S brzim razvojem vozila na novu energiju širom svijeta, potražnja na tržištu za materijalima za anode za litijumske baterije značajno se povećala. Prema statistikama, u 2021. godini, osam vodećih preduzeća za proizvodnju anoda za litijumske baterije planira proširiti svoje proizvodne kapacitete na skoro milion tona. Grafitizacija ima najveći uticaj na indeks i cijenu anodnih materijala. Oprema za grafitizaciju u Kini ima mnogo vrsta, visoku potrošnju energije, veliko zagađenje i nizak stepen 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 poređenje peći za negativnu grafitizaciju
1.1 Atchisonova peć za negativnu grafitizaciju
U modificiranom tipu peći zasnovanom na tradicionalnoj Aitcheson peći za grafitizaciju elektroda, originalna peć je napunjena grafitnim lončićem kao nosačem materijala negativne elektrode (lončić je napunjen karboniziranom sirovinom za negativnu elektrodu), jezgro peći je ispunjeno materijalom otpornim na zagrijavanje, vanjski sloj je ispunjen izolacijskim materijalom, a izolacija zida peći je ispunjena. Nakon elektrifikacije, visoka temperatura od 2800 ~ 3000℃ se uglavnom stvara zagrijavanjem materijala otpornika, a negativni materijal u lončiću se indirektno zagrijava kako bi se postiglo visokotemperaturno obojenje negativnog materijala.
1.2. Peć za grafitizaciju s unutrašnjim zagrijavanjem
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 generirala visoku temperaturu i direktno zagrijavala unutrašnji materijal negativne elektrode. Proces GRAFITIZACIJE ne koristi otporni materijal, što pojednostavljuje proces utovara i pečenja, te smanjuje gubitak topline otpornog materijala, štedeći potrošnju energije.
1.3 Peć za grafitizaciju tipa rešetkaste kutije
Primjena broj 1 se povećava posljednjih godina, glavna je naučena serija Acheson peći za grafitizaciju i karakteristike spojene tehnologije grafitizacije, jezgro peći koristi više komada anodne ploče s rešetkastim materijalom u kutiji, materijal ulazi u katodu, kroz sve proreze između kolone anodne ploče je fiksiran, svaki spremnik, korištenje anodne ploče zaptivke od istog materijala. Kolona 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 direktno zagrijava anodni materijal u kutiji kako bi se postigao cilj grafitizacije.
1.4 Poređenje tri tipa peći za grafitizaciju
Peć za grafitizaciju s unutrašnjim zagrijavanjem serijskim zagrijavanjem materijala direktno zagrijavanjem šuplje grafitne elektrode. "Džulova toplina" koju proizvodi struja kroz lonac elektrode uglavnom se koristi za zagrijavanje materijala i lonca. Brzina zagrijavanja je velika, raspodjela temperature je ravnomjerna, a toplinska efikasnost je veća od tradicionalne Atchisonove peći s otpornim zagrijavanjem materijala. Peć za grafitizaciju s rešetkastom kutijom koristi prednosti serijske peći za grafitizaciju s unutrašnjim zagrijavanjem i usvaja prethodno pečenu anodnu ploču s nižom cijenom kao grijaće tijelo. U usporedbi sa serijskom peći za grafitizaciju, nosivost peći za grafitizaciju s rešetkastom kutijom je veća, a potrošnja energije po jedinici proizvoda je shodno tome smanjena.
2. Smjer razvoja peći za negativnu grafitizaciju
2. 1 Optimizirajte strukturu obodnog zida
Trenutno se sloj toplotne izolacije u nekoliko grafitizacijskih peći uglavnom puni ugljičnim crnilom i petrol koksom. Ovaj dio izolacijskog materijala se tokom proizvodnje oksidacijom na visokim temperaturama sagorijeva, te svaki put prilikom utovara potrebno je zamijeniti ili dopuniti posebnim izolacijskim materijalom. Proces zamjene je loš, a intenzitet rada visok.
Može se razmotriti upotreba posebnog visokočvrstog i visokotemperaturnog cementnog zidarskog ljepila, kako bi se povećala ukupna čvrstoća, osigurala stabilnost zida u deformacijama tokom cijelog operativnog ciklusa, istovremeno zaptivanje šavova cigle, spriječilo prekomjerno prodiranje zraka kroz pukotine i spojeve u zidu od cigle u peć, smanjili gubici izolacijskog materijala i anodnih materijala usljed oksidacije i sagorijevanja;
Drugo je postavljanje ukupnog mobilnog izolacijskog sloja koji visi izvan zida peći, kao što je upotreba visokočvrstih vlaknastih ploča ili kalcijum silikatnih ploča, pri čemu faza zagrijavanja igra efikasnu ulogu brtvljenja i izolacije, dok se hladna faza lako uklanja radi brzog hlađenja; Treće, ventilacijski kanal se postavlja na dno peći i zid peći. Ventilacijski kanal usvaja prefabrikovanu rešetkastu strukturu od cigle sa ženskim ustima trake, dok istovremeno podržava 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 očigledno može smanjiti indeks potrošnje energije i osigurati siguran rad peći. NUMERIČKI MODEL poravnanja igle TREBA USPOTVORITI naučnim sredstvima prema različitim graničnim uslovima i fizičkim parametrima, a odnos između struje, napona, ukupne snage i raspodjele temperature poprečnog 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 polako povećanje snage, pa ponovno smanjenje snage do kraja ciklusa.
