Með hraðri þróun nýrra orkugjafa um allan heim hefur eftirspurn eftir anóðuefnum fyrir litíumrafhlöður aukist verulega. Samkvæmt tölfræði hyggjast átta stærstu fyrirtækin í greininni, sem framleiða anóður fyrir litíumrafhlöður, auka framleiðslugetu sína í næstum eina milljón tonn árið 2021. Grafítvæðing hefur mest áhrif á vísitölu og kostnað anóðuefna. Grafítvæðingarbúnaður í Kína er af ýmsum gerðum, orkunotkun er mikil, mengunin mikil og sjálfvirknivæðingin lítil, sem takmarkar þróun grafítanóðuefna að vissu marki. Þetta er helsta vandamálið sem þarf að leysa tafarlaust í framleiðsluferli anóðuefna.
1. Núverandi staða og samanburður á neikvæðri grafítiseringarofni
1.1 Atchison neikvæður grafítunarofn
Í breyttri ofngerð, sem byggir á hefðbundnum grafítiseringarofni Aitcheson rafskautsins, er upprunalegi ofninn hlaðinn grafítdeiglu sem burðarefni neikvæðrar rafskautsefnis (deiglan er hlaðin kolsýrðu neikvæðu rafskautshráefni), ofnkjarninn er fylltur með hitaþolsefni, ytra lagið er fyllt með einangrunarefni og einangrun ofnveggja. Eftir rafvæðingu myndast hátt hitastig, 2800 ~ 3000 ℃, aðallega með upphitun viðnámsefnisins, og neikvæða efnið í deiglunni er hitað óbeint til að ná fram háhita steinblekningu neikvæða efnisins.
1.2. Innri hitamyndunarofn með röð grafítiseringar
Ofnlíkanið vísar til raðgrafítunarofns sem notaður er til framleiðslu á grafítrafskautum, og nokkrar rafskautsdeiglur (hlaðnar neikvæðu rafskautsefni) eru tengdar í röð langsum. Rafskautsdeiglan er bæði burðarefni og hitunareining, og straumurinn fer í gegnum rafskautsdeigluna til að mynda háan hita og hita beint innra neikvæða rafskautsefnið. GRAFITIÚRUNARferlið notar ekki viðnámsefni, sem einfaldar ferlið við hleðslu og bökun og dregur úr varmatapi viðnámsefnisins og sparar orkunotkun.
1.3 Grafítiseringarofn af gerðinni ristbox
Notkun númer 1 hefur aukist á undanförnum árum og aðalatriðið er að læra grafítiseringarofninn í röð Acheson og samtengdar tæknilegar eiginleikar grafítiseringarofnsins. Ofnkjarninn notar marga stykki af anóðuplötu sem kassauppbyggingu, sem færir efnið inn í katóðuna sem hráefni. Allar tengingar milli anóðuplötunnar eru fastar í gegnum raufar og hvert ílát er þétt með anóðuplötu úr sama efni. Súlan og anóðuplatan mynda saman hitunareininguna. Rafmagnið rennur í gegnum rafskaut ofnhaussins inn í hitunareininguna í ofnkjarnanum og háhitinn sem myndast hitar beint anóðuefnið í kassanum til að ná grafítiseringartilganginum.
1.4 Samanburður á þremur gerðum grafítunarofna
Innri hitunarofninn í röð grafítunar hitar efnið beint með því að hita hola grafít rafskautið. „Joule hitinn“ sem myndast af straumnum í gegnum rafskautsdeigluna er aðallega notaður til að hita efnið og deigluna. Hitunarhraðinn er mikill, hitastigsdreifingin er jöfn og varmanýtnin er hærri en hefðbundinn Atchison ofn með viðnámsefnishitun. Ristbox grafítunarofninn nýtir sér kosti innri hitunarofns í röð og notar forbökuð anóðuplötu með lægri kostnaði sem hitunareiningu. Í samanburði við raðgrafítunarofninn er hleðslugeta ristbox grafítunarofnsins meiri og orkunotkun á hverja vörueiningu minnkar í samræmi við það.
