Med den hurtige udvikling af nye energikøretøjer på verdensplan er markedets efterspørgsel efter anodematerialer til lithiumbatterier steget betydeligt. Ifølge statistikker planlægger branchens otte største virksomheder inden for anodematerialer til lithiumbatterier at udvide deres produktionskapacitet til næsten en million tons i 2021. Grafitisering har den største indflydelse på indekset og omkostningerne ved anodematerialer. Grafitiseringsudstyret i Kina findes i mange typer, har et højt energiforbrug, er kraftigt forurenet og har en lav grad af automatisering, hvilket begrænser udviklingen af grafitanodematerialer til en vis grad. Det er det største problem, der skal løses hurtigst muligt i produktionsprocessen for anodematerialer.
1. Nuværende situation og sammenligning af negativ grafitiseringsovn
1.1 Atchison negativ grafitiseringsovn
I den modificerede ovntype, der er baseret på den traditionelle Aitcheson-grafitiseringsovn til elektroder, er den originale ovn fyldt med grafitdigel som bærer af negativt elektrodemateriale (diglen er fyldt med forkullet negativt elektroderåmateriale), ovnkernen er fyldt med varmemodstandsmateriale, og det ydre lag er fyldt med isoleringsmateriale og ovnvægsisolering. Efter elektrificeringen genereres en høj temperatur på 2800 ~ 3000 ℃ primært ved opvarmning af modstandsmaterialet, og det negative materiale i diglen opvarmes indirekte for at opnå højtemperaturstenfarvning af det negative materiale.
1.2. Intern varmeseriegrafitiseringsovn
Ovnmodellen er en reference til den serielle grafitiseringsovn, der bruges til produktion af grafitelektroder, og flere elektrodedigler (fyldt med negativt elektrodemateriale) er serieforbundet i længderetningen. Elektrodediglen fungerer både som bærer og varmelegeme, og strømmen passerer gennem elektrodediglen for at generere høj temperatur og direkte opvarme det indre negative elektrodemateriale. GRAFITISERINGsprocessen bruger ikke modstandsmateriale, hvilket forenkler procesdriften med påfyldning og bagning og reducerer varmelagringstabet i modstandsmaterialet, hvilket sparer strømforbrug.
1.3 Grafitiseringsovn af gitterbokstypen
Anvendelsen nr. 1 er steget i de senere år. Hovedformålet er at lære serie Acheson grafitiseringsovne og de sammenkædede teknologiske egenskaber ved grafitiseringsovne. Ovnkernen bruger flere stykker anodepladegittermateriale i kassestrukturen. Materialet føres ind i katoden som råmateriale. Anodepladesøjlen er fastgjort gennem alle slidser, og hver beholder forsegles med samme materiale. Søjlen og anodepladematerialet i kassestrukturen danner tilsammen varmelegemet. Elektriciteten strømmer gennem elektroden i ovnhovedet ind i ovnkernens varmelegeme, og den høje temperatur, der genereres, opvarmer anodematerialet direkte i kassen for at opnå grafitiseringsformålet.
1.4 Sammenligning af tre typer grafitiseringsovne
Den interne serieopvarmningsgrafitiseringsovn opvarmer materialet direkte ved at opvarme den hule grafitelektrode. Den "Joule-varme", der produceres af strømmen gennem elektrodediglen, bruges primært til at opvarme materialet og diglen. Opvarmningshastigheden er hurtig, temperaturfordelingen er ensartet, og den termiske effektivitet er højere end den traditionelle Atchison-ovn med modstandsmaterialeopvarmning. Gitterboksgrafitiseringsovnen trækker på fordelene ved den interne serieopvarmningsgrafitiseringsovn og anvender den forbagte anodeplade med lavere omkostninger som varmelegeme. Sammenlignet med den serieopvarmningsovn er gitterboksgrafitiseringsovnens lastekapacitet større, og strømforbruget pr. produkteenhed reduceres tilsvarende.
2. Udviklingsretning for negativ grafitiseringsovn
2. 1 Optimer perimetervægstrukturen
I øjeblikket er varmeisoleringslaget i flere grafitiseringsovne hovedsageligt fyldt med carbon black og petroleumskoks. Denne del af isoleringsmaterialet brænder under højtemperaturoxidation under produktionen, og hver gang belastningen opstår, er det nødvendigt at udskifte eller supplere med et specielt isoleringsmateriale. Udskiftningsprocessen er miljømæssigt dårlig og arbejdsintensiv.
Det kan overvejes at bruge en speciel højstyrke- og højtemperatur cementmurværkslim, der forbedrer den samlede styrke, sikrer væggens stabilitet under deformation under hele driftscyklussen og forsegler murstensfugerne, forhindrer overdreven luftgennemstrømning gennem revner og fugespalter i murstensvæggen i ovnen og reducerer oxidationstab af isoleringsmateriale og anodematerialer.
For det andet installeres det samlede, mobile isoleringslag hængende uden på ovnvæggen, f.eks. ved brug af højstyrkefiberplader eller calciumsilikatplader. Varmetrinnet spiller en effektiv forsegling og isolering, og koldtrinnet er nemt at fjerne for hurtig afkøling. For det tredje er ventilationskanalen placeret i bunden af ovnen og ovnvæggen. Ventilationskanalen anvender en præfabrikeret gitterstensstruktur med båndets hunmunding, samtidig med at den understøtter højtemperaturcementmurværket og tager højde for tvungen ventilationskøling i den kolde fase.
