 2800 ~ 3000℃ κυρίως από τη θέρμανση του υλικού αντίστασης, και το αρνητικό υλικό στο χωνευτήριο θερμαίνεται έμμεσα για να επιτευχθεί η υψηλής θερμοκρασίας μελάνωση πέτρας του αρνητικού υλικού.
1.2. Φούρνος γραφιτοποίησης σε σειρά εσωτερικής θερμότητας
Το μοντέλο του κλιβάνου αναφέρεται στον σειριακό κλίβανο γραφιτοποίησης που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτροδίων γραφίτη, και πολλά χωνευτήρια ηλεκτροδίων (φορτωμένα με υλικό αρνητικού ηλεκτροδίου) είναι συνδεδεμένα σε σειρά κατά μήκος. Το χωνευτήριο ηλεκτροδίων είναι ταυτόχρονα φορέας και θερμαντικό σώμα, και το ρεύμα διέρχεται από το χωνευτήριο ηλεκτροδίων για να δημιουργήσει υψηλή θερμοκρασία και να θερμάνει απευθείας το εσωτερικό υλικό αρνητικού ηλεκτροδίου. Η διαδικασία ΓΡΑΦΙΤΙΣΗΣ δεν χρησιμοποιεί υλικό αντίστασης, απλοποιώντας τη λειτουργία της διαδικασίας φόρτωσης και ψησίματος και μειώνοντας την απώλεια αποθήκευσης θερμότητας του υλικού αντίστασης, εξοικονομώντας έτσι κατανάλωση ενέργειας.
1.3 Φούρνος γραφιτοποίησης τύπου πλέγματος
Η Νο. 1 εφαρμογή αυξάνεται τα τελευταία χρόνια, η κύρια είναι η σειρά Acheson graphitization φούρνου και η τεχνολογία συναρμολόγησης, χαρακτηριστικά του φούρνου γραφιτοποίησης, πυρήνας φούρνου που χρησιμοποιεί πολλαπλά κομμάτια πλάκας ανόδου πλέγματος υλικού δομή κουτιού, υλικό στην κάθοδο στην πρώτη ύλη, μέσω όλων των σχισμένων συνδέσεων μεταξύ της στήλης πλάκας ανόδου είναι σταθερή, κάθε δοχείο, η χρήση σφράγισης πλάκας ανόδου με το ίδιο υλικό. Η στήλη και η πλάκα ανόδου της δομής υλικού κουτιού αποτελούν μαζί το θερμαντικό σώμα. Το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσω του ηλεκτροδίου της κεφαλής του φούρνου στο θερμαντικό σώμα του πυρήνα του φούρνου, και η υψηλή θερμοκρασία που παράγεται θερμαίνει άμεσα το υλικό ανόδου στο κουτί για να επιτευχθεί ο σκοπός της γραφιτοποίησης.
1.4 Σύγκριση τριών τύπων κλιβάνων γραφιτοποίησης
Ο φούρνος γραφιτοποίησης εσωτερικής θέρμανσης σε σειρά προορίζεται για την άμεση θέρμανση του υλικού θερμαίνοντας το κοίλο ηλεκτρόδιο γραφίτη. Η «θερμότητα Joule» που παράγεται από το ρεύμα μέσω του χωνευτηρίου ηλεκτροδίων χρησιμοποιείται κυρίως για τη θέρμανση του υλικού και του χωνευτηρίου. Η ταχύτητα θέρμανσης είναι γρήγορη, η κατανομή της θερμοκρασίας είναι ομοιόμορφη και η θερμική απόδοση είναι υψηλότερη από τον παραδοσιακό φούρνο Atchison με θέρμανση υλικού αντίστασης. Ο φούρνος γραφιτοποίησης πλέγματος-κουτιού αξιοποιεί τα πλεονεκτήματα του φούρνου γραφιτοποίησης εσωτερικής θέρμανσης σε σειρά και υιοθετεί την προψημένη πλάκα ανόδου με χαμηλότερο κόστος ως θερμαντικό σώμα. Σε σύγκριση με τον φούρνο γραφιτοποίησης σε σειρά, η χωρητικότητα φόρτωσης του φούρνου γραφιτοποίησης πλέγματος-κουτιού είναι μεγαλύτερη και η κατανάλωση ενέργειας ανά μονάδα προϊόντος μειώνεται ανάλογα.
