Com o rápido desenvolvimento de novos veículos energéticos em todo o mundo, a demanda do mercado por materiais anódicos para baterias de lítio aumentou significativamente. Segundo as estatísticas, em 2021, as oito principais empresas de ânodos de baterias de lítio da indústria planejam expandir sua capacidade de produção para quase um milhão de toneladas. A grafitização tem o maior impacto no índice e no custo dos materiais anódicos. Os equipamentos de grafitização na China possuem diversos tipos, alto consumo de energia, forte poluição e baixo grau de automação, o que limita até certo ponto o desenvolvimento de materiais anódicos de grafite. É o principal problema a ser resolvido com urgência no processo de produção de materiais anódicos.
1. Situação atual e comparação do forno de grafitização negativa
1.1 Forno de grafitização negativa Atchison
No tipo de forno modificado baseado no forno de grafitização de eletrodo tradicional Aitcheson, o forno original é carregado com cadinho de grafite como transportador de material de eletrodo negativo (o cadinho é carregado com matéria-prima de eletrodo negativo carbonizado), o núcleo do forno é preenchido com aquecimento material de resistência, a camada externa é preenchida com material de isolamento e isolamento da parede do forno. Após a eletrificação, uma alta temperatura de 2.800 ~ 3.000 ℃ é gerada principalmente pelo aquecimento do material do resistor, e o material negativo no cadinho é aquecido indiretamente para obter a tinta de pedra de alta temperatura do material negativo
1.2. Forno de grafitização de série de calor interno
O modelo do forno é uma referência ao forno de grafitização serial utilizado para a produção de eletrodos de grafite, e vários cadinhos de eletrodos (carregados com material de eletrodo negativo) são conectados em série longitudinalmente. O cadinho do eletrodo é um transportador e um corpo de aquecimento, e a corrente passa através do cadinho do eletrodo para gerar alta temperatura e aquecer diretamente o material negativo interno do eletrodo. O processo GRAPHItization não utiliza material de resistência, simplificando a operação do processo de carregamento e cozimento, e reduzindo a perda de armazenamento de calor do material de resistência, economizando consumo de energia
1.3 Forno de grafitização tipo caixa de grade
A aplicação nº 1 está aumentando nos últimos anos, o principal é o forno de grafitização série acheson aprendido e as características de tecnologia concatenada do forno de grafitização, núcleo do forno usando várias peças de estrutura de caixa de material de grade de placa anódica, material no cátodo na matéria-prima, através toda a conexão ranhurada entre a coluna da placa anódica é fixa, cada recipiente, o uso de vedação da placa anódica com o mesmo material. A coluna e a placa anódica da estrutura da caixa de material constituem juntas o corpo de aquecimento. A eletricidade flui através do eletrodo da cabeça do forno para o corpo de aquecimento do núcleo do forno, e a alta temperatura gerada aquece diretamente o material anódico na caixa para atingir o objetivo de grafitização
1.4 Comparação de três tipos de forno de grafitização
O forno de grafitização da série de calor interno serve para aquecer diretamente o material aquecendo o eletrodo oco de grafite. O “calor Joule” produzido pela corrente através do cadinho do eletrodo é usado principalmente para aquecer o material e o cadinho. A velocidade de aquecimento é rápida, a distribuição de temperatura é uniforme e a eficiência térmica é superior à do forno Atchison tradicional com aquecimento de material de resistência. O forno de grafitização em caixa de grade aproveita as vantagens do forno de grafitização em série de calor interno e adota a placa anódica pré-cozida com menor custo como corpo de aquecimento. Comparado com o forno de grafitização em série, a capacidade de carga do forno de grafitização em caixa de grade é maior e o consumo de energia por unidade de produto é reduzido em conformidade
2. Direção de desenvolvimento do forno de grafitização negativa
2. 1 Otimize a estrutura da parede perimetral
Atualmente, a camada de isolamento térmico de vários fornos de grafitização é preenchida principalmente com negro de fumo e coque de petróleo. Esta parte do material de isolamento durante a produção de queima de oxidação em alta temperatura, cada vez que o carregamento elimina a necessidade de substituir ou complementar um material de isolamento especial, a substituição do processo de ambiente pobre, alta intensidade de trabalho.
Pode considerar um é usar adobe especial de parede de alvenaria de cimento de alta resistência e alta temperatura, aumentar a resistência geral, garantir a estabilidade da parede em todo o ciclo de operação em deformação, vedação de costura de tijolo ao mesmo tempo, evitar ar excessivo através da parede de tijolo rachaduras e lacunas nas juntas no forno, reduzem a perda por queima de oxidação de material isolante e materiais anódicos;
A segunda é instalar a camada geral de isolamento móvel a granel pendurada fora da parede do forno, como o uso de placa de fibra de alta resistência ou placa de silicato de cálcio, o estágio de aquecimento desempenha um papel eficaz de vedação e isolamento, o estágio frio é conveniente para remover para resfriamento rápido; Terceiro, o canal de ventilação é colocado na parte inferior do forno e na parede do forno. O canal de ventilação adota a estrutura de tijolo treliçado pré-fabricado com a boca fêmea da correia, ao mesmo tempo que suporta a alvenaria de cimento de alta temperatura, e considera o resfriamento da ventilação forçada na fase fria.
