Wraz z szybkim rozwojem nowych pojazdów energetycznych na całym świecie, popyt rynkowy na materiały anodowe do akumulatorów litowych znacznie wzrósł. Według statystyk, w 2021 r. osiem największych przedsiębiorstw produkujących anody do akumulatorów litowych planuje rozszerzyć swoje moce produkcyjne do prawie miliona ton. Grafityzacja ma największy wpływ na indeks i koszt materiałów anodowych. Sprzęt do grafityzacji w Chinach ma wiele rodzajów, wysokie zużycie energii, duże zanieczyszczenie i niski stopień automatyzacji, co w pewnym stopniu ogranicza rozwój materiałów anodowych grafitowych. Jest to główny problem, który należy pilnie rozwiązać w procesie produkcji materiałów anodowych.
1. Aktualna sytuacja i porównanie pieców do grafityzacji ujemnej
1.1 Piec do grafityzacji ujemnej Atchisona
W zmodyfikowanym typie pieca opartym na tradycyjnym piecu elektrodowym Aitchesona do grafityzacji, oryginalny piec jest ładowany tyglem grafitowym jako nośnikiem materiału elektrody ujemnej (tygiel jest ładowany zwęglonym surowcem elektrody ujemnej), rdzeń pieca jest wypełniony materiałem oporowym, warstwa zewnętrzna jest wypełniona materiałem izolacyjnym i izolacją ścian pieca. Po elektryfikacji, wysoka temperatura 2800 ~ 3000℃ jest generowana głównie przez ogrzewanie materiału oporowego, a materiał ujemny w tyglu jest podgrzewany pośrednio, aby osiągnąć wysoką temperaturę kamiennego tuszowania materiału ujemnego
1.2. Piec grafityzacji szeregowej z wewnętrznym ogrzewaniem
Model pieca odnosi się do szeregowego pieca grafityzacyjnego używanego do produkcji elektrod grafitowych, a kilka tygli elektrodowych (obciążonych ujemnym materiałem elektrodowym) jest połączonych szeregowo wzdłużnie. Tygiel elektrodowy jest zarówno nośnikiem, jak i elementem grzejnym, a prąd przepływa przez tygiel elektrodowy, aby wytworzyć wysoką temperaturę i bezpośrednio ogrzać wewnętrzny ujemny materiał elektrodowy. Proces GRAPHItization nie wykorzystuje materiału oporowego, co upraszcza proces ładowania i wypiekania oraz zmniejsza utratę ciepła magazynowanego przez materiał oporowy, oszczędzając zużycie energii.
1.3 Piec grafityzacyjny typu kratowego
Zastosowanie nr 1 wzrasta w ostatnich latach, głównym jest poznana seria pieców grafityzacyjnych acheson i połączone cechy technologiczne pieca grafityzacyjnego, rdzeń pieca wykorzystujący wiele kawałków siatki płyty anodowej materiał struktury skrzynki, materiał do katody w surowcu, przez wszystkie szczelinowe połączenia między kolumną płyty anodowej jest ustalony, każdy pojemnik, użycie uszczelki płyty anodowej z tego samego materiału. Kolumna i płyta anodowa struktury skrzynki materiałowej razem stanowią korpus grzewczy. Prąd przepływa przez elektrodę głowicy pieca do korpusu grzewczego rdzenia pieca, a wysoka temperatura generowana bezpośrednio podgrzewa materiał anodowy w skrzynce, aby osiągnąć cel grafityzacji
1.4 Porównanie trzech typów pieców grafityzacyjnych
Wewnętrzny piec grafityzacyjny szeregowy ma na celu bezpośrednie nagrzewanie materiału poprzez nagrzewanie pustej elektrody grafitowej. „Ciepło Joule’a” wytwarzane przez prąd przepływający przez tygiel elektrodowy jest najczęściej wykorzystywane do nagrzewania materiału i tygla. Prędkość nagrzewania jest duża, rozkład temperatury jest równomierny, a sprawność cieplna jest wyższa niż w tradycyjnym piecu Atchisona z ogrzewaniem materiału oporowego. Piec grafityzacyjny kratowy czerpie z zalet wewnętrznego pieca grafityzacyjnego szeregowego i przyjmuje wstępnie wypaloną płytę anodową o niższym koszcie jako korpus grzejny. W porównaniu z piecem grafityzacyjnym szeregowym, pojemność załadunkowa pieca grafityzacyjnego kratowego jest większa, a zużycie energii na jednostkę produktu jest odpowiednio zmniejszone
2. Kierunek rozwoju pieca do grafityzacji ujemnej
2.1 Zoptymalizuj konstrukcję muru obwodowego
Obecnie warstwa izolacji cieplnej kilku pieców grafityzacyjnych jest wypełniona głównie sadzą i koksem naftowym. Ta część materiału izolacyjnego podczas produkcji utleniania w wysokiej temperaturze wypala się, za każdym razem załadunek z konieczności wymiany lub uzupełnienia specjalnego materiału izolacyjnego, wymiana procesu w złym środowisku, wysoka intensywność pracy.