2. Þróunarstefna neikvæðrar grafítunarofns
2. 1 Hámarka uppbyggingu jaðarveggjarins
Eins og er er einangrunarlag margra grafítunarofna aðallega fyllt með kolsvörtu og jarðolíukóki. Þessi hluti einangrunarefnisins brennur við háan hita við framleiðslu og þarf því að skipta út eða bæta við sérstöku einangrunarefni í hvert skipti sem það er hleðst út. Þetta ferli er lélegt umhverfi og vinnuafl er mikið.
Það er hægt að íhuga að nota sérstakan hástyrktan og hitaþolinn sements- og múrsteinslím úr adobe-efni til að auka heildarstyrk veggsins, tryggja stöðugleika gegn aflögun í öllu ferlinu og þétta múrsteinssamskeytin, koma í veg fyrir að of mikið loft komist í gegnum sprungur og samskeyti í múrsteinsveggnum inn í ofninn og draga úr oxunartapi einangrunarefnisins og anóðuefnisins vegna bruna.
Í öðru lagi er sett upp heildarlausa einangrunarlagið sem hangir utan við ofnvegginn, svo sem með því að nota trefjaplötur úr hástyrk eða kalsíumsílikati, þar sem hitunarstigið gegnir áhrifaríku hlutverki í þéttingu og einangrun, og kalt stigið er auðvelt að fjarlægja til að kæla hratt; í þriðja lagi er loftræstirásin sett í botn ofnsins og ofnveggsins. Loftræstingarrásin notar forsmíðaða grindarmúrsteinsbyggingu með kvenkyns opi beltisins, en styður við háhita sementsmúrverkið og tekur mið af nauðungarkælingu í köldu ástandi.
2. 2 Hámarka aflgjafakúrfuna með tölulegri hermun
Eins og er er aflgjafakúrfan fyrir grafítiseringarofn með neikvæðri rafskaut gerð samkvæmt reynslu og grafítiseringarferlið er stillt handvirkt hvenær sem er í samræmi við hitastig og ástand ofnsins og enginn sameiginlegur staðall er til. Með því að hámarka hitunarkúrfuna er augljóslega hægt að draga úr orkunotkunarvísitölunni og tryggja örugga notkun ofnsins. TÖLULEGA LÍKAN AF NÁLARJÖFNUN ÆTTI AÐ VERA ÁFRAMLEITT með vísindalegum hætti í samræmi við ýmis jaðarskilyrði og eðlisfræðilegar breytur og greina ætti sambandið milli straums, spennu, heildarafls og hitastigsdreifingar þversniðsins í grafítiseringarferlinu til að móta viðeigandi hitunarkúrfu og aðlaga hana stöðugt í raunverulegri notkun. Til dæmis á fyrstu stigum aflgjafar er notuð mikil aflgjöf, síðan er aflið dregið hratt úr og síðan hægt hækkað, aflið dregið úr og síðan aflið dregið úr þar til aflið er lokið.
2. 3 Lengja líftíma deiglunnar og hitunarhlutans
Auk orkunotkunar hefur líftími deiglunnar og hitarans einnig bein áhrif á kostnað við neikvæða grafítmyndun. Fyrir grafítdeiglur og grafíthitunareiningar er hægt að nota framleiðslustjórnunarkerfi fyrir álagningu, sanngjarna stjórnun á hitunar- og kælihraða, sjálfvirka framleiðslulínu deiglunnar, styrkja þéttingu til að koma í veg fyrir oxun og aðrar ráðstafanir til að auka endurvinnslutíma deiglunnar, sem dregur á áhrifaríkan hátt úr kostnaði við grafítblekun. Auk ofangreindra ráðstafana er einnig hægt að nota hitunarplötuna í grafítmyndunarofni með ristkassa sem hitunarefni fyrir forbökuð anóða, rafskaut eða fast kolefnisefni með mikilli viðnámsþol til að spara grafítmyndunarkostnað.
