Mundu osoko energia-ibilgailu berrien garapen azkarrarekin, litiozko baterien anodo materialen merkatu-eskaria nabarmen handitu da. Estatistiken arabera, 2021ean, industriako zortzi litiozko baterien anodo enpresa nagusiek beren ekoizpen-ahalmena ia milioi bat tonaraino handitzea aurreikusten dute. Grafitizazioak du eragin handiena anodo materialen indizean eta kostuan. Txinako grafitizazio-ekipoek mota asko dituzte, energia-kontsumo handia, kutsadura handia eta automatizazio-maila baxua dute, eta horrek grafitozko anodo materialen garapena neurri batean mugatzen du. Anodo materialen ekoizpen-prozesuan premiaz konpondu beharreko arazo nagusia da.
1. Grafitizazio negatiboko labearen egungo egoera eta alderaketa
1.1 Atchison grafitizazio negatiboko labea
Aitcheson labeko grafitizazio-labe tradizionalean oinarritutako labe mota aldatuan, jatorrizko labea grafitozko gurutzaduraz kargatzen da elektrodo negatiboen materialaren euskarri gisa (gurutzadura karbonizatutako elektrodo negatiboen lehengaiz kargatzen da), labearen nukleoa berotzeko erresistentzia-materialez betetzen da, kanpoko geruza isolamendu-materialez eta labearen hormaren isolamenduz betetzen da. Elektrifikazioaren ondoren, 2800 ~ 3000 ℃-ko tenperatura altua sortzen da batez ere erresistentzia-materiala berotuz, eta gurutzadurako material negatiboa zeharka berotzen da material negatiboaren tenperatura altuko harri-tintaketa lortzeko.
1.2. Barne-bero serieko grafitizazio-labea
Labearen eredua grafito elektrodoak ekoizteko erabiltzen den serieko grafitizazio labearen erreferentzia da, eta hainbat elektrodo-gurutzadura (elektrodo negatiboko materialarekin kargatuta) seriean luzetarako konektatuta daude. Elektrodo-gurutzadura garraiatzailea eta berogailu-gorputz bat da aldi berean, eta korrontea elektrodo-gurutzaduratik igarotzen da tenperatura altua sortzeko eta barneko elektrodo negatiboko materiala zuzenean berotzeko. GRAFIKazio-prozesuak ez du erresistentzia-materialik erabiltzen, kargatzeko eta labekatzeko prozesu-eragiketa sinplifikatuz eta erresistentzia-materialaren bero-biltegiratze galera murriztuz, energia-kontsumoa aurreztuz.
1.3 Sareta-kutxa motako grafitizazio-labea
Azken urteotan 1. zenbakiko aplikazioa gero eta gehiago ari da gertatzen, eta grafitizazio-labeen ezaugarri nagusiak Acheson serieko grafitizazio-labeak eta kateatutako teknologiak dira. Labearen nukleoak anodo-plaka sare-materialaren kaxa-egitura anitz erabiltzen ditu, materiala katodoan sartzen da lehengaian, anodo-plaka zutabearen arteko konexio zirrikitu guztien bidez finkatuta dago, eta ontzi bakoitzean, material berdinarekin zigilatutako anodo-plaka bat erabiltzen da. Zutabeak eta anodo-plakak material-kutxaren egiturak berogailu-gorputza osatzen dute. Elektrizitatea labearen buruaren elektrodoaren bidez labearen nukleoaren berogailu-gorputzera igarotzen da, eta sortutako tenperatura altuak zuzenean berotzen du kaxako anodo-materiala grafitizazioaren helburua lortzeko.
1.4 Hiru grafitizazio-labe motaren konparaketa
Barne-bero serieko grafitizazio-labeak materiala zuzenean berotzen du grafitozko elektrodo hutsa berotuz. Elektrodo-gurutzearen bidezko korronteak sortutako "Joule beroa" gehienbat materiala eta gurutzea berotzeko erabiltzen da. Berotze-abiadura azkarra da, tenperaturaren banaketa uniformea da eta eraginkortasun termikoa handiagoa da erresistentzia-materialaren berokuntza duen Atchison labe tradizionala baino. Sareta-kutxako grafitizazio-labeak barne-bero serieko grafitizazio-labearen abantailak erabiltzen ditu, eta kostu txikiagoa duen aurrez egositako anodo-plaka erabiltzen du berogailu gisa. Serieko grafitizazio-labearekin alderatuta, sare-kutxako grafitizazio-labearen karga-ahalmena handiagoa da, eta produktu unitateko energia-kontsumoa murrizten da horren arabera.
