S hitrim razvojem novih energetskih vozil po vsem svetu se je tržno povpraševanje po anodnih materialih za litijeve baterije znatno povečalo. Po statističnih podatkih načrtuje leta 2021 osem največjih podjetij z anodami za litijeve baterije razširiti svojo proizvodno zmogljivost na skoraj en milijon ton. Grafitizacija ima največji vpliv na indeks in ceno anodnih materialov. Oprema za grafitizacijo na Kitajskem ima veliko vrst, visoko porabo energije, močno onesnaženje in nizko stopnjo avtomatizacije, kar do določene mere omejuje razvoj grafitnih anodnih materialov. To je glavni problem, ki ga je treba nujno rešiti v procesu proizvodnje anodnih materialov.
1. Trenutno stanje in primerjava negativne grafitizacijske peči
1.1 Atchisonova negativna grafitizacijska peč
V modificiranem tipu peči, ki temelji na tradicionalni elektrodni Aitchesonovi peči za grafitizacijo, je originalna peč napolnjena z grafitnim lončkom kot nosilcem materiala negativne elektrode (lonček je napolnjen s karboniziranimi surovinami negativne elektrode), jedro peči je napolnjeno z ogrevanjem odpornega materiala, zunanja plast je napolnjena z izolacijskim materialom in izolacijo sten peči. Po elektrifikaciji nastane visoka temperatura 2800 ~ 3000 ℃ predvsem zaradi segrevanja materiala upora, negativni material v lončku pa se segreje posredno, da se doseže visokotemperaturno črnilo negativnega materiala s kamnom.
1.2. Grafitizacijska peč z notranjo serijo
Model peči je referenca na serijsko grafitizacijsko peč, ki se uporablja za proizvodnjo grafitnih elektrod, več elektrodnih lončkov (naloženih z materialom negativne elektrode) pa je zaporedno povezanih vzdolžno. Elektrodni lonček je hkrati nosilec in grelno telo, tok pa teče skozi elektrodni lonček, da ustvari visoko temperaturo in neposredno segreje material notranje negativne elektrode. Postopek GRAPHItization ne uporablja odpornega materiala, kar poenostavi postopek nalaganja in pečenja ter zmanjša izgubo toplotne shranjevanja odpornega materiala, prihrani porabo energije
1.3 Mrežna škatlasta grafitizacijska peč
Uporaba št. 1 se v zadnjih letih povečuje, glavna je naučena serija acheson grafitizacijske peči in povezane tehnološke značilnosti grafitizacijske peči, jedro peči z uporabo več kosov škatlaste strukture materiala mreže anodne plošče, materiala v katodo v surovini, skozi vsa povezava z režami med kolono anodne plošče je fiksna, vsaka posoda, uporaba tesnila anodne plošče z istim materialom. Steber in anodna plošča strukture materialne škatle skupaj sestavljata grelno telo. Električna energija teče skozi elektrodo glave peči v grelno telo jedra peči, ustvarjena visoka temperatura pa neposredno segreje anodni material v škatli, da doseže namen grafitizacije
1.4 Primerjava treh tipov grafitizacijskih peči
Grafitizacijska peč za serijo notranjega ogrevanja neposredno segreva material s segrevanjem votle grafitne elektrode. "Joulova toplota", ki jo proizvaja tok skozi elektrodni lonček, se večinoma uporablja za segrevanje materiala in lončka. Hitrost ogrevanja je hitra, porazdelitev temperature je enakomerna, toplotna učinkovitost pa višja od tradicionalne peči Atchison z uporovnim ogrevanjem materiala. Grafitizacijska peč z mrežno škatlo izkorišča prednosti serijske grafitizacijske peči z notranjim ogrevanjem in kot grelno telo uporablja predhodno pečeno anodno ploščo z nižjimi stroški. V primerjavi s serijsko grafitizacijsko pečjo je nosilnost grafitizacijske peči z mrežno škatlo večja, poraba energije na enoto izdelka pa je ustrezno zmanjšana
2. Smer razvoja negativne grafitizacijske peči
2. 1 Optimizirajte strukturo obodne stene
Trenutno je toplotno izolacijska plast več grafitizacijskih peči v glavnem napolnjena s sajami in naftnim koksom. Ta del izolacijskega materiala med proizvodnjo visokotemperaturne oksidacijske opekline, vsakič, ko se naloži zaradi potrebe po zamenjavi ali dopolnitvi posebnega izolacijskega materiala, zamenjava procesa slabega okolja, visoka delovna intenzivnost.
