A grafitização é uma etapa fundamental no processo de produção. Em que equipamentos ela é normalmente realizada?

A grafitização, como processo de produção principal, é tipicamente realizada em quatro tipos de equipamentos: o forno de grafitização Acheson, o forno de grafitização em série interna, o forno de grafitização tipo caixa e o forno de grafitização contínuo. A análise específica é a seguinte:

Forno de grafitização Acheson

Como um equipamento tradicional e convencional, utiliza o princípio do aquecimento por resistência para elevar a temperatura a 2.800-3.000 °C, tornando-o adequado para a produção de grafite de alta pureza. Este tipo de forno apresenta uma estrutura simples e robusta. No entanto, possui desvantagens como um longo ciclo de produção, alto consumo de energia (aproximadamente 4.000-4.800 kWh/t) e baixa eficiência. Atualmente, empresas como a Putailai e a Shanshan ainda adotam amplamente essa tecnologia e melhoraram a eficiência energética otimizando a proporção de materiais de resistência e aprimorando a estrutura de isolamento.

Forno de grafitização em série interna

Este forno aquece diretamente através dos próprios eletrodos, eliminando a necessidade de materiais resistivos para gerar calor. Oferece vantagens como alta eficiência térmica, curto tempo de operação (apenas 1 a 2 horas durante a fase de alta temperatura) e consumo de energia relativamente baixo (aproximadamente 3.300 a 4.000 kWh/t). Os tipos de forno incluem os tipos I, U, W e flor de ameixa, sendo o tipo U o mais utilizado. Fábricas de carbono na Alemanha, nos Estados Unidos e no Japão adotaram essa tecnologia em larga escala para a produção de eletrodos de grafite de ultra-alta potência de grandes dimensões. No entanto, sua temperatura máxima (em torno de 2.800 °C) é ligeiramente inferior à do forno Acheson.

Forno de grafitização tipo caixa

Essa tecnologia emprega placas de carbono ou grafite para construir uma estrutura em forma de caixa, usando o próprio material como elemento de aquecimento por resistência em vez dos tradicionais materiais de resistência à base de coque. Ao otimizar a distribuição do campo térmico, reduz o consumo de energia. No entanto, enfrenta desafios como oxidação do material, baixa eficiência térmica e distribuição irregular de temperatura dentro do forno. Empresas como Hebei Kuntian e Shanshan Co., Ltd. detêm patentes relevantes e aprimoraram a consistência do produto melhorando a vedação da caixa e otimizando a curva de ativação.

Forno de grafitização contínua

Este forno permite a alimentação contínua de material, tratamento em alta temperatura (2.500-3.000 °C) e descarga de resfriamento. Oferece vantagens como alta eficiência de produção, baixo consumo de energia e alto grau de automação. O controle do gradiente de temperatura é obtido por meio de aquecimento por resistência (método de aquecimento externo) ou autoaquecimento do material (método de aquecimento interno). No entanto, o método de aquecimento interno é mais complexo de operar devido ao autoaquecimento e à movimentação do material. Empresas como a Kuntian e a BTR estão promovendo a industrialização dessa tecnologia, que deverá substituir os modos de produção intermitentes no futuro.

Tendências do setor e recomendações para seleção de equipamentos

• Otimização do consumo de energia: Fornos internos em série e do tipo caixa reduzem o consumo de energia minimizando o uso de materiais de resistência, enquanto fornos contínuos aumentam ainda mais a eficiência por meio da recuperação de calor, alinhando-se à demanda por produção de baixo custo em conformidade com as metas de neutralidade de carbono.
• Aumento da eficiência: Os fornos contínuos permitem a produção ininterrupta 24 horas por dia, com uma capacidade de linha única que chega a 10.000 toneladas, mais do que triplicando a produção dos equipamentos tradicionais. Isso os torna adequados para empresas de grande porte que produzem materiais para ânodos.
• Qualidade do produto: O forno Acheson continua sendo o preferido para a produção de grafite de alta qualidade devido à sua uniformidade de temperatura superior, enquanto o forno contínuo atende aos rigorosos requisitos de consistência dos materiais para baterias de energia por meio de um controle preciso de temperatura.
• Iteração tecnológica: Novos processos, como a grafitização por micro-ondas e a grafitização por plasma, estão em fase de pesquisa e desenvolvimento, com potencial para romper o limite de temperatura de 3.000 °C e reduzir ainda mais os tempos de processamento no futuro.