जगभरात नवीन ऊर्जा वाहनांच्या जलद विकासासह, लिथियम बॅटरी एनोड मटेरियलची बाजारपेठेतील मागणी लक्षणीयरीत्या वाढली आहे. आकडेवारीनुसार, २०२१ मध्ये, उद्योगातील शीर्ष आठ लिथियम बॅटरी एनोड एंटरप्रायझेस त्यांची उत्पादन क्षमता जवळजवळ दहा लाख टनांपर्यंत वाढवण्याची योजना आखत आहेत. ग्राफिटायझेशनचा एनोड मटेरियलच्या निर्देशांकावर आणि किमतीवर सर्वात जास्त परिणाम होतो. चीनमधील ग्राफिटायझेशन उपकरणांमध्ये अनेक प्रकार आहेत, उच्च ऊर्जा वापर, जास्त प्रदूषण आणि कमी प्रमाणात ऑटोमेशन, ज्यामुळे ग्रेफाइट एनोड मटेरियलचा विकास काही प्रमाणात मर्यादित होतो. एनोड मटेरियलच्या उत्पादन प्रक्रियेत ही मुख्य समस्या आहे जी तातडीने सोडवली पाहिजे.
१. सध्याची परिस्थिती आणि नकारात्मक ग्राफिटायझेशन फर्नेसची तुलना
१.१ अ‍ॅचिसन निगेटिव्ह ग्राफिटायझेशन फर्नेस
पारंपारिक इलेक्ट्रोड आयचेसन फर्नेस ग्राफिटायझेशन फर्नेसवर आधारित सुधारित फर्नेस प्रकारात, मूळ फर्नेसमध्ये नकारात्मक इलेक्ट्रोड मटेरियलचा वाहक म्हणून ग्रेफाइट क्रूसिबल भरलेला असतो (क्रूसिबल कार्बनाइज्ड निगेटिव्ह इलेक्ट्रोड कच्च्या मालाने भरलेला असतो), फर्नेस कोर हीटिंग रेझिस्टन्स मटेरियलने भरलेला असतो, बाह्य थर इन्सुलेशन मटेरियल आणि फर्नेस वॉल इन्सुलेशनने भरलेला असतो. विद्युतीकरणानंतर, मुख्यतः रेझिस्टर मटेरियल गरम केल्याने २८०० ~ ३०००℃ चे उच्च तापमान निर्माण होते आणि क्रूसिबलमधील निगेटिव्ह मटेरियल अप्रत्यक्षपणे गरम केले जाते जेणेकरून निगेटिव्ह मटेरियलचा उच्च तापमानाचा दगडी इंकिंग साध्य होईल.
१.२. अंतर्गत उष्णता मालिका ग्राफिटायझेशन भट्टी
हे फर्नेस मॉडेल ग्रेफाइट इलेक्ट्रोडच्या उत्पादनासाठी वापरल्या जाणाऱ्या सिरीयल ग्राफिटायझेशन फर्नेसचा संदर्भ देते आणि अनेक इलेक्ट्रोड क्रूसिबल (ऋणात्मक इलेक्ट्रोड मटेरियलने भरलेले) रेखांशाने मालिकेत जोडलेले असतात. इलेक्ट्रोड क्रूसिबल एक वाहक आणि हीटिंग बॉडी दोन्ही आहे आणि विद्युत प्रवाह इलेक्ट्रोड क्रूसिबलमधून जातो ज्यामुळे उच्च तापमान निर्माण होते आणि अंतर्गत नकारात्मक इलेक्ट्रोड मटेरियल थेट गरम होते. ग्राफिटायझेशन प्रक्रियेत रेझिस्टन्स मटेरियलचा वापर केला जात नाही, ज्यामुळे लोडिंग आणि बेकिंगची प्रक्रिया सुलभ होते आणि रेझिस्टन्स मटेरियलचे उष्णता साठवणूक नुकसान कमी होते, ज्यामुळे वीज वापरात बचत होते.
