Dengan pesatnya perkembangan kendaraan energi baru di seluruh dunia, permintaan pasar untuk bahan anoda baterai litium telah meningkat secara signifikan. Menurut statistik, pada tahun 2021, delapan perusahaan anoda baterai litium teratas di industri berencana untuk memperluas kapasitas produksi mereka hingga hampir satu juta ton. Grafitisasi memiliki dampak terbesar pada indeks dan biaya bahan anoda. Peralatan grafitisasi di Tiongkok memiliki banyak jenis, konsumsi energi tinggi, polusi berat, dan tingkat otomatisasi rendah, yang membatasi pengembangan bahan anoda grafit sampai batas tertentu. Ini adalah masalah utama yang harus segera dipecahkan dalam proses produksi bahan anoda.
1. Situasi terkini dan perbandingan tungku grafitasi negatif
1.1 Tungku grafitasi negatif Atchison
Pada tipe tungku yang dimodifikasi berdasarkan tungku grafitasi tungku Aitcheson elektroda tradisional, tungku asli diisi dengan wadah grafit sebagai pembawa bahan elektroda negatif (wadah diisi dengan bahan baku elektroda negatif yang dikarbonisasi), inti tungku diisi dengan bahan tahan panas, lapisan luar diisi dengan bahan insulasi dan insulasi dinding tungku. Setelah elektrifikasi, suhu tinggi 2800 ~ 3000℃ dihasilkan terutama oleh pemanasan bahan resistor, dan bahan negatif dalam wadah dipanaskan secara tidak langsung untuk mencapai penintaan batu suhu tinggi dari bahan negatif
1.2. Tungku grafitasi seri panas internal
Model tungku adalah referensi ke tungku grafitasi serial yang digunakan untuk produksi elektroda grafit, dan beberapa wadah elektroda (diisi dengan bahan elektroda negatif) dihubungkan secara seri secara longitudinal. Wadah elektroda merupakan pembawa dan badan pemanas, dan arus melewati wadah elektroda untuk menghasilkan suhu tinggi dan langsung memanaskan bahan elektroda negatif internal. Proses GRAFITASI tidak menggunakan bahan resistansi, menyederhanakan operasi proses pemuatan dan pemanggangan, dan mengurangi kehilangan penyimpanan panas bahan resistansi, menghemat konsumsi daya.
1.3 Tungku grafitasi tipe kotak grid
Aplikasi No.1 meningkat dalam beberapa tahun terakhir, yang utama dipelajari adalah Seri tungku grafitasi acheson dan karakteristik teknologi gabungan tungku grafitasi, inti tungku menggunakan beberapa bagian struktur kotak bahan kisi pelat anoda, bahan ke dalam katoda dalam bahan baku, melalui semua sambungan berlubang antara kolom pelat anoda diperbaiki, setiap wadah, penggunaan segel pelat anoda dengan bahan yang sama. Kolom dan pelat anoda dari struktur kotak bahan bersama-sama membentuk badan pemanas. Listrik mengalir melalui elektroda kepala tungku ke badan pemanas inti tungku, dan suhu tinggi yang dihasilkan secara langsung memanaskan bahan anoda di dalam kotak untuk mencapai tujuan grafitasi
1.4 Perbandingan tiga jenis tungku grafitasi
Tungku grafitasi seri panas internal adalah untuk memanaskan material secara langsung dengan memanaskan elektroda grafit berongga. "Panas Joule" yang dihasilkan oleh arus melalui wadah elektroda sebagian besar digunakan untuk memanaskan material dan wadah. Kecepatan pemanasannya cepat, distribusi suhu seragam, dan efisiensi termalnya lebih tinggi daripada tungku Atchison tradisional dengan pemanasan material resistansi. Tungku grafitasi kotak-kotak memanfaatkan keunggulan tungku grafitasi seri panas internal, dan mengadopsi pelat anoda pra-panggang dengan biaya lebih rendah sebagai badan pemanas. Dibandingkan dengan tungku grafitasi seri, kapasitas pemuatan tungku grafitasi kotak-kotak lebih besar, dan konsumsi daya per unit produk berkurang karenanya.
