Az új energiahordozók világszerte történő gyors fejlődésével a lítium akkumulátor anódanyagok iránti piaci kereslet jelentősen megnőtt. A statisztikák szerint 2021-ben az iparág nyolc legnagyobb lítium akkumulátor anódgyártó vállalata közel egymillió tonnára tervezi bővíteni termelési kapacitását. A grafitizációnak van a legnagyobb hatása az anódanyagok indexére és költségére. Kínában a grafitizáló berendezések sokféleek, magas energiafogyasztásúak, erősen szennyezik és alacsony fokú automatizálás jellemzi őket, ami bizonyos mértékig korlátozza a grafit anódanyagok fejlesztését. Ez az anódanyagok gyártási folyamatának sürgősen megoldandó fő problémája.
1. A negatív grafitizáló kemence jelenlegi helyzete és összehasonlítása
1.1 Atchison negatív grafitizáló kemence
A hagyományos elektródás Aitcheson grafitizáló kemencén alapuló módosított kemencetípusban az eredeti kemencét grafit olvasztótégellyel töltik meg a negatív elektróda anyagának hordozójaként (a olvasztótégely karbonizált negatív elektróda alapanyaggal van feltöltve), a kemence magját hőellenállás-anyaggal, a külső réteget pedig szigetelőanyaggal és kemencefal-szigeteléssel töltik meg. Az elektromosítás után 2800 ~ 3000 ℃ magas hőmérsékletet hoznak létre, főként az ellenállás-anyag melegítésével, és a olvasztótégelyben lévő negatív anyagot közvetve melegítik, hogy elérjék a negatív anyag magas hőmérsékletű kőfestékezését.
1.2. Belső hősoros grafitizáló kemence
A kemence modellje a grafitelektródok gyártásához használt soros grafitizáló kemencére utal, amelyben több elektródatégely (negatív elektróda anyaggal feltöltve) van hosszirányban sorba kötve. Az elektródatégely egyben hordozó és fűtőtest is, és az áram áthalad rajta, magas hőmérsékletet generálva és közvetlenül felmelegítve a belső negatív elektróda anyagát. A GRAPHITIZÁCIÓS folyamat nem használ ellenállásanyagot, ami leegyszerűsíti a betöltés és a sütési folyamat működését, és csökkenti az ellenállásanyag hőtárolási veszteségét, így energiafogyasztást takarít meg.
1.3 Rácsos dobozos grafitizáló kemence
Az 1. számú alkalmazás az utóbbi években egyre növekszik, a fő jellemzője a sorozatú Acheson grafitizáló kemence és az összefűzött technológia. A grafitizáló kemence magja több darab anódlemezből és rácsból álló dobozszerkezetből áll. Az anyagot a katódba juttatják a nyersanyagban, az anódlemez oszlopai közötti hornyolt csatlakozásokon keresztül rögzítve, és minden tartályt ugyanazzal az anyaggal tömítenek. Az oszlop és az anódlemez a dobozszerkezet anyagából együtt alkotja a fűtőtestet. Az elektromos áram a kemencefej elektródáján keresztül a kemencemag fűtőtestébe áramlik, és a keletkező magas hőmérséklet közvetlenül felmelegíti az anódanyagot a dobozban a grafitizálás céljának elérése érdekében.
1.4 Három grafitizáló kemencetípus összehasonlítása
A belső fűtésű soros grafitizáló kemence közvetlenül melegíti az anyagot az üreges grafit elektróda melegítésével. Az elektródatégelyen átfolyó áram által termelt „Joule-hőt” főként az anyag és a tégely melegítésére használják. A fűtési sebesség gyors, a hőmérséklet-eloszlás egyenletes, és a hőhatásfok magasabb, mint a hagyományos, ellenállásos anyagfűtésű Atchison kemencéké. A rácsos-dobozos grafitizáló kemence a belső fűtésű soros grafitizáló kemence előnyeit kihasználva az előre sült, alacsonyabb költségű anódlemezt alkalmazza fűtőtestként. A soros grafitizáló kemencéhez képest a rácsos-dobozos grafitizáló kemence terhelhetősége nagyobb, és az egységnyi termékre jutó energiafogyasztás ennek megfelelően csökken.