Lahko razmislite o uporabi posebne visoko trdne in visokotemperaturne cementne stenske palice iz adobe, izboljšanje splošne trdnosti, zagotavljanje stene v celotnem delovnem ciklu stabilnosti pri deformaciji, tesnjenje opečnih šivov hkrati, preprečevanje prekomernega zraka skozi opečno steno razpoke in spojna vrzel v peč, zmanjšanje izgube izolacijskega materiala in anodnega materiala zaradi oksidacije;
Drugi je namestitev celotnega razsutega mobilnega izolacijskega sloja, ki visi zunaj stene peči, kot je uporaba visoko trdne vlaknene plošče ali plošče iz kalcijevega silikata, ogrevalna stopnja ima učinkovito tesnilno in izolacijsko vlogo, hladno stopnjo je priročno odstraniti za hitro hlajenje; Tretjič, prezračevalni kanal je nameščen v dnu peči in steni peči. Prezračevalni kanal sprejme montažno rešetkasto opečno strukturo z ženskim ustjem pasu, medtem ko podpira visokotemperaturno cementno opeko in upošteva prisilno prezračevalno hlajenje v hladni fazi.
2. 2 Optimizirajte krivuljo napajanja z numerično simulacijo
Trenutno je krivulja napajanja peči za grafitizacijo negativne elektrode izdelana glede na izkušnje, postopek grafitizacije pa se kadar koli ročno prilagodi glede na temperaturo in stanje peči, enotnega standarda pa ni. Optimizacija ogrevalne krivulje lahko očitno zmanjša indeks porabe energije in zagotovi varno delovanje peči. NUMERIČNI MODEL poravnave igel JE TREBA VZPOSTAVITI z znanstvenimi sredstvi glede na različne robne pogoje in fizikalne parametre ter analizirati razmerje med tokom, napetostjo, skupno močjo in temperaturno porazdelitvijo preseka v procesu grafitizacije, tako da oblikovati ustrezno ogrevalno krivuljo in jo nenehno prilagajati v dejanskem obratovanju. Kot na primer v zgodnji fazi prenosa moči je uporaba prenosa visoke moči, nato hitro zmanjšajte moč in nato počasi dvignite, moč in nato zmanjšajte moč do konca moči
2. 3 Podaljšajte življenjsko dobo lončka in grelnega telesa
Poleg porabe energije življenjska doba lončka in grelnika neposredno določa tudi stroške negativne grafitizacije. Za grafitni lonček in grafitno grelno telo, sistem upravljanja proizvodnje za iztovarjanje, razumen nadzor hitrosti segrevanja in hlajenja, avtomatska proizvodna linija lončka, okrepitev tesnjenja za preprečevanje oksidacije in drugi ukrepi za podaljšanje časa recikliranja lončka, učinkovito zmanjšanje stroškov grafita črnilo. Poleg zgornjih ukrepov se lahko grelna plošča grafitizacijske peči z mrežno škatlo uporablja tudi kot grelni material predhodno pečene anode, elektrode ali fiksnega ogljikovega materiala z visoko upornostjo, da se prihrani strošek grafitizacije.