2. 2 Optimer strømforsyningskurven ved hjælp af numerisk simulering
I øjeblikket laves strømforsyningskurven for grafitiseringsovnen med negativ elektrode i henhold til erfaring, og grafitiseringsprocessen justeres manuelt når som helst i henhold til temperaturen og ovnens tilstand, og der er ingen ensartet standard. Optimering af varmekurven kan naturligvis reducere strømforbrugsindekset og sikre ovnens sikre drift. DEN NUMERISKE MODEL FOR nålejustering BØR ETABLERES ved hjælp af videnskabelige metoder i henhold til forskellige randbetingelser og fysiske parametre, og forholdet mellem strøm, spænding, total effekt og temperaturfordelingen af tværsnittet i grafitiseringsprocessen bør analyseres for at formulere den passende varmekurve og løbende justere den i den faktiske drift. Såsom i den tidlige fase af kraftoverførsel er brugen af høj effektoverførsel, derefter reduceres effekten hurtigt og derefter stiger langsomt, effekten og derefter reduceres effekten indtil slutningen af effekten.
2. 3 Forlæng levetiden for digel og varmelegeme
Ud over strømforbruget bestemmer diglens og varmelegemets levetid også direkte omkostningerne ved negativ grafitisering. For grafitdigler og grafitvarmelegemer reduceres omkostningerne ved grafitfarvning effektivt ved hjælp af et produktionsstyringssystem til udlastning, rimelig kontrol af opvarmnings- og kølehastighed, automatisk digelproduktionslinje, styrket forsegling for at forhindre oxidation og andre foranstaltninger til at øge diglens genbrugstid. Ud over ovenstående foranstaltninger kan varmepladen i gitterboksgrafitiseringsovnen også bruges som opvarmningsmateriale til forbagt anode, elektrode eller fast kulstofholdigt materiale med høj resistivitet for at spare grafitiseringsomkostningerne.
2.4 Røggaskontrol og udnyttelse af spildvarme
Røggas, der genereres under grafitisering, kommer hovedsageligt fra flygtige stoffer og forbrændingsprodukter fra anodematerialer, forbrænding af overfladekulstof, luftlækage osv. I begyndelsen af ovnens opstart slipper der et stort antal flygtige stoffer og støv ud, værkstedsmiljøet er dårligt, og de fleste virksomheder har ikke effektive behandlingsforanstaltninger. Dette er det største problem, der påvirker arbejdsmiljøet og -sikkerheden for operatører i produktionen af negative elektroder. Der bør gøres en større indsats for at overveje effektiv opsamling og håndtering af røggas og støv i værkstedet, og der bør træffes rimelige ventilationsforanstaltninger for at reducere værkstedstemperaturen og forbedre arbejdsmiljøet i grafitiseringsværkstedet.
Efter at røggassen kan opsamles gennem røgkanalen og ind i forbrændingskammeret ved blandet forbrænding, fjernes det meste af tjære og støv i røggassen. Det forventes, at røggassens temperatur i forbrændingskammeret er over 800 ℃, og spildvarmen fra røggassen kan genvindes gennem spildvarmekedlen eller den skalvarmeveksler. RTO-forbrændingsteknologien, der anvendes i behandling af kulstofasfaltrøg, kan også bruges som reference, og asfaltrøggassen opvarmes til 850 ~ 900 ℃. Gennem varmelagringsforbrænding oxideres asfalten og de flygtige komponenter og andre polycykliske aromatiske kulbrinter i røggassen og nedbrydes endelig til CO2 og H2O, og den effektive rensningseffektivitet kan nå over 99%. Systemet har stabil drift og høj driftshastighed.
2. 5 Vertikal kontinuerlig negativ grafitiseringsovn
De ovennævnte forskellige typer grafitiseringsovne er den primære ovnstruktur til produktion af anodematerialer i Kina. Fællesnævnerne er periodisk intermitterende produktion, lav termisk effektivitet, og belastningen er primært manuel betjening, og automatiseringsgraden er ikke høj. En lignende vertikal kontinuerlig negativ grafitiseringsovn kan udvikles ved at henvise til modellen for petroleumkoks-kalcineringsovne og bauxit-kalcineringsskaktovne. Modstandsbuen bruges som højtemperaturvarmekilde, materialet udledes kontinuerligt af sin egen tyngdekraft, og den konventionelle vandkølings- eller forgasningskølestruktur bruges til at afkøle højtemperaturmaterialet i udløbsområdet, og det pneumatiske pulvertransportsystem bruges til at udlede og føre materialet uden for ovnen. OVNtypen kan realisere kontinuerlig produktion, hvor varmelagringstabet i ovnhuset kan ignoreres, så den termiske effektivitet forbedres betydeligt, fordelene ved output og energiforbrug er åbenlyse, og den fuldautomatiske drift kan realiseres fuldt ud. De vigtigste problemer, der skal løses, er pulverets flydeevne, ensartetheden af grafitiseringsgraden, sikkerhed, temperaturovervågning og afkøling osv. Det menes, at med den succesfulde udvikling af ovnen til at skalere industriel produktion, vil det sætte gang i en revolution inden for negativ elektrodegrafitisering.
3 knudesprog
Grafitkemiske processer er det største problem, der plager producenter af anodematerialer til lithiumbatterier. Den grundlæggende årsag er, at der stadig er nogle problemer med hensyn til strømforbrug, omkostninger, miljøbeskyttelse, automatiseringsgrad, sikkerhed og andre aspekter af den udbredte periodiske grafitiseringsovn. Industriens fremtidige tendens er mod udvikling af en fuldt automatiseret og organiseret emissionskontinuerlig produktionsovnstruktur og støtte til modne og pålidelige hjælpeprocesfaciliteter. På det tidspunkt vil de grafitiseringsproblemer, der plager virksomheder, blive betydeligt forbedret, og industrien vil gå ind i en periode med stabil udvikling, hvilket vil fremme den hurtige udvikling af nye energirelaterede industrier.
Opslagstidspunkt: 19. august 2022