2. Κατεύθυνση ανάπτυξης του φούρνου αρνητικής γραφιτοποίησης
2. 1 Βελτιστοποίηση της δομής του περιμετρικού τοίχου
Προς το παρόν, το στρώμα θερμομόνωσης πολλών κλιβάνων γραφιτοποίησης είναι κυρίως γεμάτο με αιθάλη και οπτάνθρακα πετρελαίου. Αυτό το μέρος του μονωτικού υλικού κατά την παραγωγή καύσης οξείδωσης υψηλής θερμοκρασίας, κάθε φορά που η φόρτωση εξαλείφει την ανάγκη αντικατάστασης ή συμπλήρωσης ενός ειδικού μονωτικού υλικού, η αντικατάσταση της διαδικασίας του κακού περιβάλλοντος, υψηλής έντασης εργασίας.
Μπορεί να εξεταστεί η χρήση ειδικού τσιμεντοειδούς τοιχοποιίας υψηλής αντοχής και υψηλής θερμοκρασίας, η οποία ενισχύει τη συνολική αντοχή, διασφαλίζει τη σταθερότητα του τοίχου σε παραμόρφωση σε ολόκληρο τον κύκλο λειτουργίας, ενώ παράλληλα σφραγίζει τις ραφές των τούβλων, αποτρέπει την υπερβολική εισροή αέρα μέσω των ρωγμών και του κενού στις ενώσεις του κλιβάνου, μειώνοντας την απώλεια οξείδωσης και καύσης του μονωτικού υλικού και των υλικών ανόδου.
Το δεύτερο είναι η εγκατάσταση του συνολικού κινητού μονωτικού στρώματος που κρέμεται έξω από το τοίχωμα του κλιβάνου, όπως η χρήση ινοσανίδας υψηλής αντοχής ή πυριτικού ασβεστίου, το στάδιο θέρμανσης παίζει αποτελεσματικό ρόλο σφράγισης και μόνωσης, το ψυχρό στάδιο είναι εύκολο να αφαιρεθεί για γρήγορη ψύξη. Τρίτον, το κανάλι εξαερισμού τοποθετείται στο κάτω μέρος του κλιβάνου και στο τοίχωμα του κλιβάνου. Το κανάλι εξαερισμού υιοθετεί την προκατασκευασμένη δομή από τούβλα πλέγματος με το θηλυκό στόμιο του ιμάντα, ενώ υποστηρίζει την τοιχοποιία τσιμέντου υψηλής θερμοκρασίας και λαμβάνει υπόψη την ψύξη με εξαναγκασμένο εξαερισμό στην ψυχρή φάση.
2. 2 Βελτιστοποιήστε την καμπύλη τροφοδοσίας μέσω αριθμητικής προσομοίωσης
Προς το παρόν, η καμπύλη τροφοδοσίας του κλιβάνου γραφιτοποίησης αρνητικού ηλεκτροδίου κατασκευάζεται σύμφωνα με την εμπειρία και η διαδικασία γραφιτοποίησης ρυθμίζεται χειροκίνητα ανά πάσα στιγμή ανάλογα με τη θερμοκρασία και την κατάσταση του κλιβάνου και δεν υπάρχει ενιαίο πρότυπο. Η βελτιστοποίηση της καμπύλης θέρμανσης μπορεί προφανώς να μειώσει τον δείκτη κατανάλωσης ενέργειας και να διασφαλίσει την ασφαλή λειτουργία του κλιβάνου. Το ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ευθυγράμμισης βελόνας ΠΡΕΠΕΙ να καθιερωθεί με επιστημονικά μέσα σύμφωνα με διάφορες οριακές συνθήκες και φυσικές παραμέτρους και η σχέση μεταξύ του ρεύματος, της τάσης, της συνολικής ισχύος και της κατανομής θερμοκρασίας της διατομής στη διαδικασία γραφιτοποίησης θα πρέπει να αναλυθεί, έτσι ώστε να διαμορφωθεί η κατάλληλη καμπύλη θέρμανσης και να προσαρμόζεται συνεχώς στην πραγματική λειτουργία. Όπως στο αρχικό στάδιο της μετάδοσης ισχύος, χρησιμοποιείται μετάδοση υψηλής ισχύος, στη συνέχεια μειώνεται γρήγορα η ισχύς και στη συνέχεια αυξάνεται αργά, η ισχύς και στη συνέχεια μειώνεται η ισχύς μέχρι το τέλος της ισχύος.
