Với sự phát triển nhanh chóng của các loại xe năng lượng mới trên toàn thế giới, nhu cầu thị trường về vật liệu anode pin lithium đã tăng lên đáng kể. Theo thống kê, vào năm 2021, tám doanh nghiệp anode pin lithium hàng đầu của ngành có kế hoạch mở rộng năng lực sản xuất lên gần một triệu tấn. Graphit hóa có tác động lớn nhất đến chỉ số và chi phí của vật liệu anode. Thiết bị graphit hóa ở Trung Quốc có nhiều loại, tiêu thụ năng lượng cao, ô nhiễm nặng và mức độ tự động hóa thấp, điều này hạn chế sự phát triển của vật liệu anode graphite ở một mức độ nhất định. Đây là vấn đề chính cần được giải quyết khẩn cấp trong quá trình sản xuất vật liệu anode.
1. Tình hình hiện tại và so sánh lò than hóa âm
1.1 Lò than hóa âm tính Atchison
Trong loại lò cải tiến dựa trên lò than chì hóa điện cực truyền thống Aitcheson, lò ban đầu được nạp bằng nồi nấu than chì làm vật mang vật liệu điện cực âm (nồi nấu được nạp bằng nguyên liệu điện cực âm đã cacbon hóa), lõi lò được đổ đầy vật liệu chịu nhiệt, lớp ngoài được đổ đầy vật liệu cách điện và lớp cách nhiệt thành lò. Sau khi điện hóa, nhiệt độ cao 2800 ~ 3000℃ chủ yếu được tạo ra bằng cách gia nhiệt vật liệu điện trở, và vật liệu âm trong nồi nấu được gia nhiệt gián tiếp để đạt được mực đá nhiệt độ cao của vật liệu âm
1.2. Lò than hóa loạt nhiệt bên trong
Mô hình lò nung là tham chiếu đến lò nung than chì hóa nối tiếp được sử dụng để sản xuất điện cực than chì và một số nồi nấu điện cực (được nạp vật liệu điện cực âm) được kết nối theo chiều dọc theo chuỗi. Nồi nấu điện cực vừa là vật mang vừa là vật gia nhiệt, dòng điện chạy qua nồi nấu điện cực để tạo ra nhiệt độ cao và làm nóng trực tiếp vật liệu điện cực âm bên trong. Quy trình GRAPHItization không sử dụng vật liệu điện trở, đơn giản hóa quy trình vận hành nạp và nung, đồng thời giảm tổn thất nhiệt lưu trữ của vật liệu điện trở, tiết kiệm điện năng tiêu thụ
1.3 Lò than hóa dạng hộp lưới
Ứng dụng số 1 đang gia tăng trong những năm gần đây, chủ yếu là học hỏi Series Acheson lò than hóa và đặc điểm công nghệ nối tiếp của lò than hóa, lõi lò sử dụng nhiều mảnh của cấu trúc hộp vật liệu lưới tấm anode, vật liệu vào catốt trong nguyên liệu, thông qua tất cả các kết nối khe giữa cột tấm anode được cố định, mỗi thùng chứa, sử dụng tấm anode niêm phong với cùng một vật liệu. Cột và tấm anode của cấu trúc hộp vật liệu cùng nhau tạo thành thân gia nhiệt. Điện chảy qua điện cực của đầu lò vào thân gia nhiệt của lõi lò và nhiệt độ cao tạo ra trực tiếp làm nóng vật liệu anode trong hộp để đạt được mục đích than hóa
1.4 So sánh ba loại lò than hóa
Lò than hóa dạng chuỗi nhiệt bên trong là lò nung trực tiếp vật liệu bằng cách nung điện cực than chì rỗng. “Nhiệt Joule” do dòng điện qua nồi điện cực tạo ra chủ yếu được sử dụng để nung vật liệu và nồi nung. Tốc độ nung nhanh, phân bố nhiệt độ đồng đều và hiệu suất nhiệt cao hơn lò Atchison truyền thống có gia nhiệt vật liệu điện trở. Lò than hóa dạng hộp lưới tận dụng ưu điểm của lò than hóa dạng chuỗi nhiệt bên trong và sử dụng tấm anot nung sẵn có chi phí thấp hơn làm thân gia nhiệt. So với lò than hóa dạng chuỗi, khả năng chịu tải của lò than hóa dạng hộp lưới lớn hơn và mức tiêu thụ điện năng trên một đơn vị sản phẩm cũng giảm theo
2. Hướng phát triển của lò than hóa âm
2. 1 Tối ưu hóa kết cấu tường bao quanh
Hiện nay, lớp cách nhiệt của một số lò than chì chủ yếu được đổ đầy muội than và than cốc dầu mỏ. Bộ phận vật liệu cách nhiệt này trong quá trình sản xuất bị đốt cháy oxy hóa ở nhiệt độ cao, mỗi lần tải ra cần phải thay thế hoặc bổ sung vật liệu cách nhiệt đặc biệt, quá trình thay thế môi trường kém, cường độ lao động cao.