2. 2 Otimize a curva da fonte de alimentação por simulação numérica
Atualmente, a curva de alimentação do forno de grafitização com eletrodo negativo é feita de acordo com a experiência, e o processo de grafitização é ajustado manualmente a qualquer momento de acordo com a temperatura e condição do forno, e não existe um padrão unificado. Otimizar a curva de aquecimento pode obviamente reduzir o índice de consumo de energia e garantir a operação segura do forno. O MODELO NUMÉRICO DE alinhamento da agulha DEVE ser ESTABELECIDO por meios científicos de acordo com diversas condições de contorno e parâmetros físicos, e a relação entre a corrente, tensão, potência total e a distribuição de temperatura da seção transversal no processo de graHItização deve ser analisada, assim como para formular a curva de aquecimento apropriada e ajustá-la continuamente na operação real. Tal como no estágio inicial da transmissão de energia é o uso de transmissão de alta potência, em seguida, reduza rapidamente a potência e depois aumente lentamente, ligue e depois reduza a potência até o final da potência
2. 3 Prolongue a vida útil do cadinho e do corpo de aquecimento
Além do consumo de energia, a vida útil do cadinho e do aquecedor também determina diretamente o custo da grafitização negativa. Para cadinho de grafite e corpo de aquecimento de grafite, o sistema de gerenciamento de produção de carregamento, controle razoável da taxa de aquecimento e resfriamento, linha de produção automática de cadinho, reforço de vedação para evitar oxidação e outras medidas para aumentar os tempos de reciclagem do cadinho, reduzir efetivamente o custo de grafite tinta. Além das medidas acima, a placa de aquecimento do forno de grafitização de caixa de grade também pode ser usada como material de aquecimento de ânodo pré-cozido, eletrodo ou material carbonáceo fixo com alta resistividade para economizar o custo de grafitização.
2.4 Controle de gases de combustão e utilização de calor residual
O gás de combustão gerado durante a grafitização vem principalmente de produtos voláteis e produtos de combustão de materiais anódicos, queima de carbono superficial, vazamento de ar e assim por diante. No início da partida do forno, um grande número de voláteis e poeira escapam, o ambiente da oficina é ruim, a maioria das empresas não possui medidas de tratamento eficazes, este é o maior problema que afeta a saúde ocupacional e a segurança dos operadores na produção de eletrodos negativos. Devem ser feitos mais esforços para considerar de forma abrangente a recolha e gestão eficazes de gases de combustão e poeiras na oficina, e devem ser tomadas medidas de ventilação razoáveis para reduzir a temperatura da oficina e melhorar o ambiente de trabalho da oficina de grafitização.
Depois que o gás de combustão pode ser coletado através da combustão para a combustão mista da câmara de combustão, remova a maior parte do alcatrão e da poeira do gás de combustão, espera-se que a temperatura do gás de combustão na câmara de combustão esteja acima de 800 ℃, e o o calor residual dos gases de combustão pode ser recuperado através da caldeira a vapor de calor residual ou do trocador de calor de casco. A tecnologia de incineração RTO usada no tratamento de fumaça de asfalto carbono também pode ser usada como referência, e o gás de combustão do asfalto é aquecido a 850 ~ 900 ℃. Através da combustão com armazenamento de calor, o asfalto e os componentes voláteis e outros hidrocarbonetos aromáticos policíclicos nos gases de combustão são oxidados e finalmente decompostos em CO2 e H2O, e a eficiência de purificação efetiva pode atingir mais de 99%. O sistema possui operação estável e alta taxa de operação.
2. 5 Forno de grafitização negativo contínuo vertical
Os vários tipos de forno de grafitização mencionados acima são a principal estrutura do forno de produção de material anódico na China, o ponto comum é a produção intermitente periódica, baixa eficiência térmica, o carregamento depende principalmente da operação manual, o grau de automação não é alto. Um forno de grafitização negativo contínuo vertical semelhante pode ser desenvolvido referindo-se ao modelo de forno de calcinação de coque de petróleo e forno de cuba de calcinação de bauxita. O arco de resistência é usado como fonte de calor de alta temperatura, o material é continuamente descarregado por sua própria gravidade, e a estrutura convencional de resfriamento de água ou gaseificação é usada para resfriar o material de alta temperatura na área de saída e o sistema de transporte pneumático de pó é usado para descarregar e alimentar o material fora do forno. O tipo FURNACE pode realizar produção contínua, a perda de armazenamento de calor do corpo do forno pode ser ignorada, de modo que a eficiência térmica é significativamente melhorada, as vantagens de produção e consumo de energia são óbvias e a operação totalmente automática pode ser totalmente realizada. Os principais problemas a serem resolvidos são a fluidez do pó, a uniformidade do grau de grafitização, segurança, monitoramento de temperatura e resfriamento, etc. Acredita-se que com o desenvolvimento bem-sucedido do forno para escalar a produção industrial, ele desencadeará uma revolução na o campo de grafitização do eletrodo negativo.
3 a linguagem do nó
O processo químico de grafite é o maior problema que afeta os fabricantes de materiais anódicos para baterias de lítio. A razão fundamental é que ainda existem alguns problemas no consumo de energia, custo, proteção ambiental, grau de automação, segurança e outros aspectos do forno de grafitização periódica amplamente utilizado. A tendência futura da indústria é em direção ao desenvolvimento de estruturas de fornos de produção contínua de emissões totalmente automatizadas e organizadas e ao suporte de instalações de processos auxiliares maduras e confiáveis. Nessa altura, os problemas de grafitização que afectam as empresas serão significativamente melhorados e a indústria entrará num período de desenvolvimento estável, impulsionando o rápido desenvolvimento de novas indústrias relacionadas com a energia.
Horário da postagem: 19 de agosto de 2022