2. Arah pengembangan tungku grafitasi negatif
2. 1 Mengoptimalkan struktur dinding perimeter
Saat ini, lapisan insulasi termal dari beberapa tungku grafitasi sebagian besar diisi dengan karbon hitam dan kokas minyak bumi. Bagian dari bahan insulasi ini terbakar akibat oksidasi suhu tinggi selama produksi, setiap kali pemuatan keluar dari kebutuhan untuk mengganti atau melengkapi bahan insulasi khusus, proses penggantian lingkungan yang buruk, intensitas tenaga kerja yang tinggi.
Dapat mempertimbangkan untuk menggunakan tembok pasangan bata semen berkekuatan tinggi dan bersuhu tinggi yang khusus, adobe, untuk meningkatkan kekuatan keseluruhan, memastikan dinding dalam keseluruhan siklus operasi stabil dalam deformasi, sekaligus menyegel sambungan bata, mencegah udara berlebih masuk melalui celah-celah tembok bata dan celah sambungan ke dalam tungku, mengurangi kehilangan bahan isolasi dan bahan anoda akibat pembakaran oksidasi;
Yang kedua adalah memasang lapisan insulasi bergerak massal secara keseluruhan yang menggantung di luar dinding tungku, seperti penggunaan papan serat berkekuatan tinggi atau papan kalsium silikat, tahap pemanasan memainkan peran penyegelan dan insulasi yang efektif, tahap dingin mudah dilepas untuk pendinginan cepat; Ketiga, saluran ventilasi dipasang di bagian bawah tungku dan dinding tungku. Saluran ventilasi mengadopsi struktur bata kisi prafabrikasi dengan mulut sabuk betina, sambil mendukung pasangan bata semen suhu tinggi, dan mempertimbangkan pendinginan ventilasi paksa dalam fase dingin.
2.2 Mengoptimalkan kurva catu daya dengan simulasi numerik
Saat ini, kurva catu daya tungku grafitasi elektroda negatif dibuat sesuai dengan pengalaman, dan proses grafitasi disesuaikan secara manual setiap saat sesuai dengan suhu dan kondisi tungku, dan tidak ada standar yang seragam. Mengoptimalkan kurva pemanasan jelas dapat mengurangi indeks konsumsi daya dan memastikan pengoperasian tungku yang aman. MODEL NUMERIK penyelarasan jarum HARUS DITETAPKAN dengan cara ilmiah sesuai dengan berbagai kondisi batas dan parameter fisik, dan hubungan antara arus, tegangan, daya total dan distribusi suhu penampang dalam proses grafitasi harus dianalisis, sehingga dapat merumuskan kurva pemanasan yang sesuai dan terus menyesuaikannya dalam operasi aktual. Seperti pada tahap awal transmisi daya adalah penggunaan transmisi daya tinggi, kemudian dengan cepat mengurangi daya dan kemudian perlahan-lahan naik, daya dan kemudian mengurangi daya hingga akhir daya
2.3 Memperpanjang umur pakai wadah peleburan dan badan pemanas
Selain konsumsi daya, masa pakai wadah dan pemanas juga secara langsung menentukan biaya grafitasi negatif. Untuk wadah grafit dan badan pemanas grafit, sistem manajemen produksi pemuatan, kontrol laju pemanasan dan pendinginan yang wajar, jalur produksi wadah otomatis, penguatan penyegelan untuk mencegah oksidasi dan tindakan lain untuk meningkatkan waktu daur ulang wadah, secara efektif mengurangi biaya penintaan grafit. Selain tindakan di atas, pelat pemanas tungku grafitasi kotak kisi juga dapat digunakan sebagai bahan pemanas anoda pra-panggang, elektroda atau bahan karbon tetap dengan resistivitas tinggi untuk menghemat biaya grafitasi.