Có thể xem xét sử dụng vữa xây tường xi măng cường độ cao và chịu nhiệt độ cao chuyên dụng, tăng cường độ bền tổng thể, đảm bảo tường ổn định trong toàn bộ chu trình vận hành khi biến dạng, đồng thời bịt kín mối nối gạch, ngăn không cho không khí dư lọt qua các vết nứt trên tường gạch và khe hở vào lò, giảm tổn thất do quá trình đốt cháy oxy hóa của vật liệu cách điện và vật liệu anot;
Thứ hai là lắp đặt lớp cách nhiệt di động tổng thể treo bên ngoài thành lò, chẳng hạn như sử dụng ván sợi cường độ cao hoặc ván canxi silicat, giai đoạn gia nhiệt đóng vai trò bịt kín và cách nhiệt hiệu quả, giai đoạn lạnh thuận tiện để tháo ra để làm mát nhanh chóng; Thứ ba, kênh thông gió được đặt ở đáy lò và thành lò. Kênh thông gió sử dụng kết cấu gạch lưới đúc sẵn với miệng cái của băng tải, đồng thời hỗ trợ khối xây xi măng chịu nhiệt độ cao và xem xét làm mát thông gió cưỡng bức trong giai đoạn lạnh.
2. 2 Tối ưu hóa đường cong cung cấp điện bằng mô phỏng số
Hiện nay, đường cong cung cấp điện của lò than hóa điện cực âm được thực hiện theo kinh nghiệm, và quá trình than hóa được điều chỉnh thủ công bất cứ lúc nào theo nhiệt độ và điều kiện lò, và không có tiêu chuẩn thống nhất. Tối ưu hóa đường cong gia nhiệt rõ ràng có thể làm giảm chỉ số tiêu thụ điện năng và đảm bảo hoạt động an toàn của lò. MÔ HÌNH SỐ CỦA SỰ CHỈNH KIM NÊN được THIẾT LẬP bằng các phương tiện khoa học theo các điều kiện biên và thông số vật lý khác nhau, và mối quan hệ giữa dòng điện, điện áp, tổng công suất và phân bố nhiệt độ của mặt cắt ngang trong quá trình than hóa nên được phân tích, để xây dựng đường cong gia nhiệt thích hợp và liên tục điều chỉnh nó trong hoạt động thực tế. Chẳng hạn như trong giai đoạn đầu của truyền tải điện là sử dụng truyền tải điện năng cao, sau đó nhanh chóng giảm công suất rồi từ từ tăng lên, công suất rồi lại giảm công suất cho đến khi kết thúc công suất
2. 3 Kéo dài tuổi thọ của nồi nấu và thân gia nhiệt
Ngoài mức tiêu thụ điện năng, tuổi thọ của nồi nấu và lò sưởi cũng quyết định trực tiếp đến chi phí than hóa âm. Đối với nồi nấu than chì và thân gia nhiệt than chì, hệ thống quản lý sản xuất về việc nạp liệu, kiểm soát hợp lý tốc độ gia nhiệt và làm mát, dây chuyền sản xuất nồi nấu tự động, tăng cường niêm phong để ngăn ngừa quá trình oxy hóa và các biện pháp khác để tăng thời gian tái chế nồi nấu, giảm hiệu quả chi phí mực than chì. Ngoài các biện pháp trên, tấm gia nhiệt của lò than hóa hộp lưới cũng có thể được sử dụng làm vật liệu gia nhiệt cho anot, điện cực hoặc vật liệu cacbon cố định có điện trở suất cao đã nung trước để tiết kiệm chi phí than hóa.