Można rozważyć użycie specjalnego, wytrzymałego i odpornego na wysoką temperaturę cementu do murowania ścian, zwiększającego ogólną wytrzymałość, zapewniającego stabilność ściany w całym cyklu operacyjnym przy odkształceniach, uszczelniającego jednocześnie spoiny cegieł, zapobiegającego nadmiernemu przedostawaniu się powietrza przez pęknięcia w ścianie ceglanej i szczeliny w spoinie do pieca, zmniejszając utratę materiału izolacyjnego i materiałów anodowych w wyniku utleniania;
Drugim sposobem jest zainstalowanie ogólnej ruchomej warstwy izolacyjnej wiszącej na zewnątrz ściany pieca, takiej jak użycie płyty pilśniowej o wysokiej wytrzymałości lub płyty krzemianowo-wapniowej, etap grzewczy odgrywa skuteczną rolę uszczelniającą i izolacyjną, etap zimny jest wygodny do usunięcia w celu szybkiego schłodzenia; Po trzecie, kanał wentylacyjny jest umieszczony na dnie pieca i ścianie pieca. Kanał wentylacyjny przyjmuje prefabrykowaną konstrukcję z cegły kratowej z żeńskim otworem pasa, jednocześnie podtrzymując mur cementowy o wysokiej temperaturze i biorąc pod uwagę wymuszone chłodzenie wentylacyjne w fazie zimnej.
2.2 Zoptymalizuj krzywą zasilania za pomocą symulacji numerycznej
Obecnie krzywa zasilania pieca do grafityzacji elektrodą ujemną jest tworzona zgodnie z doświadczeniem, a proces grafityzacji jest regulowany ręcznie w dowolnym momencie zgodnie z temperaturą i stanem pieca, a nie ma ujednoliconego standardu. Optymalizacja krzywej nagrzewania może oczywiście zmniejszyć wskaźnik zużycia energii i zapewnić bezpieczną pracę pieca. MODEL NUMERYCZNY wyrównania igieł POWINIEN zostać USTALONY za pomocą środków naukowych zgodnie z różnymi warunkami brzegowymi i parametrami fizycznymi, a związek między prądem, napięciem, całkowitą mocą i rozkładem temperatury przekroju poprzecznego w procesie grafityzacji powinien zostać przeanalizowany, aby sformułować odpowiednią krzywą nagrzewania i stale ją dostosowywać w rzeczywistej pracy. Tak jak na wczesnym etapie przesyłu mocy, jest to użycie przesyłu dużej mocy, a następnie szybkie zmniejszenie mocy, a następnie powolny wzrost, moc, a następnie zmniejszenie mocy do końca mocy
2.3 Wydłużenie żywotności tygla i korpusu grzewczego
Oprócz zużycia energii, żywotność tygla i grzałki bezpośrednio determinuje również koszt ujemnej grafityzacji. W przypadku tygla grafitowego i korpusu grzewczego grafitu, system zarządzania produkcją załadunku, rozsądna kontrola szybkości ogrzewania i chłodzenia, automatyczna linia produkcyjna tygla, wzmocnienie uszczelnienia w celu zapobiegania utlenianiu i inne środki w celu zwiększenia czasu recyklingu tygla, skutecznie obniżają koszt tuszowania grafitem. Oprócz powyższych środków, płyta grzewcza pieca do grafityzacji kratowej może być również używana jako materiał grzewczy wstępnie wypalonej anody, elektrody lub stałego materiału węglowego o wysokiej rezystywności w celu zaoszczędzenia kosztów grafityzacji.