2. 3 Produžite vijek trajanja lončića i grijaćeg tijela
Pored potrošnje energije, vijek trajanja lončića i grijača također direktno određuje troškove negativne grafitizacije. Kod grafitnog lončića i grafitnog grijaćeg tijela, sistem upravljanja proizvodnjom prilikom utovara, razumna kontrola brzine zagrijavanja i hlađenja, automatska linija za proizvodnju lončića, ojačano brtvljenje radi sprječavanja oksidacije i druge mjere za povećanje vremena recikliranja lončića, efikasno smanjuju troškove nanošenja grafita. Pored gore navedenih mjera, grijaća ploča peći za grafitizaciju s rešetkastom kutijom može se koristiti i kao grijaći materijal prethodno pečene anode, elektrode ili fiksnog ugljičnog materijala s visokom otpornošću kako bi se uštedjeli troškovi grafitizacije.
2.4 Kontrola dimnih plinova i korištenje otpadne topline
Dimni gas koji nastaje tokom grafitizacije uglavnom potiče od isparljivih materija i produkata sagorijevanja anodnih materijala, sagorijevanja površinskog ugljika, curenja zraka i tako dalje. Na početku pokretanja peći, isparljive materije i prašina izlaze u velikoj količini, radno okruženje je loše, većina preduzeća nema efikasne mjere tretmana, što je najveći problem koji utiče na zdravlje i sigurnost operatera u proizvodnji negativnih elektroda. Treba uložiti više napora da se sveobuhvatno razmotri efikasno sakupljanje i upravljanje dimnim gasom i prašinom u radionici, te treba preduzeti razumne mjere ventilacije kako bi se smanjila temperatura u radionici i poboljšalo radno okruženje u radionici grafitizacije.
Nakon što se dimni plin može sakupiti kroz dimnjak u komoru za sagorijevanje miješanim sagorijevanjem, uklanjajući većinu katrana i prašine iz dimnog plina, očekuje se da je temperatura dimnog plina u komori za sagorijevanje 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 tretmanu dima od ugljičnog asfalta također se može koristiti kao referenca, a asfaltni dimni plin se zagrijava na 850 ~ 900℃. Kroz sagorijevanje s akumulacijom topline, asfalt i isparljive komponente i drugi policiklički aromatični ugljikovodici u dimnom plinu se oksidiraju i konačno razgrađuju na CO2 i H2O, a efektivna efikasnost prečišćavanja može doseći preko 99%. Sistem ima stabilan rad i visoku stopu rada.
2. 5 Vertikalna kontinuirana peć za negativnu grafitizaciju
Gore spomenutih nekoliko vrsta peći za grafitizaciju su glavne strukture peći za proizvodnju anodnog materijala u Kini. Zajednička karakteristika je periodična isprekidana proizvodnja, niska termička efikasnost, utovar se uglavnom oslanja na ručni rad, a stepen automatizacije nije visok. Slična vertikalna kontinuirana negativna peć za grafitizaciju može se razviti prema modelu peći za kalcinaciju petrolejnog koksa i osovinske peći za kalcinaciju boksita. Otporni luk se koristi kao izvor toplote visoke temperature, materijal se kontinuirano prazni vlastitom gravitacijom, a konvencionalna struktura za hlađenje vodom ili gasifikacijom koristi se za hlađenje materijala visoke temperature u izlaznom području, dok se pneumatski transportni sistem praha koristi za pražnjenje i dovod materijala izvan peći. Tip PEĆI može ostvariti kontinuiranu proizvodnju, gubitak toplote tijela peći se može zanemariti, tako da se termička efikasnost značajno poboljšava, prednosti u proizvodnji i potrošnji energije su očigledne, a potpuno automatski rad se može ostvariti. Glavni problemi koje treba riješiti su fluidnost praha, ujednačenost stepena grafitizacije, sigurnost, praćenje temperature i hlađenje itd. Vjeruje se da će uspješan razvoj peći za industrijsku proizvodnju pokrenuti revoluciju u oblasti grafitizacije negativnih elektroda.
3 jezik čvorova
Hemijski proces grafita je najveći problem koji muči proizvođače anodnih materijala za litijum baterije. Osnovni razlog je taj što još uvijek postoje neki problemi u potrošnji energije, troškovima, zaštiti okoliša, stepenu automatizacije, sigurnosti i drugim aspektima široko korištene peći za periodičnu grafitizaciju. Budući trend industrije je razvoj potpuno automatizovane i organizovane strukture peći za kontinuiranu proizvodnju emisija, te podrška zrelim i pouzdanim pomoćnim procesnim postrojenjima. U to vrijeme, problemi grafitizacije koji muče preduzeća će se značajno poboljšati, a industrija će ući u period stabilnog razvoja, podstičući brzi razvoj novih industrija povezanih s energijom.
Vrijeme objave: 19. avg. 2022.