2. 3 Επεκτείνετε τη διάρκεια ζωής του χωνευτηρίου και του θερμαντικού σώματος
Εκτός από την κατανάλωση ενέργειας, η διάρκεια ζωής του χωνευτηρίου και του θερμαντήρα καθορίζει επίσης άμεσα το κόστος της αρνητικής γραφιτοποίησης. Για το χωνευτήριο γραφίτη και το θερμαντικό σώμα γραφίτη, το σύστημα διαχείρισης παραγωγής φόρτωσης, ο εύλογος έλεγχος του ρυθμού θέρμανσης και ψύξης, η αυτόματη γραμμή παραγωγής χωνευτηρίου, η ενίσχυση της στεγανοποίησης για την πρόληψη της οξείδωσης και άλλα μέτρα για την αύξηση των χρόνων ανακύκλωσης του χωνευτηρίου, μειώνουν αποτελεσματικά το κόστος της μελάνης γραφίτη. Εκτός από τα παραπάνω μέτρα, η πλάκα θέρμανσης του κλιβάνου γραφιτοποίησης πλέγματος μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως θερμαντικό υλικό προψημένης ανόδου, ηλεκτροδίου ή σταθερού ανθρακούχου υλικού με υψηλή ειδική αντίσταση για εξοικονόμηση του κόστους γραφιτοποίησης.
2.4 Έλεγχος καυσαερίων και αξιοποίηση της απορριπτόμενης θερμότητας
Τα καυσαέρια που παράγονται κατά τη γραφιτοποίηση προέρχονται κυρίως από πτητικά και προϊόντα καύσης υλικών ανόδου, καύση επιφανειακού άνθρακα, διαρροές αέρα κ.ο.κ. Στην αρχή της εκκίνησης του κλιβάνου, διαφεύγουν πολλά πτητικά και σκόνη, το περιβάλλον του εργαστηρίου είναι κακό, οι περισσότερες επιχειρήσεις δεν διαθέτουν αποτελεσματικά μέτρα επεξεργασίας, γεγονός που αποτελεί το μεγαλύτερο πρόβλημα που επηρεάζει την επαγγελματική υγεία και ασφάλεια των χειριστών στην παραγωγή αρνητικών ηλεκτροδίων. Θα πρέπει να καταβληθούν περισσότερες προσπάθειες για την ολοκληρωμένη εξέταση της αποτελεσματικής συλλογής και διαχείρισης των καυσαερίων και της σκόνης στο εργαστήριο και θα πρέπει να ληφθούν εύλογα μέτρα εξαερισμού για τη μείωση της θερμοκρασίας του εργαστηρίου και τη βελτίωση του εργασιακού περιβάλλοντος του εργαστηρίου γραφιτοποίησης.
Αφού τα καυσαέρια συλλεχθούν μέσω της καμινάδας στον θάλαμο καύσης με μικτή καύση, αφαιρεθεί το μεγαλύτερο μέρος της πίσσας και της σκόνης στα καυσαέρια, αναμένεται ότι η θερμοκρασία των καυσαερίων στον θάλαμο καύσης θα είναι πάνω από 800℃ και η απορριπτόμενη θερμότητα των καυσαερίων θα μπορεί να ανακτηθεί μέσω του λέβητα ατμού απορριπτόμενης θερμότητας ή του εναλλάκτη θερμότητας κελύφους. Η τεχνολογία αποτέφρωσης RTO που χρησιμοποιείται στην επεξεργασία καπνού ασφάλτου άνθρακα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως αναφορά και τα καυσαέρια ασφάλτου θερμαίνονται στους 850 ~ 900℃. Μέσω της καύσης αποθήκευσης θερμότητας, η άσφαλτος και τα πτητικά συστατικά και άλλοι πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες στα καυσαέρια οξειδώνονται και τελικά αποσυντίθενται σε CO2 και H2O, και η αποτελεσματική απόδοση καθαρισμού μπορεί να φτάσει πάνω από 99%. Το σύστημα έχει σταθερή λειτουργία και υψηλό ρυθμό λειτουργίας.