१.३ ग्रिड बॉक्स प्रकार ग्राफिटायझेशन भट्टी
अलिकडच्या वर्षांत नंबर १ चा वापर वाढत आहे, मुख्य म्हणजे शिकलेली मालिका अ‍ॅचेसन ग्राफिटायझेशन फर्नेस आणि ग्राफिटायझिंग फर्नेसची एकत्रित तंत्रज्ञान वैशिष्ट्ये, एनोड प्लेट ग्रिड मटेरियल बॉक्स स्ट्रक्चरचे अनेक तुकडे वापरण्याचा फर्नेस कोर, कच्च्या मालातील कॅथोडमध्ये मटेरियल, एनोड प्लेट कॉलममधील सर्व स्लॉटेड कनेक्शनद्वारे निश्चित केले जाते, प्रत्येक कंटेनर, त्याच मटेरियलसह एनोड प्लेट सीलचा वापर. मटेरियल बॉक्स स्ट्रक्चरचा कॉलम आणि एनोड प्लेट एकत्रितपणे हीटिंग बॉडी बनवतात. फर्नेस हेडच्या इलेक्ट्रोडमधून वीज फर्नेस कोरच्या हीटिंग बॉडीमध्ये वाहते आणि निर्माण होणारे उच्च तापमान ग्राफिटायझेशनचा उद्देश साध्य करण्यासाठी बॉक्समधील एनोड मटेरियलला थेट गरम करते.
१.४ तीन ग्राफिटायझेशन फर्नेस प्रकारांची तुलना
अंतर्गत उष्णता मालिका ग्राफिटायझेशन भट्टी म्हणजे पोकळ ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड गरम करून सामग्री थेट गरम करणे. इलेक्ट्रोड क्रूसिबलमधून विद्युत प्रवाहाद्वारे तयार होणारी "जूल उष्णता" बहुतेकदा सामग्री आणि क्रूसिबल गरम करण्यासाठी वापरली जाते. गरम करण्याची गती जलद आहे, तापमान वितरण एकसारखे आहे आणि प्रतिरोधक सामग्री गरम करणाऱ्या पारंपारिक अ‍ॅचिसन भट्टीपेक्षा थर्मल कार्यक्षमता जास्त आहे. ग्रिड-बॉक्स ग्राफिटायझेशन भट्टी अंतर्गत उष्णता सिरीयल ग्राफिटायझेशन भट्टीच्या फायद्यांवर आधारित आहे आणि हीटिंग बॉडी म्हणून कमी किमतीसह प्री-बेक्ड एनोड प्लेटचा अवलंब करते. सिरीयल ग्राफिटायझेशन भट्टीच्या तुलनेत, ग्रिड-बॉक्स ग्राफिटायझेशन भट्टीची लोडिंग क्षमता जास्त आहे आणि प्रति युनिट उत्पादन वीज वापर त्यानुसार कमी केला जातो.
२. नकारात्मक ग्राफिटायझेशन फर्नेसची विकास दिशा
२. १ परिमिती भिंतीची रचना ऑप्टिमाइझ करा
सध्या, अनेक ग्राफिटायझेशन फर्नेसचा थर्मल इन्सुलेशन थर प्रामुख्याने कार्बन ब्लॅक आणि पेट्रोलियम कोकने भरलेला असतो. उच्च तापमानाच्या ऑक्सिडेशनच्या उत्पादनादरम्यान इन्सुलेशन मटेरियलचा हा भाग बर्न होतो, प्रत्येक वेळी लोडिंग करताना विशेष इन्सुलेशन मटेरियल बदलण्याची किंवा पूरक करण्याची गरज असते, खराब वातावरणाची प्रक्रिया बदलणे, उच्च श्रम तीव्रता.
