Բացասական գրաֆիտացման տեխնոլոգիայի ներկայիս վիճակը և ուղղությունը

Աշխարհում նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցների արագ զարգացման հետ մեկտեղ, լիթիումային մարտկոցների անոդային նյութերի շուկայի պահանջարկը զգալիորեն աճել է: Վիճակագրության համաձայն, 2021 թվականին արդյունաբերության ութ առաջատար լիթիումային մարտկոցների անոդային ձեռնարկությունները նախատեսում են ընդլայնել իրենց արտադրական հզորությունները մինչև գրեթե մեկ միլիոն տոննա: Գրաֆիտացումը ամենամեծ ազդեցությունն ունի անոդային նյութերի ինդեքսի և արժեքի վրա: Չինաստանում գրաֆիտացման սարքավորումները բազմազան են, ունեն բարձր էներգիայի սպառում, ծանր աղտոտվածություն և ավտոմատացման ցածր աստիճան, ինչը որոշակիորեն սահմանափակում է գրաֆիտային անոդային նյութերի մշակումը: Սա անոդային նյութերի արտադրության գործընթացում անհապաղ լուծման կարիք ունեցող հիմնական խնդիրն է:

1. Բացասական գրաֆիտացման վառարանի ներկայիս վիճակը և համեմատությունը

1.1 Աչիսոնի բացասական գրաֆիտացման վառարան

Ավանդական էլեկտրոդային Այչեսոնի վառարանի գրաֆիտացման վառարանի վրա հիմնված փոփոխված վառարանի տեսակում, սկզբնական վառարանը լցված է գրաֆիտային հալոցքով՝ որպես բացասական էլեկտրոդի նյութի կրող (հալոցը լցված է ածխածնացված բացասական էլեկտրոդի հումքով), վառարանի միջուկը լցված է տաքացման դիմադրության նյութով, արտաքին շերտը լցված է մեկուսիչ նյութով և վառարանի պատի մեկուսացմամբ։ Էլեկտրիֆիկացումից հետո, հիմնականում դիմադրության նյութի տաքացման պատճառով, առաջանում է 2800 ~ 3000℃ բարձր ջերմաստիճան, և հալոցում գտնվող բացասական նյութը անուղղակիորեն տաքացվում է՝ բացասական նյութի բարձր ջերմաստիճանային քարե ներկում ապահովելու համար։

1.2. Ներքին ջերմային շարքային գրաֆիտացման վառարան

Վառարանի մոդելը հղում է գրաֆիտային էլեկտրոդների արտադրության համար օգտագործվող հաջորդական գրաֆիտացման վառարանին, և մի քանի էլեկտրոդային հալոցք (բեռնված բացասական էլեկտրոդային նյութով) միացված են հաջորդականորեն երկայնականորեն։ Էլեկտրոդային հալոցքը և՛ կրող է, և՛ տաքացնող մարմին, և հոսանքն անցնում է էլեկտրոդային հալոցքի միջով՝ առաջացնելով բարձր ջերմաստիճան և անմիջապես տաքացնելով ներքին բացասական էլեկտրոդային նյութը։ Գրաֆիտացման գործընթացը չի օգտագործում դիմադրության նյութ, ինչը պարզեցնում է բեռնման և թխման գործընթացները, ինչպես նաև նվազեցնում է դիմադրության նյութի ջերմության կուտակման կորուստը՝ խնայելով էներգիայի սպառումը։

1.3 Ցանցային տուփի տիպի գրաֆիտացման վառարան

Վերջին տարիներին թիվ 1 կիրառությունը մեծանում է, հիմնականը Աչեսոնի գրաֆիտացման վառարանի և միացված տեխնոլոգիայի շարքն է, գրաֆիտացման վառարանի բնութագրերը, վառարանի միջուկը օգտագործում է անոդային թիթեղի մի քանի կտոր ցանցային նյութական տուփի կառուցվածք, նյութը կաթոդի մեջ մտնում է հումքի մեջ, անոդային թիթեղի միջև բոլոր ակոսավոր միացումների միջոցով, սյունը ամրացված է յուրաքանչյուր տարայի մեջ, օգտագործվում է անոդային թիթեղի կնքումը նույն նյութով: Նյութական տուփի կառուցվածքի սյունը և անոդային թիթեղը միասին կազմում են տաքացնող մարմինը: Վառարանի գլխիկի էլեկտրոդի միջով էլեկտրական հոսանքը հոսում է վառարանի միջուկի տաքացնող մարմնի մեջ, և առաջացած բարձր ջերմաստիճանը ուղղակիորեն տաքացնում է տուփի մեջ գտնվող անոդային նյութը՝ գրաֆիտացման նպատակին հասնելու համար:

1.4 Գրաֆիտացման վառարանների երեք տեսակների համեմատություն

Ներքին ջերմային շարքային գրաֆիտացման վառարանը նախատեսված է նյութը ուղղակիորեն տաքացնելու համար՝ տաքացնելով խոռոչ գրաֆիտային էլեկտրոդը: Էլեկտրոդային հալոցքի միջով անցնող հոսանքի կողմից արտադրվող «Ջոուլի ջերմությունը» հիմնականում օգտագործվում է նյութը և հալոցքը տաքացնելու համար: Տաքացման արագությունը մեծ է, ջերմաստիճանի բաշխումը միատարր է, և ջերմային արդյունավետությունն ավելի բարձր է, քան ավանդական Աչիսոնի վառարանը՝ դիմադրության նյութի տաքացմամբ: Ցանցային տուփով գրաֆիտացման վառարանն օգտագործում է ներքին ջերմային շարքային գրաֆիտացման վառարանի առավելությունները և որպես տաքացնող մարմին օգտագործում է նախապես թխված անոդային թիթեղը՝ ավելի ցածր գնով: Սերիական գրաֆիտացման վառարանի համեմատ, ցանցային տուփով գրաֆիտացման վառարանի բեռնման հզորությունն ավելի մեծ է, և համապատասխանաբար նվազում է արտադրանքի միավորի էներգիայի սպառումը:

 

2. Բացասական գրաֆիտացման վառարանի զարգացման ուղղությունը

2. 1 Օպտիմալացնել պարագծի պատի կառուցվածքը

Ներկայումս մի քանի գրաֆիտացման վառարանների ջերմամեկուսացման շերտը հիմնականում լցված է ածխածնային սևով և նավթային կոքսով: Այս մասը ջերմամեկուսիչ նյութի արտադրության ընթացքում բարձր ջերմաստիճանի օքսիդացման այրման է ենթարկվում, ամեն անգամ բեռնման ժամանակ անհրաժեշտ է փոխարինել կամ լրացնել հատուկ ջերմամեկուսիչ նյութով, փոխարինելով գործընթացը վատ միջավայրի և բարձր աշխատանքային ինտենսիվության պայմաններում:

Կարելի է դիտարկել հատուկ բարձր ամրության և բարձր ջերմաստիճանի ցեմենտե որմնադրության համար նախատեսված կավճե քարի օգտագործումը, որը կբարձրացնի ընդհանուր ամրությունը, կապահովի պատի կայունությունը դեֆորմացիայի դեպքում ամբողջ շահագործման ցիկլի ընթացքում, միաժամանակ կնիքով կցելով աղյուսի կարերը, կանխելով աղյուսե պատի ճաքերի և միացման բացերի միջով վառարան մտնելը ավելորդ օդի ներթափանցումը, նվազեցնելով մեկուսիչ նյութի և անոդային նյութերի օքսիդացման այրման կորուստները։

Երկրորդը՝ վառարանի պատից դուրս տեղադրել ընդհանուր ծավալային շարժական մեկուսացման շերտ, օրինակ՝ բարձր ամրության մանրաթելային տախտակի կամ կալցիումի սիլիկատային տախտակի միջոցով, տաքացման փուլը կատարում է արդյունավետ կնքման և մեկուսացման դեր, սառը փուլը հարմար է հանել արագ սառեցման համար։ Երրորդ՝ օդափոխման ջրանցքը տեղադրվում է վառարանի ներքևի մասում և վառարանի պատում։ Օդափոխման ջրանցքն օգտագործում է նախապես պատրաստված ցանցկեն աղյուսե կառուցվածք՝ գոտու էգ բերանով, միաժամանակ հենելով բարձր ջերմաստիճանի ցեմենտե որմնադրությանը և հաշվի առնելով սառը փուլում հարկադիր օդափոխման սառեցումը։