2.4 Reykgasstjórnun og nýting úrgangshita
Útblástursgasið sem myndast við grafítmyndun kemur aðallega frá rokgjörnum efnum og brunaafurðum anóðuefna, yfirborðsbrennslu kolefnis, loftleka og svo framvegis. Í upphafi ræsingar ofnsins sleppur mikið magn af rokgjörnum efnum og ryki út, umhverfi verkstæðisins er slæmt og flest fyrirtæki hafa ekki árangursríkar meðhöndlunaraðgerðir. Þetta er stærsta vandamálið sem hefur áhrif á vinnuvernd og öryggi rekstraraðila í framleiðslu neikvæðra rafskauta. Leggja þarf meiri áherslu á að huga að skilvirkri söfnun og meðhöndlun útblásturs og ryks í verkstæðum og gera ætti hæfilegar loftræstiaðgerðir til að lækka hitastig verkstæðisins og bæta vinnuumhverfi grafítmyndunarverkstæðisins.
Eftir að reykgasið hefur verið safnað í gegnum reykrörið og inn í brennsluhólfið með blönduðum brennslugasi, fjarlægt mest af tjöru og ryki í reykgasinu, er gert ráð fyrir að hitastig reykgassins í brennsluhólfinu sé yfir 800°C og að hægt sé að endurheimta úrgangshita reykgassins í gegnum úrgangsgufukatla eða skeljarhitaskipti. Einnig er hægt að nota RTO-brennslutækni sem notuð er við kolefnisreykmeðhöndlun á asfalti til viðmiðunar og hita reykgasið úr asfalti upp í 850 ~ 900°C. Með varmageymslubrennslu oxast asfaltið og rokgjörn efni og önnur fjölhringa arómatísk kolvetni í reykgasinu og brotna að lokum niður í CO2 og H2O og skilvirk hreinsunarhagkvæmni getur náð yfir 99%. Kerfið hefur stöðugan rekstur og háan rekstrarhraða.
2. 5 Lóðrétt samfelld neikvæð grafítunarofn
Ofangreindar gerðir grafítunarofna eru aðal uppbygging ofnanna fyrir framleiðslu á anóðuefni í Kína. Sameiginlegir punktar eru reglubundin, slitrótt framleiðsla, lág hitanýtni, álag byggist aðallega á handvirkri notkun og sjálfvirkni er ekki mikil. Svipaðan lóðréttan, samfelldan, neikvæðan grafítunarofn er hægt að þróa með því að vísa til líkansins af jarðolíukoksbrennsluofni og báxítbrennsluofni. Viðnámsbogi er notaður sem háhitagjafi, efnið er stöðugt losað með eigin þyngdarafli og hefðbundin vatnskæling eða gaskæling er notuð til að kæla háhitaefnið í útrásarsvæðinu og loftknúið duftflutningskerfi er notað til að losa og fæða efnið út fyrir ofninn. OFNGERÐIN getur framkvæmt samfellda framleiðslu, án þess að varmageymslutapi ofnhússins sé horft fram hjá, þannig að hitanýtnin batnar verulega, afköst og orkunotkun eru augljós og sjálfvirkni er hægt að ná að fullu. Helstu vandamálin sem þarf að leysa eru fljótandi eðli duftsins, einsleitni grafítmyndunar, öryggi, hitastigseftirlit og kæling o.s.frv. Talið er að með farsælli þróun ofnsins til að auka iðnaðarframleiðslu muni það hrinda af stað byltingu á sviði grafítmyndunar með neikvæðri rafskauti.
3. hnútamálið
Efnafræðileg ferli grafítvinnslu er stærsta vandamálið sem hrjáir framleiðendur anóðuefna fyrir litíumrafhlöður. Helsta ástæðan er sú að enn eru nokkur vandamál í orkunotkun, kostnaði, umhverfisvernd, sjálfvirkni, öryggi og öðrum þáttum sem tengjast víðtækum reglubundnum grafítvinnsluofnum. Framtíðarþróun iðnaðarins er í átt að þróun fullkomlega sjálfvirkra og skipulagðra samfelldra framleiðsluofna með losun og stuðningi við þroskaða og áreiðanlega hjálparvinnsluaðstöðu. Á þeim tíma munu grafítvinnsluvandamálin sem hrjá fyrirtæki batna verulega og iðnaðurinn mun ganga inn í tímabil stöðugrar þróunar, sem eykur hraða þróun nýrra orkutengdra iðnaðar.
Birtingartími: 19. ágúst 2022