2. A negatív grafitizáló kemence fejlesztési iránya
2. 1 Optimalizálja a kerületi falszerkezetet
Jelenleg számos grafitizáló kemence hőszigetelő rétegét főként korommal és petrolkokszzal töltik meg. A szigetelőanyag ezen része a magas hőmérsékletű oxidációs égés során keletkezik, és minden egyes terheléskor speciális szigetelőanyaggal kell helyettesíteni vagy kiegészíteni, ami rossz környezeti feltételeket és nagy munkaigényt okoz.
Megfontolható a speciális, nagy szilárdságú és magas hőmérsékletű cement falazóanyag használata, amely növeli az általános szilárdságot, biztosítja a fal deformációjának stabilitását a teljes működési ciklus alatt, a téglavarratok tömítését, megakadályozza a túlzott levegő bejutását a téglafal repedésein és illesztési réseiben a kemencébe, csökkentve a szigetelőanyag és az anódanyagok oxidációs égési veszteségét;
A második a teljes, nagy szilárdságú farostlemez vagy kalcium-szilikát lemez felhasználásával a kemence falán kívülre helyezett, teljes mobil szigetelőréteg, amely hatékony tömítést és szigetelést biztosít, míg a hideg fázis kényelmesen eltávolítható a gyors hűtés érdekében. Harmadszor, a szellőzőcsatorna a kemence alján és a kemence falában helyezkedik el. A szellőzőcsatorna előregyártott rácsos téglaszerkezetet alkalmaz a szalag női szájával, miközben megtámasztja a magas hőmérsékletű cementfalazatot, és figyelembe veszi a kényszerített szellőztetést a hideg fázisban történő hűtés érdekében.
2. 2 Optimalizálja a tápegység görbéjét numerikus szimulációval
Jelenleg a negatív elektródás grafitizáló kemence tápellátási görbéjét a tapasztalatok alapján készítik el, és a grafitizálási folyamatot bármikor manuálisan állítják be a hőmérséklet és a kemence állapota szerint, és nincs egységes szabvány. A fűtési görbe optimalizálása nyilvánvalóan csökkentheti az energiafogyasztási indexet és biztosíthatja a kemence biztonságos működését. A tűbeállítás NUMERIKUS MODELLJÉT tudományos eszközökkel kell meghatározni a különböző peremfeltételek és fizikai paraméterek alapján, és elemezni kell az áram, a feszültség, a teljes teljesítmény és a keresztmetszet hőmérséklet-eloszlása közötti kapcsolatot a grafitizálási folyamatban, hogy megfelelő fűtési görbét lehessen kialakítani, és azt a tényleges működés során folyamatosan módosítani. Például az erőátvitel korai szakaszában a nagy teljesítményű átviteli rendszer használatakor gyorsan csökkenteni kell a teljesítményt, majd lassan növelni kell a teljesítményt, majd csökkenteni kell a teljesítményt a teljesítmény végéig.
2. 3 Növelje a tégely és a fűtőtest élettartamát
Az energiafogyasztás mellett a tégely és a fűtőelem élettartama is közvetlenül meghatározza a negatív grafitizáció költségeit. A grafittégely és a grafitfűtőtest esetében a gyártásirányítási rendszer, a fűtési és hűtési sebesség ésszerű szabályozása, az automatikus tégelygyártó sor, az oxidáció megakadályozását célzó tömítés megerősítése és egyéb, a tégely újrahasznosítási idejének növelését célzó intézkedések hatékonyan csökkentik a grafit tintázás költségeit. A fenti intézkedéseken túlmenően a rácsos dobozos grafitizáló kemence fűtőlapja elősütött anód, elektróda vagy nagy ellenállású fix széntartalmú anyag fűtőanyagaként is használható a grafitizáció költségeinek megtakarítása érdekében.
