З хуткім развіццём новых энергетычных транспартных сродкаў ва ўсім свеце, попыт на анодныя матэрыялы для літыевых акумулятараў значна павялічыўся на рынку. Згодна са статыстыкай, у 2021 годзе восем вядучых прадпрыемстваў галіны па вытворчасці анодных матэрыялаў для літыевых акумулятараў плануюць пашырыць свае вытворчыя магутнасці амаль да аднаго мільёна тон. Графітызацыя аказвае найбольшы ўплыў на індэкс і кошт анодных матэрыялаў. Абсталяванне для графітызацыі ў Кітаі мае мноства відаў, высокае спажыванне энергіі, моцнае забруджванне навакольнага асяроддзя і нізкую ступень аўтаматызацыі, што ў пэўнай ступені абмяжоўвае распрацоўку графітавых анодных матэрыялаў. Гэта галоўная праблема, якую неабходна тэрмінова вырашыць у працэсе вытворчасці анодных матэрыялаў.
1. Бягучая сітуацыя і параўнанне печы для адмоўнай графітызацыі
1.1 Печ для адмоўнай графітызацыі Атчысана
У мадыфікаваным тыпе печы, заснаванай на традыцыйнай печы графітызацыі электродаў Айтчэсана, зыходная печ загружана графітавым тыгелем у якасці носьбіта матэрыялу адмоўнага электрода (тыгель загружаны карбанізаваным сыравінай адмоўнага электрода), стрыжань печы запоўнены цепларэзістыўным матэрыялам, вонкавы пласт запоўнены ізаляцыйным матэрыялам і ізаляцыяй сценак печы. Пасля электрызацыі высокая тэмпература 2800~3000℃ ствараецца ў асноўным за кошт награвання рэзістарнага матэрыялу, і адмоўны матэрыял у тыглі награваецца ўскосна для дасягнення высокатэмпературнага каменнага нанясення адмоўнага матэрыялу.
1.2. Печ для графітызацыі з унутраным награваннем
Мадэль печы з'яўляецца спасылкай на серыйную печ графітызацыі, якая выкарыстоўваецца для вытворчасці графітавых электродаў, і некалькі тыгляў для электродаў (загружаных матэрыялам адмоўнага электрода) злучаны паслядоўна падоўжна. Тыгель для электродаў з'яўляецца адначасова носьбітам і награвальным целам, і ток праходзіць праз тыгель для стварэння высокай тэмпературы і непасрэднага нагрэву ўнутранага матэрыялу адмоўнага электрода. Працэс графітызацыі не выкарыстоўвае рэзістыўны матэрыял, што спрашчае працэс загрузкі і абпалу, а таксама памяншае страты цяпла рэзістыўным матэрыялам, эканомячы спажыванне энергіі.
1.3 Печ графітызацыі тыпу сеткаватай скрынкі
У апошнія гады прымяненне № 1 пашыраецца, асноўная з'яўляецца вывучэнне характарыстык графітызацыйнай печы серыі Ачэсон і аб'яднанай тэхналогіі графітызацыйнай печы, стрыжань печы выкарыстоўвае некалькі частак аноднай пласціны з матэрыялам скрынкі, матэрыял у катод у сыравіне, праз усе шчылінныя злучэнні паміж калонкай аноднай пласціны замацаваны, кожны кантэйнер, выкарыстоўваючы ўшчыльненне аноднай пласціны з таго ж матэрыялу. Калона і анодная пласціна матэрыялу скрынкі разам утвараюць награвальнае цела. Электрычнасць праходзіць праз электрод галоўкі печы ў награвальнае цела стрыжня печы, і высокая тэмпература, якая ўтвараецца, непасрэдна награвае анодны матэрыял у скрынцы для дасягнення мэты графітызацыі.
1.4 Параўнанне трох тыпаў печаў для графітызацыі
Печ для графітызацыі з унутраным нагрэвам прызначана для непасрэднага нагрэву матэрыялу шляхам награвання полага графітавага электрода. «Цёпла Джоўля», якое ўтвараецца токам праз тыгель электрода, у асноўным выкарыстоўваецца для нагрэву матэрыялу і тыгля. Хуткасць нагрэву высокая, размеркаванне тэмпературы раўнамернае, а цеплавая эфектыўнасць вышэйшая, чым у традыцыйнай печы Атчысана з рэзістыўным нагрэвам матэрыялу. Печ для графітызацыі з сеткаватым корпусам выкарыстоўвае перавагі печы для паслядоўнай графітызацыі з унутраным нагрэвам і выкарыстоўвае папярэдне абпаленую анодную пласціну з больш нізкай коштам у якасці награвальнага цела. У параўнанні з серыйнай печчу для графітызацыі, грузападымальнасць печы для графітызацыі з сеткаватым корпусам большая, і адпаведна зніжаецца спажыванне энергіі на адзінку прадукцыі.