विशेष उच्च शक्ती आणि उच्च तापमान सिमेंट चिनाई भिंतीवरील स्टिक अॅडोब वापरणे, एकूण ताकद वाढवणे, संपूर्ण ऑपरेशन सायकलमध्ये भिंतीची विकृतीमध्ये स्थिरता सुनिश्चित करणे, त्याच वेळी विटांचे शिवण सील करणे, जास्त हवा रोखणे, विटांच्या भिंतीतील भेगा आणि भट्टीत सांधे जाळणे, इन्सुलेट सामग्री आणि एनोड सामग्रीचे ऑक्सिडेशन बर्निंग नुकसान कमी करणे;
दुसरे म्हणजे भट्टीच्या भिंतीच्या बाहेर लटकणारा एकूण बल्क मोबाईल इन्सुलेशन थर बसवणे, जसे की उच्च-शक्तीचा फायबरबोर्ड किंवा कॅल्शियम सिलिकेट बोर्ड वापरणे, हीटिंग स्टेज प्रभावी सीलिंग आणि इन्सुलेशनची भूमिका बजावते, जलद थंड होण्यासाठी कोल्ड स्टेज काढणे सोयीस्कर आहे; तिसरे, वेंटिलेशन चॅनेल भट्टीच्या तळाशी आणि भट्टीच्या भिंतीवर सेट केले आहे. वेंटिलेशन चॅनेल उच्च-तापमानाच्या सिमेंट दगडी बांधकामाला आधार देत असताना आणि थंड टप्प्यात सक्तीने वेंटिलेशन कूलिंगचा विचार करून बेल्टच्या मादी तोंडासह प्रीफेब्रिकेटेड जाळीच्या विटांच्या संरचनेचा अवलंब करते.
२. २ संख्यात्मक सिम्युलेशनद्वारे वीज पुरवठा वक्र ऑप्टिमाइझ करा
सध्या, नकारात्मक इलेक्ट्रोड ग्राफिटायझेशन फर्नेसचा पॉवर सप्लाय वक्र अनुभवानुसार बनवला जातो आणि ग्राफिटायझेशन प्रक्रिया तापमान आणि भट्टीच्या स्थितीनुसार कधीही मॅन्युअली समायोजित केली जाते आणि कोणतेही एकीकृत मानक नाही. हीटिंग वक्र ऑप्टिमायझेशन केल्याने वीज वापर निर्देशांक कमी होऊ शकतो आणि भट्टीचे सुरक्षित ऑपरेशन सुनिश्चित केले जाऊ शकते. सुई संरेखनाचे संख्यात्मक मॉडेल विविध सीमा परिस्थिती आणि भौतिक पॅरामीटर्सनुसार वैज्ञानिक मार्गांनी स्थापित केले पाहिजे आणि ग्राफिटायझेशन प्रक्रियेतील करंट, व्होल्टेज, एकूण पॉवर आणि क्रॉस सेक्शनचे तापमान वितरण यांच्यातील संबंधांचे विश्लेषण केले पाहिजे, जेणेकरून योग्य हीटिंग वक्र तयार करता येईल आणि प्रत्यक्ष ऑपरेशनमध्ये ते सतत समायोजित करता येईल. जसे की पॉवर ट्रान्समिशनच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात उच्च पॉवर ट्रान्समिशनचा वापर केला जातो, नंतर त्वरीत पॉवर कमी करा आणि नंतर हळूहळू वाढवा, पॉवर आणि नंतर पॉवर संपेपर्यंत पॉवर कमी करा.