2.4 Füstgázszabályozás és hulladékhő hasznosítása
A grafitizálás során keletkező füstgáz főként az anódanyagok illékony anyagaiból és égéstermékeiből, a felületi szénégetésből, a levegő szivárgásából és így tovább származik. A kemence beindításának kezdetén nagyszámú illékony anyag és por távozik, a műhelykörnyezet rossz, a legtöbb vállalkozásnak nincsenek hatékony kezelési intézkedései, ez a legnagyobb probléma, amely befolyásolja a negatív elektródagyártásban részt vevő kezelők munkahelyi egészségét és biztonságát. Több erőfeszítést kell tenni a füstgáz és a por műhelyben történő hatékony összegyűjtésének és kezelésének átfogó mérlegelésére, és ésszerű szellőztetési intézkedéseket kell tenni a műhely hőmérsékletének csökkentése és a grafitizáló műhely munkakörnyezetének javítása érdekében.
Miután a füstgázt a füstcsövön keresztül össze lehet gyűjteni az égéstérbe a vegyes égés során, eltávolítva a füstgázban lévő kátrány és por nagy részét, a füstgáz hőmérséklete az égéstérben várhatóan meghaladja a 800 ℃-ot, és a füstgáz hulladékhője a hulladékhő-gőzkazánon vagy a héj hőcserélőn keresztül visszanyerhető. A szén-aszfalt füstkezelésben alkalmazott RTO égetési technológia is használható referenciaként, és az aszfalt füstgázt 850 ~ 900 ℃-ra melegítik. A hőtároló égés során az aszfalt, az illékony komponensek és más policiklusos aromás szénhidrogének a füstgázban oxidálódnak, majd végül CO2-vé és H2O-vá bomlanak, és a hatékony tisztítási hatékonyság elérheti a 99%-ot. A rendszer stabil működéssel és magas üzemi sebességgel rendelkezik.
2. 5 Függőleges folyamatos negatív grafitizáló kemence
A fent említett különféle grafitizáló kemence a kínai anódanyagok gyártásának fő kemenceszerkezete, közös pontjuk a periodikus szakaszos termelés, az alacsony hőhatásfok, az adagolás főként kézi működtetéstől függ, és az automatizálás mértéke nem magas. Hasonló függőleges, folyamatos negatív grafitizáló kemence fejleszthető ki a kőolajkoksz-kalcináló kemence és a bauxitkalcináló tengelykemence modelljére hivatkozva. Az ellenállásos ívhőt használják magas hőmérsékletű hőforrásként, az anyagot folyamatosan saját gravitációja üríti ki, a hagyományos vízhűtéses vagy elgázosító hűtőszerkezetet használják a magas hőmérsékletű anyag hűtésére a kimeneti területen, a por pneumatikus szállítórendszer pedig az anyag kiürítésére és a kemencén kívülre történő betáplálására. A FURNACE típusú kemence folyamatos termelést tesz lehetővé, a kemencetest hőtárolási vesztesége figyelmen kívül hagyható, így a hőhatásfok jelentősen javul, a termelési és energiafogyasztási előnyök nyilvánvalóak, és a teljesen automatikus működés teljes mértékben megvalósítható. A megoldandó fő problémák a por folyékonysága, a grafitizációs fok egyenletessége, a biztonság, a hőmérséklet-ellenőrzés és a hűtés stb. Úgy vélik, hogy a kemence ipari méretűvé történő sikeres fejlesztése forradalmat indít el a negatív elektródás grafitizáció területén.
3. A csomónyelv
A grafitkémiai eljárás a lítium akkumulátor anódanyag-gyártókat sújtó legnagyobb probléma. Az alapvető ok az, hogy továbbra is vannak problémák a széles körben használt periodikus grafitizáló kemencék energiafogyasztása, költségei, környezetvédelme, automatizálási foka, biztonsága és egyéb aspektusai tekintetében. Az iparág jövőbeli trendje a teljesen automatizált és szervezett emissziós folyamatos termelésű kemenceszerkezet fejlesztése, valamint az érett és megbízható kiegészítő folyamatlétesítmények támogatása. Ekkor a vállalkozásokat sújtó grafitizációs problémák jelentősen javulnak, és az iparág stabil fejlődési időszakba lép, fellendítve az új energiával kapcsolatos iparágak gyors fejlődését.
Közzététel ideje: 2022. augusztus 19.