Amb el ràpid desenvolupament de vehicles d'energia nova a tot el món, la demanda del mercat de materials d'ànodes de bateries de liti ha augmentat significativament. Segons les estadístiques, el 2021, les vuit principals empreses d'ànodes de bateries de liti de la indústria tenen previst ampliar la seva capacitat de producció a gairebé un milió de tones. La grafitització té el major impacte en l'índex i el cost dels materials de l'ànode. L'equip de grafitització a la Xina té molts tipus, consum elevat d'energia, contaminació forta i baix grau d'automatització, cosa que limita el desenvolupament de materials d'ànode de grafit fins a cert punt. És el principal problema a resoldre amb urgència en el procés de producció de materials d'ànode.
1. Situació actual i comparació del forn de grafitització negativa
1.1 Forn de grafitització negativa Atchison
En el tipus de forn modificat basat en el forn de grafitització del forn d'elèctrode Aitcheson tradicional, el forn original es carrega amb un gresol de grafit com a portador de material d'elèctrode negatiu (el gresol es carrega amb matèria primera d'elèctrode negatiu carbonitzat), el nucli del forn s'omple de calefacció. material de resistència, la capa exterior està plena de material aïllant i aïllament de paret del forn. Després de l'electrificació, es genera una temperatura elevada de 2800 ~ 3000 ℃ principalment per l'escalfament del material de la resistència, i el material negatiu del gresol s'escalfa indirectament per aconseguir l'entintat de pedra d'alta temperatura del material negatiu.
1.2. Forn de grafitització de sèrie de calor interna
El model de forn és una referència al forn de grafitització en sèrie utilitzat per a la producció d'elèctrodes de grafit, i diversos gresols d'elèctrodes (carregats amb material d'elèctrode negatiu) estan connectats en sèrie longitudinalment. El gresol d'elèctrode és alhora un portador i un cos de calefacció, i el corrent passa a través del gresol d'elèctrode per generar alta temperatura i escalfar directament el material de l'elèctrode negatiu intern. El procés de GRAPHITization no utilitza material de resistència, simplificant l'operació del procés de càrrega i cocció, i reduint la pèrdua d'emmagatzematge de calor del material de resistència, estalviant el consum d'energia.
1.3 Forn de grafitització tipus caixa de graella
L'aplicació número 1 està augmentant en els darrers anys, la principal s'aprèn del forn de grafitització de la sèrie Acheson i les característiques de la tecnologia concatenada del forn de grafitització, el nucli del forn d'utilitzar múltiples peces d'estructura de caixa de material de reixeta de placa d'ànode, material al càtode a la matèria primera, a través Tota la connexió ranurada entre la columna de la placa d'ànode està fixada, cada recipient, l'ús de segell de placa d'ànode amb el mateix material. La columna i la placa d'ànode de l'estructura de la caixa de material constitueixen conjuntament el cos de calefacció. L'electricitat flueix a través de l'elèctrode del cap del forn cap al cos de calefacció del nucli del forn, i l'alta temperatura generada escalfa directament el material de l'ànode a la caixa per aconseguir el propòsit de la grafitització.
1.4 Comparació de tres tipus de forns de grafitització
El forn de grafitització de la sèrie de calor intern és per escalfar directament el material escalfant l'elèctrode de grafit buit. La "calor Joule" produïda pel corrent a través del gresol d'elèctrodes s'utilitza principalment per escalfar el material i el gresol. La velocitat d'escalfament és ràpida, la distribució de la temperatura és uniforme i l'eficiència tèrmica és superior a la del forn tradicional Atchison amb material de resistència. El forn de grafitització de caixa de graella aprofita els avantatges del forn de grafitització en sèrie de calor intern i adopta la placa d'ànode precuitada amb un cost més baix com a cos de calefacció. En comparació amb el forn de grafitització en sèrie, la capacitat de càrrega del forn de grafitització de caixa de graella és més gran i el consum d'energia per unitat de producte es redueix en conseqüència
2. Direcció de desenvolupament del forn de grafitització negativa
2. 1 Optimitzar l'estructura del mur perimetral
Actualment, la capa d'aïllament tèrmic de diversos forns de grafitització s'omple principalment de negre de carboni i coc de petroli. Aquesta part del material d'aïllament durant la producció d'oxidació d'alta temperatura es crema, cada vegada que la càrrega de la necessitat de substituir o complementar un material d'aïllament especial, la substitució del procés de mal ambient, alta intensitat laboral.
Es pot considerar una és utilitzar un pal de paret de maçoneria de ciment d'alta resistència i alta temperatura d'adobe, millorar la resistència general, garantir l'estabilitat de la paret en tot el cicle d'operació en la deformació, el segellat de la junta de maó alhora, evitar l'excés d'aire a través de la paret de maó esquerdes i espais d'articulació al forn, redueixen la pèrdua de combustió per oxidació del material aïllant i els materials de l'ànode;
El segon és instal·lar la capa d'aïllament mòbil a granel que penja fora de la paret del forn, com ara l'ús de taulers de fibra d'alta resistència o taulers de silicat de calci, l'etapa d'escalfament té un paper efectiu de segellat i aïllament, l'etapa freda és convenient eliminar-la. refredament ràpid; En tercer lloc, el canal de ventilació es troba a la part inferior del forn i a la paret del forn. El canal de ventilació adopta l'estructura de maó de gelosia prefabricada amb la boca femenina del cinturó, alhora que suporta la maçoneria de ciment d'alta temperatura i tenint en compte el refredament de la ventilació forçada en la fase freda.