2. Кірунак развіцця печы для адмоўнай графітызацыі
2. 1 Аптымізацыя канструкцыі перыметральнай сцены
У цяперашні час цеплаізаляцыйны пласт некалькіх печаў графітізацыі ў асноўным запоўнены сажай і нафтавым коксам. Гэтая частка ізаляцыйнага матэрыялу абпальваецца падчас вытворчасці пры высокай тэмпературы акіслення, і кожны раз пры загрузцы неабходна замяніць або дапоўніць спецыяльны ізаляцыйны матэрыял, што прыводзіць да дрэннага навакольнага асяроддзя і высокай працаёмкасці працэсу.
Можна разгледзець магчымасць выкарыстання спецыяльнай высокатрывалай і высокатэмпературнай цэментнай цэментнай клейкай сцяны для муравання, якая павышае агульную трываласць, забяспечвае стабільнасць сцяны пры дэфармацыі на працягу ўсяго эксплуатацыйнага цыклу, адначасова герметызуючы швы цэглы, прадухіляючы празмернае пранікненне паветра праз расколіны і шчыліны ў цаглянай сцяне ў печ, памяншаючы страты ізаляцыйнага матэрыялу і анодных матэрыялаў пры акісленні і гарэнні;
Па-другое, усталёўваецца агульны аб'ёмны рухомы ізаляцыйны пласт, які вісіць звонку сценкі печы, напрыклад, з выкарыстаннем высокатрывалай драўнянавалакністай пліты або пліты з сілікату кальцыя, пры гэтым награвальная фаза выконвае эфектыўную герметызацыю і ізаляцыю, а халодную фазу зручна здымаць для хуткага астуджэння; па-трэцяе, вентыляцыйны канал усталёўваецца ў ніжняй частцы печы і ў сценцы печы. Вентыляцыйны канал мае зборную рашотчатую цагляную канструкцыю з жаночым адтулінай стужкі, адначасова падтрымліваючы высокатэмпературную цэментную мур і ўлічваючы прымусовае вентыляцыйнае астуджэнне ў халоднай фазе.
2. 2 Аптымізацыя крывой харчавання з дапамогай лікавага мадэлявання
У цяперашні час крывая харчавання печы для графітызацыі з адмоўным электродам фарміруецца ў адпаведнасці з вопытам, і працэс графітызацыі рэгулюецца ўручную ў любы час у залежнасці ад тэмпературы і стану печы, і няма адзінага стандарту. Аптымізацыя крывой нагрэву, відавочна, можа знізіць індэкс спажывання энергіі і забяспечыць бяспечную працу печы. ЛІКАВАЯ МАДЭЛЬ выраўноўвання іголак ПАВІННА быць СТВАРЭНА навуковым метадам у адпаведнасці з рознымі межавымі ўмовамі і фізічнымі параметрамі, і павінна быць прааналізавана сувязь паміж сілай току, напружаннем, агульнай магутнасцю і размеркаваннем тэмпературы папярочнага сячэння ў працэсе графітызацыі, каб сфармуляваць адпаведную крывую нагрэву і пастаянна карэктаваць яе ў рэальнай эксплуатацыі. Напрыклад, на ранняй стадыі перадачы энергіі выкарыстоўваецца перадача высокай магутнасці, затым хуткае зніжэнне магутнасці, а затым павольнае павелічэнне магутнасці, а затым зніжэнне магутнасці да канца цыклу.
2. 3 Падоўжыць тэрмін службы тыгля і награвальнага цела
Акрамя спажывання энергіі, тэрмін службы тыгля і награвальніка таксама непасрэдна вызначае кошт адмоўнай графітызацыі. Для графітавага тыгля і графітавага награвальнага цела сістэма кіравання вытворчасцю загрузкі, разумны кантроль хуткасці нагрэву і астуджэння, аўтаматычная лінія вытворчасці тыгля, узмацненне герметызацыі для прадухілення акіслення і іншыя меры для павелічэння часу перапрацоўкі тыгля эфектыўна зніжаюць кошт графітавага чарніла. Акрамя вышэйзгаданых мер, награвальная пласціна печы для графітызацыі з рашотчатай скрынкай таксама можа выкарыстоўвацца ў якасці награвальнага матэрыялу папярэдне абпаленага анода, электрода або фіксаванага вугляроднага матэрыялу з высокім удзельным супраціўленнем, каб зэканоміць выдаткі на графітызацыю.