२. ३ क्रूसिबल आणि हीटिंग बॉडीचे सेवा आयुष्य वाढवा
वीज वापराव्यतिरिक्त, क्रूसिबल आणि हीटरचे आयुष्य देखील नकारात्मक ग्राफिटायझेशनची किंमत थेट ठरवते. ग्रेफाइट क्रूसिबल आणि ग्रेफाइट हीटिंग बॉडीसाठी, लोडिंग आउटची उत्पादन व्यवस्थापन प्रणाली, हीटिंग आणि कूलिंग रेटचे वाजवी नियंत्रण, स्वयंचलित क्रूसिबल उत्पादन लाइन, ऑक्सिडेशन रोखण्यासाठी सीलिंग मजबूत करणे आणि क्रूसिबल रीसायकलिंग वेळा वाढवण्यासाठी इतर उपाय, ग्रेफाइट इंकिंगची किंमत प्रभावीपणे कमी करतात. वरील उपायांव्यतिरिक्त, ग्रिड बॉक्स ग्राफिटायझेशन फर्नेसची हीटिंग प्लेट ग्राफिटायझेशन खर्च वाचवण्यासाठी प्री-बेक्ड एनोड, इलेक्ट्रोड किंवा उच्च प्रतिरोधकतेसह स्थिर कार्बोनेशियस मटेरियलच्या हीटिंग मटेरियल म्हणून देखील वापरली जाऊ शकते.
२.४ फ्लू गॅस नियंत्रण आणि कचरा उष्णता वापर
ग्राफिटायझेशन दरम्यान निर्माण होणारा फ्लू गॅस प्रामुख्याने एनोड मटेरियलच्या अस्थिर आणि ज्वलन उत्पादनांमधून येतो, पृष्ठभागावरील कार्बन जळणे, हवेची गळती इत्यादी. भट्टी सुरू होण्याच्या सुरुवातीला, अस्थिर आणि धूळ मोठ्या प्रमाणात बाहेर पडतात, कार्यशाळेचे वातावरण खराब असते, बहुतेक उद्योगांमध्ये प्रभावी उपचार उपाय नसतात, नकारात्मक इलेक्ट्रोड उत्पादनात ऑपरेटरच्या व्यावसायिक आरोग्य आणि सुरक्षिततेवर परिणाम करणारी ही सर्वात मोठी समस्या आहे. कार्यशाळेत फ्लू गॅस आणि धूळ यांचे प्रभावी संकलन आणि व्यवस्थापन व्यापकपणे विचारात घेण्यासाठी अधिक प्रयत्न केले पाहिजेत आणि कार्यशाळेचे तापमान कमी करण्यासाठी आणि ग्राफिटायझेशन कार्यशाळेच्या कार्य वातावरणात सुधारणा करण्यासाठी वाजवी वायुवीजन उपाय केले पाहिजेत.
फ्लू गॅस फ्लूद्वारे ज्वलन कक्षात मिश्रित ज्वलनात गोळा केल्यानंतर, फ्लू गॅसमधील बहुतेक टार आणि धूळ काढून टाकल्यानंतर, ज्वलन कक्षात फ्लू गॅसचे तापमान 800℃ पेक्षा जास्त असणे अपेक्षित आहे आणि फ्लू गॅसची कचरा उष्णता कचरा उष्णता स्टीम बॉयलर किंवा शेल हीट एक्सचेंजरद्वारे पुनर्प्राप्त केली जाऊ शकते. कार्बन डांबर धुराच्या उपचारात वापरल्या जाणाऱ्या RTO इन्सिनरेशन तंत्रज्ञानाचा वापर संदर्भासाठी देखील केला जाऊ शकतो आणि डांबर फ्लू गॅस 850 ~ 900℃ पर्यंत गरम केला जातो. उष्णता साठवण ज्वलनाद्वारे, फ्लू गॅसमधील डांबर आणि अस्थिर घटक आणि इतर पॉलीसायक्लिक सुगंधी हायड्रोकार्बन्स ऑक्सिडायझ केले जातात आणि शेवटी CO2 आणि H2O मध्ये विघटित होतात आणि प्रभावी शुद्धीकरण कार्यक्षमता 99% पेक्षा जास्त पोहोचू शकते. सिस्टममध्ये स्थिर ऑपरेशन आणि उच्च ऑपरेशन दर आहे.