2.4 Nadzor dimnih plinov in izraba odpadne toplote
Dimni plin, ki nastane med grafitizacijo, izvira predvsem iz hlapnih snovi in produktov zgorevanja anodnih materialov, površinskega gorenja ogljika, uhajanja zraka itd. Na začetku zagona peči veliko število hlapnih snovi in prahu uide, okolje v delavnici je slabo, večina podjetij nima učinkovitih ukrepov za obdelavo, to je največja težava, ki vpliva na zdravje in varnost pri delu operaterjev pri proizvodnji negativnih elektrod. Bolj si je treba prizadevati za celovito obravnavo učinkovitega zbiranja in upravljanja dimnih plinov in prahu v delavnici ter sprejeti razumne prezračevalne ukrepe za znižanje temperature v delavnici in izboljšanje delovnega okolja v delavnici za grafitizacijo.
Potem ko se dimni plini lahko zberejo skozi dimnik v zgorevalno komoro z mešanim zgorevanjem, odstranijo večino katrana in prahu v dimnih plinih, se pričakuje, da bo temperatura dimnih plinov v zgorevalni komori nad 800 ℃ in odpadno toploto dimnih plinov je mogoče pridobiti prek parnega kotla ali toplotnega izmenjevalnika. Za referenco se lahko uporabi tudi tehnologija sežiganja RTO, ki se uporablja pri obdelavi dima iz karbonskega asfalta, asfaltni dimni plin pa se segreje na 850 ~ 900 ℃. Z zgorevanjem v hranilniku toplote se asfalt in hlapne komponente ter drugi policiklični aromatski ogljikovodiki v dimnih plinih oksidirajo in končno razgradijo v CO2 in H2O, učinkovita učinkovitost čiščenja pa lahko doseže več kot 99 %. Sistem ima stabilno delovanje in visoko hitrost delovanja.
2. 5 Vertikalna kontinuirana negativna grafitizacijska peč
Zgoraj omenjenih več vrst grafitizacijskih peči je glavna struktura peči pri proizvodnji anodnega materiala na Kitajskem, skupna točka je občasna prekinitvena proizvodnja, nizka toplotna učinkovitost, polnjenje se v glavnem zanaša na ročno upravljanje, stopnja avtomatizacije ni visoka. Podobno navpično kontinuirano negativno grafitizacijsko peč je mogoče razviti s sklicevanjem na model peči za kalcinacijo naftnega koksa in jaškovne peči za kalcinacijo boksita. Upor ARC JE uporabljen kot visokotemperaturni vir toplote, material se nenehno odvaja z lastno gravitacijo, konvencionalna vodna hlajena ali uplinjevalna hladilna struktura pa se uporablja za hlajenje visokotemperaturnega materiala v izhodnem območju in pnevmatski transportni sistem prahu se uporablja za odvajanje in dovajanje materiala izven peči. Tip PEČI lahko realizira neprekinjeno proizvodnjo, izgubo toplotnega shranjevanja telesa peči je mogoče prezreti, tako da je toplotna učinkovitost znatno izboljšana, prednosti proizvodnje in porabe energije so očitne, popolnoma avtomatsko delovanje pa je mogoče v celoti realizirati. Glavni problemi, ki jih je treba rešiti, so fluidnost prahu, enakomernost stopnje grafitizacije, varnost, spremljanje temperature in hlajenje itd. Menijo, da bo z uspešnim razvojem peči za industrijsko proizvodnjo sprožila revolucijo v področje grafitizacije negativne elektrode.
3 jezik vozlov
Grafitni kemični proces je največja težava, ki pesti proizvajalce anodnih materialov za litijeve baterije. Temeljni razlog je, da še vedno obstajajo nekatere težave pri porabi energije, stroških, varstvu okolja, stopnji avtomatizacije, varnosti in drugih vidikih pogosto uporabljene periodične grafitizacijske peči. Prihodnji trend industrije je v smeri razvoja popolnoma avtomatizirane in organizirane zgradbe peči za neprekinjeno proizvodnjo emisij in podpiranja zrelih in zanesljivih pomožnih procesnih naprav. Takrat se bodo težave z grafitizacijo, ki pestijo podjetja, bistveno izboljšale, industrija pa bo vstopila v obdobje stabilnega razvoja, kar bo spodbudilo hiter razvoj novih industrij, povezanih z energijo.
Čas objave: 19. avgusta 2022