2.4 Kiểm soát khí thải và tận dụng nhiệt thải
Khí thải phát sinh trong quá trình than hóa chủ yếu đến từ các chất dễ bay hơi và sản phẩm cháy của vật liệu anot, quá trình đốt than bề mặt, rò rỉ không khí, v.v. Khi bắt đầu khởi động lò, các chất dễ bay hơi và bụi thoát ra ngoài với số lượng lớn, môi trường xưởng kém, hầu hết các doanh nghiệp đều không có biện pháp xử lý hiệu quả, đây là vấn đề lớn nhất ảnh hưởng đến sức khỏe và an toàn nghề nghiệp của người vận hành trong sản xuất điện cực âm. Cần nỗ lực hơn nữa để xem xét toàn diện việc thu gom và quản lý hiệu quả khí thải và bụi trong xưởng, đồng thời áp dụng các biện pháp thông gió hợp lý để giảm nhiệt độ xưởng và cải thiện môi trường làm việc của xưởng than hóa.
Sau khi khí thải có thể được thu thập qua ống khói vào buồng đốt hỗn hợp đốt cháy, loại bỏ hầu hết hắc ín và bụi trong khí thải, dự kiến nhiệt độ của khí thải trong buồng đốt là trên 800℃ và nhiệt thải của khí thải có thể được thu hồi thông qua lò hơi nhiệt thải hoặc bộ trao đổi nhiệt vỏ. Công nghệ đốt RTO được sử dụng trong xử lý khói nhựa đường carbon cũng có thể được sử dụng để tham khảo và khí thải nhựa đường được làm nóng đến 850 ~ 900℃. Thông qua quá trình đốt lưu trữ nhiệt, nhựa đường và các thành phần dễ bay hơi và các hydrocacbon thơm đa vòng khác trong khí thải bị oxy hóa và cuối cùng phân hủy thành CO2 và H2O, hiệu quả làm sạch hiệu quả có thể đạt trên 99%. Hệ thống có hoạt động ổn định và tốc độ hoạt động cao.
2.5 Lò than hóa âm liên tục đứng
Các loại lò than hóa nêu trên là cấu trúc lò chính của sản xuất vật liệu anot tại Trung Quốc, điểm chung là sản xuất gián đoạn theo chu kỳ, hiệu suất nhiệt thấp, tải ra chủ yếu dựa vào thao tác thủ công, mức độ tự động hóa không cao. Có thể phát triển một lò than hóa âm liên tục thẳng đứng tương tự bằng cách tham khảo mô hình lò nung cốc dầu mỏ và lò nung trục nung bô xít. Điện trở ARC IS được sử dụng làm nguồn nhiệt nhiệt độ cao, vật liệu liên tục được xả ra bằng trọng lực của chính nó và cấu trúc làm mát bằng nước hoặc khí hóa thông thường được sử dụng để làm mát vật liệu nhiệt độ cao ở khu vực đầu ra và hệ thống vận chuyển khí nén bột được sử dụng để xả và cấp vật liệu ra bên ngoài lò. Loại LÒ có thể thực hiện sản xuất liên tục, có thể bỏ qua tổn thất lưu trữ nhiệt của thân lò, do đó hiệu suất nhiệt được cải thiện đáng kể, lợi thế về sản lượng và tiêu thụ năng lượng là rõ ràng và có thể thực hiện hoàn toàn hoạt động tự động. Các vấn đề chính cần giải quyết là tính lưu động của bột, tính đồng nhất của mức độ than hóa, tính an toàn, giám sát nhiệt độ và làm mát, v.v. Người ta tin rằng với sự phát triển thành công của lò để mở rộng quy mô sản xuất công nghiệp, nó sẽ tạo nên một cuộc cách mạng trong lĩnh vực than hóa điện cực âm.
3 ngôn ngữ nút thắt
Quá trình hóa học than chì là vấn đề lớn nhất gây khó khăn cho các nhà sản xuất vật liệu anode pin lithium. Lý do cơ bản là vẫn còn một số vấn đề về tiêu thụ điện năng, chi phí, bảo vệ môi trường, mức độ tự động hóa, an toàn và các khía cạnh khác của lò than hóa định kỳ được sử dụng rộng rãi. Xu hướng tương lai của ngành là hướng tới phát triển cấu trúc lò sản xuất liên tục phát thải có tổ chức và hoàn toàn tự động, đồng thời hỗ trợ các cơ sở quy trình phụ trợ trưởng thành và đáng tin cậy. Vào thời điểm đó, các vấn đề than hóa gây khó khăn cho các doanh nghiệp sẽ được cải thiện đáng kể và ngành sẽ bước vào giai đoạn phát triển ổn định, thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp liên quan đến năng lượng mới
Thời gian đăng: 19-08-2022