2. Grafitizazio negatiboko labearen garapen-norabidea
2. 1 Perimetroko hormaren egitura optimizatu
Gaur egun, hainbat grafitizazio-labeetako isolamendu termiko-geruza batez ere karbon beltzez eta petrolio-kokeaz betetzen da. Isolamendu-materialaren zati hau tenperatura altuan oxidatzen da ekoizpenean, eta karga bakoitzean isolamendu-material berezi bat ordezkatu edo osatu behar da, ingurune txarrean eta lan-intentsitate handian ordezkatzeko prozesuan.
Kontuan har daiteke erresistentzia handiko eta tenperatura altuko zementuzko harlangaitzezko horma-makila berezia erabiltzea, erresistentzia orokorra hobetzeko, hormaren funtzionamendu-ziklo osoan deformazioan egonkortasuna bermatzeko, adreilu-josturak zigilatzeko aldi berean, adreilu-hormaren pitzaduren eta juntura-tartearen bidez labean gehiegizko airea sartzea saihesteko, isolatzaile-materialaren eta anodo-materialen oxidazio-errekuntza-galera murrizteko;
Bigarrena, labearen hormaren kanpoaldean zintzilik dagoen isolamendu geruza mugikorra instalatzea da, hala nola, erresistentzia handiko zuntz-ohola edo kaltzio silikatozko ohola erabiliz, berotze-etapak zigilatze- eta isolamendu-eginkizun eraginkorra betetzen du, eta hotzeko etapa komenigarria da kentzea hozte azkarra lortzeko; Hirugarrena, aireztapen-kanala labearen behealdean eta labearen hormaren aldean kokatzen da. Aireztapen-kanalak aurrefabrikatutako sare-adreiluzko egitura hartzen du gerrikoaren aho emearekin, tenperatura altuko zementuzko harlandua eusten duen bitartean, eta fase hotzean behartutako aireztapen-hoztea kontuan hartuta.
2. 2 Energia-horniduraren kurba optimizatu simulazio numerikoaren bidez
Gaur egun, elektrodo negatiboko grafitizazio-labearen potentzia-horniduraren kurba esperientziaren arabera egiten da, eta grafitizazio-prozesua eskuz doitzen da edozein unetan tenperaturaren eta labearen egoeraren arabera, eta ez dago estandar bateraturik. Berokuntza-kurba optimizatzeak energia-kontsumoaren indizea murriztu eta labearen funtzionamendu segurua berma dezake. Orratz-lerrokaduraren EREDU ZENBAKIKOA bide zientifikoen bidez EZARRI BEHAR DA, hainbat muga-baldintza eta parametro fisikoren arabera, eta grafitizazio-prozesuan korrontearen, tentsioaren, potentzia osoaren eta zeharkako sekzioaren tenperatura-banaketaren arteko erlazioa aztertu behar da, berokuntza-kurba egokia formulatzeko eta etengabe doitzeko benetako funtzionamenduan. Adibidez, potentzia-transmisioaren hasierako fasean potentzia handiko transmisioa erabiltzen da, gero potentzia azkar murriztu eta gero poliki igo, potentzia eta gero potentzia murriztu potentzia amaitu arte.
2. 3 Luzatu gurutzaduraren eta berogailuaren bizitza erabilgarria
Energia-kontsumoaz gain, gurutzaren eta berogailuaren bizitzak ere zuzenean zehazten du grafitizazio negatiboaren kostua. Grafitozko gurutzaren eta grafitozko berogailu-gorputzaren kasuan, kargatzeko ekoizpen-kudeaketa sistemak, berotze- eta hozte-tasaren kontrol arrazoizkoa, gurutzaren ekoizpen-lerro automatikoak, oxidazioa saihesteko zigilatzea indartzeak eta gurutzaren birziklatze-denborak handitzeko beste neurri batzuek grafito-tintaren kostua eraginkortasunez murrizten dute. Goiko neurriez gain, sare-kaxako grafitizazio-labearen berogailu-plaka ere erabil daiteke aurrez egositako anodo, elektrodo edo erresistentzia handiko material karboniko finkoaren berogailu-material gisa, grafitizazio-kostua aurrezteko.