२. ५ उभ्या सतत नकारात्मक ग्राफिटायझेशन भट्टी
वर उल्लेख केलेल्या अनेक प्रकारच्या ग्राफिटायझेशन फर्नेस ही चीनमधील एनोड मटेरियल उत्पादनाची मुख्य भट्टी रचना आहे, सामान्य मुद्दा म्हणजे नियतकालिक अधूनमधून उत्पादन, कमी थर्मल कार्यक्षमता, लोडिंग आउट प्रामुख्याने मॅन्युअल ऑपरेशनवर अवलंबून असते, ऑटोमेशनची डिग्री जास्त नसते. पेट्रोलियम कोक कॅल्सीनेशन फर्नेस आणि बॉक्साईट कॅल्सीनेशन शाफ्ट फर्नेसच्या मॉडेलचा संदर्भ देऊन समान उभ्या सतत नकारात्मक ग्राफिटायझेशन फर्नेस विकसित केले जाऊ शकते. उच्च तापमान उष्णता स्त्रोत म्हणून प्रतिरोधक ARC IS वापरला जातो, सामग्री सतत स्वतःच्या गुरुत्वाकर्षणाने डिस्चार्ज केली जाते आणि पारंपारिक वॉटर कूलिंग किंवा गॅसिफिकेशन कूलिंग स्ट्रक्चरचा वापर आउटलेट क्षेत्रातील उच्च तापमान सामग्री थंड करण्यासाठी केला जातो आणि पावडर न्यूमॅटिक कन्व्हेइंग सिस्टमचा वापर भट्टीच्या बाहेरील सामग्री डिस्चार्ज आणि फीड करण्यासाठी केला जातो. FURNACE प्रकार सतत उत्पादन साध्य करू शकतो, भट्टीच्या शरीरातील उष्णता साठवणूक नुकसान दुर्लक्षित केले जाऊ शकते, म्हणून थर्मल कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या सुधारली जाते, आउटपुट आणि ऊर्जा वापराचे फायदे स्पष्ट आहेत आणि पूर्ण स्वयंचलित ऑपरेशन पूर्णपणे साकार केले जाऊ शकते. पावडरची तरलता, ग्राफिटायझेशन डिग्रीची एकसमानता, सुरक्षितता, तापमान निरीक्षण आणि थंडपणा इत्यादी मुख्य समस्या सोडवायच्या आहेत. औद्योगिक उत्पादन वाढवण्यासाठी भट्टीच्या यशस्वी विकासामुळे, ते नकारात्मक इलेक्ट्रोड ग्राफिटायझेशनच्या क्षेत्रात क्रांती घडवून आणेल असे मानले जाते.
३ गाठीची भाषा
लिथियम बॅटरी एनोड मटेरियल उत्पादकांना भेडसावणारी सर्वात मोठी समस्या म्हणजे ग्रेफाइट रासायनिक प्रक्रिया. याचे मूलभूत कारण म्हणजे वीज वापर, खर्च, पर्यावरण संरक्षण, ऑटोमेशन डिग्री, सुरक्षितता आणि मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जाणाऱ्या नियतकालिक ग्राफिटायझेशन फर्नेसच्या इतर पैलूंमध्ये अजूनही काही समस्या आहेत. उद्योगाचा भविष्यातील कल पूर्णपणे स्वयंचलित आणि संघटित उत्सर्जन सतत उत्पादन भट्टी संरचना विकसित करण्याकडे आणि परिपक्व आणि विश्वासार्ह सहाय्यक प्रक्रिया सुविधांना समर्थन देण्याकडे आहे. त्या वेळी, उद्योगांना त्रास देणाऱ्या ग्राफिटायझेशन समस्यांमध्ये लक्षणीय सुधारणा होईल आणि उद्योग स्थिर विकासाच्या काळात प्रवेश करेल, ज्यामुळे नवीन ऊर्जा-संबंधित उद्योगांचा जलद विकास होईल.
पोस्ट वेळ: ऑगस्ट-१९-२०२२