2. 5 Κάθετος συνεχής αρνητικός φούρνος γραφιτοποίησης
Τα προαναφερθέντα διάφορα είδη κλιβάνων γραφιτοποίησης αποτελούν την κύρια δομή κλιβάνου παραγωγής υλικών ανόδου στην Κίνα, με κοινό σημείο την περιοδική διακοπτόμενη παραγωγή, τη χαμηλή θερμική απόδοση, την φόρτωση που βασίζεται κυρίως στη χειροκίνητη λειτουργία και τον βαθμό αυτοματισμού που δεν είναι υψηλός. Ένας παρόμοιος κάθετος συνεχής αρνητικός κλίβανος γραφιτοποίησης μπορεί να αναπτυχθεί με αναφορά στο μοντέλο του κλιβάνου πύρωσης οπτάνθρακα πετρελαίου και του κλιβάνου φρεατίου πύρωσης βωξίτη. Το ARC αντίστασης χρησιμοποιείται ως πηγή θερμότητας υψηλής θερμοκρασίας, το υλικό εκκενώνεται συνεχώς με τη δική του βαρύτητα και η συμβατική δομή ψύξης με νερό ή αεριοποίηση χρησιμοποιείται για την ψύξη του υλικού υψηλής θερμοκρασίας στην περιοχή εξόδου και το σύστημα πνευματικής μεταφοράς σκόνης χρησιμοποιείται για την εκκένωση και την τροφοδοσία του υλικού έξω από τον κλίβανο. Ο τύπος FURNACE μπορεί να πραγματοποιήσει συνεχή παραγωγή, η απώλεια αποθήκευσης θερμότητας του σώματος του κλιβάνου μπορεί να αγνοηθεί, έτσι η θερμική απόδοση βελτιώνεται σημαντικά, τα πλεονεκτήματα στην απόδοση και την κατανάλωση ενέργειας είναι προφανή και η πλήρως αυτόματη λειτουργία μπορεί να υλοποιηθεί πλήρως. Τα κύρια προβλήματα που πρέπει να επιλυθούν είναι η ρευστότητα της σκόνης, η ομοιομορφία του βαθμού γραφιτοποίησης, η ασφάλεια, η παρακολούθηση και η ψύξη της θερμοκρασίας κ.λπ. Πιστεύεται ότι με την επιτυχή ανάπτυξη του κλιβάνου για την κλιμακωτή βιομηχανική παραγωγή, θα ξεκινήσει μια επανάσταση στον τομέα της γραφιτοποίησης με αρνητικά ηλεκτρόδια.
3 η γλώσσα των κόμπων
Η χημική διεργασία γραφίτη είναι το μεγαλύτερο πρόβλημα που ταλαιπωρεί τους κατασκευαστές υλικών ανόδου μπαταριών λιθίου. Ο βασικός λόγος είναι ότι εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένα προβλήματα στην κατανάλωση ενέργειας, το κόστος, την προστασία του περιβάλλοντος, τον βαθμό αυτοματισμού, την ασφάλεια και άλλες πτυχές του ευρέως χρησιμοποιούμενου κλιβάνου περιοδικής γραφιτοποίησης. Η μελλοντική τάση της βιομηχανίας είναι προς την ανάπτυξη πλήρως αυτοματοποιημένης και οργανωμένης δομής κλιβάνου συνεχούς παραγωγής εκπομπών και την υποστήριξη ώριμων και αξιόπιστων εγκαταστάσεων βοηθητικής διεργασίας. Εκείνη την εποχή, τα προβλήματα γραφιτοποίησης που ταλαιπωρούν τις επιχειρήσεις θα βελτιωθούν σημαντικά και η βιομηχανία θα εισέλθει σε μια περίοδο σταθερής ανάπτυξης, ενισχύοντας την ταχεία ανάπτυξη νέων βιομηχανιών που σχετίζονται με την ενέργεια.
Ώρα δημοσίευσης: 19 Αυγούστου 2022