2.4 Kearen kontrola eta hondakin-beroaren erabilera
Grafitizazioan sortutako ke-gasak batez ere anodo materialen lurrunkor eta errekuntza-produktuetatik, gainazaleko karbonoaren errekuntzatik, aire-ihesetatik eta abarretatik datoz. Labea abiaraztean, lurrunkor eta hauts kopuru handia ihes egiten dute, tailerreko ingurunea eskasa da, enpresa gehienek ez dute tratamendu-neurri eraginkorrik, eta hori da elektrodo negatiboen ekoizpenean diharduten operadoreen laneko osasunean eta segurtasunean eragiten duen arazorik handiena. Ahalegin gehiago egin beharko lirateke tailerreko ke-gasen eta hautsaren bilketa eta kudeaketa eraginkorra modu integralean aztertzeko, eta aireztapen-neurri arrazoizkoak hartu beharko lirateke tailerreko tenperatura murrizteko eta grafitizazio-tailerreko lan-ingurunea hobetzeko.
Ke-gasak tximiniaren bidez errekuntza-ganberara bildu ondoren, errekuntza-gasetan dagoen alkitrana eta hauts gehiena kenduz, errekuntza-ganberako ke-gasaren tenperatura 800 ℃-tik gorakoa izatea espero da, eta ke-gasaren hondakin-beroa hondakin-bero lurrun-galdara edo bero-trukagailuaren bidez berreskuratu daiteke. Karbono-asfaltoaren kearen tratamenduan erabiltzen den RTO errausketa-teknologia ere erabil daiteke erreferentzia gisa, eta asfalto-ke-gasak 850 ~ 900 ℃-ra berotzen dira. Bero-biltegiratze bidezko errekuntzaren bidez, ke-gasetan dauden asfaltoa eta osagai lurrunkorrak eta beste hidrokarburo aromatiko poliziklikoak oxidatzen dira eta azkenean CO2 eta H2O bihurtzen dira, eta arazketa-eraginkortasun eraginkorra % 99tik gorakoa izan daiteke. Sistemak funtzionamendu egonkorra eta funtzionamendu-tasa handia ditu.
2. 5 Grafitizazio-labe negatibo jarraitu bertikala
Aipatutako grafitizazio-labe mota desberdinak dira Txinan anodo materiala ekoizteko labe-egitura nagusiak, puntu komuna aldizkako ekoizpen tartekatua, eraginkortasun termiko baxua, kargatzea batez ere eskuzko funtzionamenduan oinarritzen dena, eta automatizazio-maila ez dela altua. Antzeko grafitizazio-labe negatibo jarraitu bertikal bat garatu daiteke petrolio-kokearen kalsinazio-labearen eta bauxita kalsinazio-ardatz-labearen eredua erreferentziatzat hartuta. Erresistentzia ARK erabiltzen da tenperatura altuko bero-iturri gisa, materiala etengabe isurtzen da bere grabitatearen bidez, eta ohiko ur-hozte edo gasifikazio-hozte egitura erabiltzen da irteera-eremuko tenperatura altuko materiala hozteko, eta hauts-garraio pneumatikoko sistema erabiltzen da materiala labetik kanpora botatzeko eta elikatzeko. LABE motak ekoizpen jarraitua lor dezake, labearen gorputzaren bero-biltegiratze galera alde batera utzi daiteke, beraz, eraginkortasun termikoa nabarmen hobetzen da, irteera eta energia-kontsumoaren abantailak nabariak dira, eta funtzionamendu guztiz automatikoa guztiz lor daiteke. Konpondu beharreko arazo nagusiak hautsaren jariakortasuna, grafitizazio-mailaren uniformetasuna, segurtasuna, tenperaturaren monitorizazioa eta hoztea, etab. dira. Uste da labearen garapen arrakastatsuarekin industria-ekoizpena eskalatzeko, elektrodo negatiboen grafitizazioaren arloan iraultza bat eragingo duela.
3 korapiloen hizkuntza
Grafitoaren prozesu kimikoa da litiozko baterien anodo materialen fabrikatzaileen arazo handiena. Arrazoi nagusia da oraindik ere arazo batzuk daudela energia-kontsumoan, kostuan, ingurumen-babesean, automatizazio-mailan, segurtasunean eta oso erabilia den grafitizazio-labe periodikoaren beste alderdi batzuetan. Industriaren etorkizuneko joera guztiz automatizatutako eta antolatutako emisio-ekoizpen jarraituko labe-egitura garatzea da, eta prozesu osagarrien instalazio heldu eta fidagarriak laguntzea. Garai horretan, enpresei eragiten dieten grafitizazio-arazoak nabarmen hobetuko dira, eta industria garapen egonkorrerako garai batean sartuko da, energiarekin lotutako industria berrien garapen azkarra bultzatuz.
Argitaratze data: 2022ko abuztuaren 19a