2. 2 Optimitzar la corba d'alimentació mitjançant simulació numèrica
Actualment, la corba d'alimentació del forn de grafitització d'elèctrodes negatius es fa segons l'experiència i el procés de grafitització s'ajusta manualment en qualsevol moment segons la temperatura i les condicions del forn, i no hi ha cap estàndard unificat. L'optimització de la corba de calefacció pot, òbviament, reduir l'índex de consum d'energia i garantir el funcionament segur del forn. El MODEL NUMÈRIC D'alineació de l'agulla s'ha d'establir per mitjans científics d'acord amb diverses condicions de límit i paràmetres físics, i s'hauria d'analitzar la relació entre el corrent, la tensió, la potència total i la distribució de la temperatura de la secció transversal en el procés de grafitització, de manera que formular la corba de calefacció adequada i ajustar-la contínuament en el funcionament real. Com en l'etapa inicial de la transmissió de potència és l'ús de la transmissió d'alta potència, després redueix ràpidament la potència i després augmenta lentament, potència i després redueix la potència fins al final de la potència
2. 3 Amplieu la vida útil del gresol i el cos de calefacció
A més del consum d'energia, la vida útil del gresol i l'escalfador també determina directament el cost de la grafitització negativa. Per al gresol de grafit i el cos de calefacció de grafit, el sistema de gestió de la producció de càrrega, un control raonable de la velocitat de calefacció i refrigeració, línia de producció automàtica de gresol, reforçar el segellat per evitar l'oxidació i altres mesures per augmentar els temps de reciclatge del gresol, reduir eficaçment el cost del grafit entintant. A més de les mesures anteriors, la placa d'escalfament del forn de grafitització de caixa de graella també es pot utilitzar com a material de calefacció d'ànode, elèctrode o material carbònic fix amb alta resistivitat per estalviar el cost de la grafitització.
2.4 Control dels gasos de combustió i aprofitament de la calor residual
El gas de combustió generat durant la grafitització prové principalment de productes volàtils i de combustió dels materials de l'ànode, la crema de carboni superficial, les fuites d'aire, etc. Al començament de la posada en marxa del forn, els volàtils i la pols s'escapen d'un gran nombre, l'entorn del taller és pobre, la majoria de les empreses no tenen mesures de tractament efectives, aquest és el major problema que afecta la salut i la seguretat laboral dels operadors en la producció d'elèctrodes negatius. S'han de fer més esforços per considerar de manera exhaustiva la recollida i gestió eficaç dels gasos de combustió i la pols al taller, i s'han de prendre mesures de ventilació raonables per reduir la temperatura del taller i millorar l'entorn de treball del taller de grafitització.
Després que el gas de combustió es pugui recollir a través de la combustió a la combustió mixta de la cambra de combustió, traieu la major part del quitrà i la pols del gas de combustió, s'espera que la temperatura del gas de combustió a la cambra de combustió sigui superior a 800 ℃ i el La calor residual dels gasos de combustió es pot recuperar mitjançant la caldera de vapor de calor residual o l'intercanviador de calor de closca. La tecnologia d'incineració RTO utilitzada en el tractament de fums d'asfalt de carboni també es pot utilitzar com a referència, i el gas de combustió d'asfalt s'escalfa a 850 ~ 900 ℃. Mitjançant la combustió d'emmagatzematge de calor, l'asfalt i els components volàtils i altres hidrocarburs aromàtics policíclics dels gasos de combustió s'oxiden i finalment es descomponen en CO2 i H2O, i l'eficiència de purificació efectiva pot arribar al 99%. El sistema té un funcionament estable i una alta taxa de funcionament.
2. 5 Forn de grafitització negativa contínua vertical
Els diversos tipus de forn de grafitització esmentats anteriorment són l'estructura principal del forn de producció de material d'ànode a la Xina, el punt comú és la producció periòdica intermitent, baixa eficiència tèrmica, la càrrega es basa principalment en el funcionament manual, el grau d'automatització no és elevat. Es pot desenvolupar un forn de grafitització negativa contínua vertical similar fent referència al model de forn de calcinació de coc de petroli i forn d'eix de calcinació de bauxita. La resistència ARC s'utilitza com a font de calor a alta temperatura, el material es descarrega contínuament per la seva pròpia gravetat i l'estructura convencional de refrigeració per aigua o gasificació s'utilitza per refredar el material d'alta temperatura a la zona de sortida i el sistema de transport pneumàtic en pols. s'utilitza per descarregar i alimentar el material fora del forn. El tipus FORN pot realitzar una producció contínua, es pot ignorar la pèrdua d'emmagatzematge de calor del cos del forn, de manera que l'eficiència tèrmica es millora significativament, els avantatges de la producció i el consum d'energia són evidents i es pot realitzar completament el funcionament automàtic. Els principals problemes a resoldre són la fluïdesa de la pols, la uniformitat del grau de grafitització, la seguretat, el control de la temperatura i el refredament, etc. Es creu que amb el desenvolupament reeixit del forn per escalar la producció industrial, provocarà una revolució en el camp de la grafitització d'elèctrodes negatius.
3 el llenguatge del nus
El procés químic del grafit és el problema més gran que afecta els fabricants de materials d'ànodes de bateries de liti. La raó fonamental és que encara hi ha alguns problemes en el consum d'energia, el cost, la protecció del medi ambient, el grau d'automatització, la seguretat i altres aspectes del forn de grafitització periòdica àmpliament utilitzat. La tendència futura de la indústria és el desenvolupament d'una estructura de forn de producció contínua d'emissions totalment automatitzada i organitzada, i donar suport a instal·lacions de procés auxiliar madures i fiables. En aquest moment, els problemes de grafitització que afecten les empreses es milloraran significativament i la indústria entrarà en un període de desenvolupament estable, impulsant el ràpid desenvolupament de noves indústries relacionades amb l'energia.
Hora de publicació: 19-agost-2022