2.4 Kontrola spalin i wykorzystanie ciepła odpadowego
Spaliny powstające podczas grafityzacji pochodzą głównie z substancji lotnych i produktów spalania materiałów anodowych, spalania węgla powierzchniowego, wycieku powietrza itd. Na początku rozruchu pieca, substancje lotne i pył wydostają się w dużej ilości, środowisko warsztatu jest złe, większość przedsiębiorstw nie ma skutecznych środków oczyszczania, jest to największy problem wpływający na zdrowie i bezpieczeństwo pracy operatorów w produkcji elektrod ujemnych. Należy dołożyć większych starań, aby kompleksowo rozważyć skuteczne zbieranie i zarządzanie spalinami i pyłem w warsztacie, a także należy podjąć rozsądne środki wentylacyjne w celu obniżenia temperatury warsztatu i poprawy środowiska pracy w warsztacie grafityzacji.
Po zebraniu spalin przez przewód spalinowy do komory spalania, mieszanego spalania, usunięcia większości smoły i pyłu w spalinach, oczekuje się, że temperatura spalin w komorze spalania będzie wyższa niż 800℃, a ciepło odpadowe spalin można odzyskać za pomocą kotła parowego na ciepło odpadowe lub wymiennika ciepła płaszczowego. Technologia spalania RTO stosowana w obróbce dymu z asfaltu węglowego może być również wykorzystana jako odniesienie, a spaliny asfaltowe są podgrzewane do 850 ~ 900℃. Poprzez spalanie z magazynowaniem ciepła, asfalt i lotne składniki oraz inne wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne w spalinach są utleniane i ostatecznie rozkładane na CO2 i H2O, a efektywna wydajność oczyszczania może osiągnąć ponad 99%. System ma stabilną pracę i wysoką szybkość działania.
2.5 Pionowy piec do ciągłej grafityzacji ujemnej
Wymienione powyżej kilka rodzajów pieców grafityzacyjnych to główna struktura pieca do produkcji materiałów anodowych w Chinach, wspólnym punktem jest okresowa przerywana produkcja, niska sprawność cieplna, załadunek polega głównie na obsłudze ręcznej, stopień automatyzacji nie jest wysoki. Podobny pionowy piec do ciągłej ujemnej grafityzacji można opracować, odnosząc się do modelu pieca do kalcynacji koksu naftowego i pieca szybowego do kalcynacji boksytu. Oporowy łuk jest używany jako źródło ciepła o wysokiej temperaturze, materiał jest stale rozładowywany przez własną grawitację, a konwencjonalna struktura chłodzenia wodnego lub zgazowania jest używana do chłodzenia materiału o wysokiej temperaturze w obszarze wylotowym, a pneumatyczny system transportu proszku jest używany do rozładowywania i podawania materiału poza piecem. Typ PIECA może realizować ciągłą produkcję, utratę ciepła magazynowania korpusu pieca można zignorować, więc sprawność cieplna jest znacznie poprawiona, zalety wydajności i zużycia energii są oczywiste, a w pełni automatyczna praca może być w pełni zrealizowana. Główne problemy, które należy rozwiązać, to płynność proszku, jednorodność stopnia grafityzacji, bezpieczeństwo, monitorowanie temperatury i chłodzenie itp. Uważa się, że wraz z pomyślnym rozwojem pieca do produkcji na skalę przemysłową, zapoczątkuje on rewolucję w dziedzinie grafityzacji elektrod ujemnych.
3 język węzłów
Proces chemiczny grafitu jest największym problemem nękającym producentów materiałów anodowych baterii litowych. Podstawowym powodem jest to, że nadal istnieją pewne problemy w zakresie zużycia energii, kosztów, ochrony środowiska, stopnia automatyzacji, bezpieczeństwa i innych aspektów powszechnie stosowanego pieca do grafityzacji okresowej. Przyszły trend branży zmierza w kierunku rozwoju w pełni zautomatyzowanej i zorganizowanej struktury pieca do ciągłej produkcji emisji oraz wspierania dojrzałych i niezawodnych pomocniczych urządzeń procesowych. W tym czasie problemy z grafityzacją, które nękają przedsiębiorstwa, zostaną znacznie poprawione, a branża wejdzie w okres stabilnego rozwoju, pobudzając szybki rozwój nowych branż związanych z energią.
Czas publikacji: 19-08-2022