2.4 Кантроль дымавых газаў і выкарыстанне адпрацаванага цяпла
Дымавыя газы, якія ўтвараюцца падчас графітызацыі, у асноўным паступаюць з лятучых рэчываў і прадуктаў згарання анодных матэрыялаў, спальвання паверхневага вугляроду, уцечкі паветра і г.д. У пачатку запуску печы вылучаецца вялікая колькасць лятучых рэчываў і пылу, асяроддзе ў цэху дрэннае, большасць прадпрыемстваў не маюць эфектыўных мер па ачыстцы, што з'яўляецца найбольшай праблемай, якая ўплывае на бяспеку працы аператараў пры вытворчасці адмоўных электродаў. Неабходна прыкласці больш намаганняў для ўсебаковага разгляду эфектыўнага збору і кіравання дымавымі газамі і пылам у цэху, а таксама прыняць разумныя меры па вентыляцыі для зніжэння тэмпературы ў цэху і паляпшэння працоўнага асяроддзя ў цэху графітызацыі.
Пасля таго, як дымавыя газы будуць сабраны праз дымаход у камеру згарання змяшанага згарання, выдаляючы большую частку смол і пылу з дымавых газаў, чакаецца, што тэмпература дымавых газаў у камеры згарання будзе вышэй за 800℃, а адпрацаванае цяпло дымавых газаў будзе рэкуперавана праз кацёл-адпрацавальнік або цеплаабменнік з корпусам. Тэхналогія спальвання RTO, якая выкарыстоўваецца ў апрацоўцы вугляроднага асфальту дымам, таксама можа быць выкарыстана для даведкі, і асфальтавы дымавы газ награваецца да 850~900℃. Дзякуючы назапашванню цяпла, асфальт і лятучыя кампаненты, а таксама іншыя поліцыклічныя араматычныя вуглевадароды ў дымавых газах акісляюцца і, нарэшце, раскладаюцца на CO2 і H2O, а эфектыўная эфектыўнасць ачысткі можа дасягаць больш за 99%. Сістэма мае стабільную працу і высокую хуткасць працы.
2.5 Вертыкальная печ для бесперапыннай адмоўнай графітызацыі
Вышэйзгаданыя некалькі тыпаў печаў для графітызацыі з'яўляюцца асноўнай структурай печаў для вытворчасці анодных матэрыялаў у Кітаі. Агульнай рысай з'яўляецца перыядычная перарывістая вытворчасць, нізкая цеплавая эфектыўнасць, загрузка ў асноўным залежыць ад ручнога кіравання, ступень аўтаматызацыі невысокая. Падобную вертыкальную печ для графітызацыі бесперапыннага дзеяння з адмоўнай графітызацыяй можна распрацаваць, звярнуўшыся да мадэлі печы для кальцынацыі нафтавага коксу і шахтнай печы для кальцынацыі баксітаў. У якасці крыніцы высокатэмпературнага цяпла выкарыстоўваецца дуга супраціву, матэрыял бесперапынна выгружаецца пад дзеяннем уласнай сілы цяжару, а для астуджэння высокатэмпературнага матэрыялу ў зоне выхаду выкарыстоўваецца звычайная вадзяная або газіфікацыйная сістэма астуджэння, а для выгрузкі і падачы матэрыялу вонкі з печы выкарыстоўваецца пнеўматычная сістэма транспарту парашка. Тып ПЕЧЫ дазваляе рэалізоўваць бесперапынную вытворчасць, можна не ўлічваць страты цяпла корпуса печы, таму цеплавая эфектыўнасць значна паляпшаецца, перавагі ў вытворчасці і спажыванні энергіі відавочныя, і можна цалкам рэалізаваць цалкам аўтаматызаваную працу. Асноўнымі праблемамі, якія неабходна вырашыць, з'яўляюцца цякучасць парашка, аднастайнасць ступені графітызацыі, бяспека, кантроль тэмпературы і астуджэнне і г.д. Лічыцца, што паспяховае развіццё печы для маштабнай прамысловай вытворчасці пачне рэвалюцыю ў галіне графітызацыі адмоўных электродаў.
3 мова вузлоў
Хімічны працэс атрымання графіту з'яўляецца найбольшай праблемай для вытворцаў анодных матэрыялаў для літыевых акумулятараў. Асноўная прычына заключаецца ў тым, што ўсё яшчэ існуюць некаторыя праблемы з спажываннем энергіі, коштам, аховай навакольнага асяроддзя, ступенню аўтаматызацыі, бяспекай і іншымі аспектамі шырока выкарыстоўванай перыядычнай печы графітызацыі. Будучая тэндэнцыя галіны накіравана на распрацоўку цалкам аўтаматызаванай і арганізаванай структуры печаў бесперапыннага вытворства з выкідамі і падтрымку дасведчанага і надзейнага дапаможнага тэхналагічнага абсталявання. У гэты час праблемы графітызацыі, якія турбуюць прадпрыемствы, значна палепшацца, і галіна ўступіць у перыяд стабільнага развіцця, што будзе спрыяць хуткаму развіццю новых галін, звязаных з энергетыкай.
Час публікацыі: 19 жніўня 2022 г.