2.4 Kontrol gas buang dan pemanfaatan panas buang
Gas buang yang dihasilkan selama grafitasi terutama berasal dari zat volatil dan produk pembakaran bahan anoda, pembakaran karbon permukaan, kebocoran udara, dan sebagainya. Pada awal penyalaan tungku, zat volatil dan debu keluar dalam jumlah besar, lingkungan bengkel buruk, sebagian besar perusahaan tidak memiliki tindakan penanganan yang efektif, ini adalah masalah terbesar yang memengaruhi kesehatan dan keselamatan kerja operator dalam produksi elektroda negatif. Lebih banyak upaya harus dilakukan untuk mempertimbangkan secara komprehensif pengumpulan dan pengelolaan gas buang dan debu yang efektif di bengkel, dan tindakan ventilasi yang wajar harus diambil untuk mengurangi suhu bengkel dan meningkatkan lingkungan kerja bengkel grafitasi.
Setelah gas buang dapat dikumpulkan melalui cerobong asap ke dalam ruang pembakaran campuran, menghilangkan sebagian besar tar dan debu dalam gas buang, diharapkan suhu gas buang di ruang pembakaran di atas 800℃, dan panas buangan gas buang dapat dipulihkan melalui boiler uap panas buangan atau penukar panas cangkang. Teknologi insinerasi RTO yang digunakan dalam pengolahan asap aspal karbon juga dapat digunakan sebagai referensi, dan gas buang aspal dipanaskan hingga 850 ~ 900℃. Melalui pembakaran penyimpanan panas, aspal dan komponen volatil serta hidrokarbon aromatik polisiklik lainnya dalam gas buang dioksidasi dan akhirnya terurai menjadi CO2 dan H2O, dan efisiensi pemurnian yang efektif dapat mencapai lebih dari 99%. Sistem ini memiliki operasi yang stabil dan tingkat operasi yang tinggi.
2.5 Tungku grafitasi negatif kontinyu vertikal
Beberapa jenis tungku grafitasi yang disebutkan di atas adalah struktur tungku utama produksi material anoda di Tiongkok, titik umumnya adalah produksi berkala yang terputus-putus, efisiensi termal rendah, pemuatan terutama bergantung pada operasi manual, tingkat otomatisasi tidak tinggi. Tungku grafitasi negatif kontinu vertikal serupa dapat dikembangkan dengan mengacu pada model tungku kalsinasi kokas minyak bumi dan tungku poros kalsinasi bauksit. Resistansi ARC IS digunakan sebagai sumber panas suhu tinggi, material terus-menerus dibuang oleh gravitasinya sendiri, dan struktur pendingin air atau gasifikasi konvensional digunakan untuk mendinginkan material suhu tinggi di area outlet, dan sistem pengangkutan pneumatik bubuk digunakan untuk membuang dan memberi makan material di luar tungku. Jenis FURNACE dapat mewujudkan produksi berkelanjutan, kehilangan penyimpanan panas dari badan tungku dapat diabaikan, sehingga efisiensi termal ditingkatkan secara signifikan, keuntungan output dan konsumsi energi jelas, dan operasi otomatis penuh dapat sepenuhnya direalisasikan. Masalah utama yang harus dipecahkan adalah fluiditas serbuk, keseragaman derajat grafitasi, keamanan, pemantauan suhu dan pendinginan, dll. Dipercaya bahwa dengan keberhasilan pengembangan tungku untuk skala produksi industri, hal ini akan memicu revolusi di bidang grafitasi elektroda negatif.
3 bahasa simpul
Proses kimia grafit merupakan masalah terbesar yang mengganggu produsen bahan anoda baterai litium. Alasan mendasarnya adalah masih terdapat beberapa masalah dalam konsumsi daya, biaya, perlindungan lingkungan, tingkat otomatisasi, keamanan, dan aspek lain dari tungku grafitasi periodik yang banyak digunakan. Tren masa depan industri ini adalah menuju pengembangan struktur tungku produksi berkelanjutan emisi yang sepenuhnya otomatis dan terorganisir, serta mendukung fasilitas proses tambahan yang matang dan andal. Pada saat itu, masalah grafitasi yang mengganggu perusahaan akan membaik secara signifikan, dan industri akan memasuki periode perkembangan yang stabil, yang mendorong perkembangan pesat industri terkait energi baru.
Waktu posting: 19-08-2022