La grafitització, com a procés de producció principal, es duu a terme normalment en quatre tipus d'equips: el forn de grafitització Acheson, el forn de grafitització en sèrie interna, el forn de grafitització tipus caixa i el forn de grafitització continu. L'anàlisi específica és la següent:
Forn de grafitització Acheson
Com a equip tradicional, utilitza el principi d'escalfament per resistència per augmentar la temperatura a 2.800-3.000 °C, cosa que el fa adequat per a la producció de grafit d'alta puresa. Aquest tipus de forn presenta una estructura senzilla i robusta. Tanmateix, té inconvenients com ara un cicle de producció llarg, un consum d'energia elevat (aproximadament 4.000-4.800 kWh/t) i una baixa eficiència. Actualment, empreses com Putailai i Shanshan encara adopten àmpliament aquesta tecnologia i han millorat l'eficiència energètica optimitzant la relació de materials de resistència i millorant l'estructura d'aïllament.
Forn de grafitització de sèrie interna
Aquest forn escalfa directament a través dels propis elèctrodes, eliminant la necessitat de materials de resistència per generar calor. Ofereix avantatges com ara una alta eficiència tèrmica, un temps d'encesa curt (només 1-2 hores durant l'etapa d'alta temperatura) i un consum d'energia relativament baix (aproximadament 3.300-4.000 kWh/t). Els tipus de forn inclouen el tipus I, el tipus U, el tipus W i el tipus flor de pruner, sent el tipus U el més utilitzat. Les plantes de carbó d'Alemanya, els Estats Units i el Japó han adoptat aquesta tecnologia a gran escala per a la producció d'elèctrodes de grafit de gran mida i potència ultra alta. Tanmateix, la seva temperatura màxima del forn (al voltant de 2.800 °C) és lleugerament inferior a la del forn Acheson.
Forn de grafitització tipus caixa
Aquesta tecnologia utilitza plaques de carboni o grafit per construir una estructura de caixa, utilitzant el propi material com a element calefactor de resistència en lloc dels materials de resistència tradicionals a base de coc. En optimitzar la distribució del camp tèrmic, redueix el consum d'energia. Tanmateix, s'enfronta a reptes com l'oxidació del material, la baixa eficiència tèrmica i la distribució desigual de la temperatura dins del forn. Empreses com Hebei Kuntian i Shanshan Co., Ltd. tenen patents rellevants i han millorat la consistència del producte millorant el segellat de la caixa i optimitzant la corba d'encesa.
Forn de grafitització contínua
Aquest forn permet l'alimentació contínua de material, el tractament a alta temperatura (2.500-3.000 °C) i la descàrrega per refredament. Ofereix avantatges com ara una alta eficiència de producció, un baix consum d'energia i un alt grau d'automatització. El control del gradient de temperatura s'aconsegueix mitjançant l'escalfament per resistència (mètode d'escalfament extern) o l'autoescalfament del material (mètode d'escalfament intern). Tanmateix, el mètode d'escalfament intern és més complex d'operar a causa de l'autoescalfament i el moviment del material. Empreses com Kuntian i BTR estan promovent la industrialització d'aquesta tecnologia, que s'espera que substitueixi els modes de producció intermitents en el futur.
Tendències de la indústria i recomanacions de selecció d'equips
- Optimització del consum d'energia: Els forns interns en sèrie i de tipus caixa redueixen el consum d'energia minimitzant l'ús de materials de resistència, mentre que els forns continus milloren encara més l'eficiència mitjançant la recuperació de calor, alineant-se amb la demanda de producció de baix cost sota els objectius de neutralitat de carboni.
- Millora de l'eficiència: Els forns continus permeten una producció ininterrompuda les 24 hores del dia, amb una capacitat de línia única que arriba fins a 10.000 tones, triplicant amb escreix la producció dels equips tradicionals. Això els fa adequats per a empreses de materials d'ànode a gran escala.
- Qualitat del producte: El forn Acheson continua sent el preferit per a la producció de grafit d'alta gamma a causa de la seva uniformitat de temperatura superior, mentre que el forn continu compleix els estrictes requisits de consistència dels materials de les bateries d'energia mitjançant un control precís de la temperatura.
- Iteració tecnològica: S'estan investigant i desenvolupant nous processos com la grafitització per microones i la grafitització per plasma, que podrien superar el límit de temperatura de 3.000 °C i escurçar encara més els temps de processament en el futur.
Data de publicació: 10 de setembre de 2025