2. 2 Օպտիմալացնել էլեկտրամատակարարման կորը թվային մոդելավորման միջոցով

Ներկայումս բացասական էլեկտրոդային գրաֆիտացման վառարանի էլեկտրամատակարարման կորը կազմվում է փորձի համաձայն, և գրաֆիտացման գործընթացը կարգավորվում է ձեռքով՝ ցանկացած պահի՝ ջերմաստիճանի և վառարանի վիճակի համաձայն, և չկա միասնական ստանդարտ։ Ջեռուցման կորի օպտիմալացումը կարող է ակնհայտորեն նվազեցնել էներգիայի սպառման ինդեքսը և ապահովել վառարանի անվտանգ շահագործումը։ Ասեղների դասավորության թվային մոդելը պետք է ստեղծվի գիտական ​​միջոցներով՝ տարբեր սահմանային պայմանների և ֆիզիկական պարամետրերի համաձայն, և պետք է վերլուծվի հոսանքի, լարման, ընդհանուր հզորության և գրաֆիտացման գործընթացում լայնական հատույթի ջերմաստիճանի բաշխման միջև կապը՝ համապատասխան տաքացման կորը ձևավորելու և այն իրական շահագործման ընթացքում անընդհատ կարգավորելու համար։ Օրինակ՝ հզորության փոխանցման վաղ փուլում օգտագործվում է բարձր հզորության փոխանցում, այնուհետև հզորությունը արագորեն նվազում է, ապա դանդաղորեն բարձրանում, ապա հզորությունը նվազում է մինչև հզորության ավարտը։

2. 3 Երկարացրեք հալոցքի և տաքացնող մարմնի ծառայության ժամկետը

Բացի էներգիայի սպառումից, հալոցի և տաքացուցիչի կյանքի տևողությունը նույնպես ուղղակիորեն որոշում է բացասական գրաֆիտացման արժեքը: Գրաֆիտային հալոցի և գրաֆիտային տաքացնող մարմնի համար, բեռնման արտադրության կառավարման համակարգը, ջեռուցման և սառեցման արագության ողջամիտ վերահսկողությունը, հալոցի ավտոմատ արտադրական գիծը, օքսիդացումը կանխելու համար կնքման ուժեղացումը և հալոցի վերամշակման ժամանակը մեծացնելու այլ միջոցառումները արդյունավետորեն նվազեցնում են գրաֆիտային թանաքի արժեքը: Վերը նշված միջոցառումներից բացի, ցանցային տուփի գրաֆիտացման վառարանի տաքացնող թիթեղը կարող է նաև օգտագործվել որպես նախապես թխված անոդի, էլեկտրոդի կամ բարձր դիմադրողականությամբ ֆիքսված ածխածնային նյութի տաքացնող նյութ՝ գրաֆիտացման արժեքը խնայելու համար:

2.4 Ծխնելույզի գազի վերահսկում և թափոնների ջերմության օգտագործում

Գրաֆիտացման ընթացքում առաջացող ծխնելույզային գազը հիմնականում առաջանում է անոդային նյութերի ցնդող նյութերից և այրման արգասիքներից, մակերևութային ածխածնի այրումից, օդի արտահոսքից և այլն: Վառարանի գործարկման սկզբում ցնդող նյութերը և փոշին մեծ քանակությամբ դուրս են գալիս, արհեստանոցի միջավայրը վատն է, ձեռնարկությունների մեծ մասը չունի արդյունավետ մշակման միջոցներ, սա բացասական էլեկտրոդների արտադրության օպերատորների աշխատանքային առողջության և անվտանգության վրա ազդող ամենամեծ խնդիրն է: Ավելի շատ ջանքեր պետք է գործադրվեն արհեստանոցում ծխնելույզային գազի և փոշու արդյունավետ հավաքման և կառավարման համապարփակ քննարկման համար, և պետք է ձեռնարկվեն օդափոխության ողջամիտ միջոցներ՝ արհեստանոցի ջերմաստիճանը նվազեցնելու և գրաֆիտացման արհեստանոցի աշխատանքային միջավայրը բարելավելու համար:

 

Երբ ծխնելույզի գազը հավաքվի ծխնելույզի միջով այրման խցիկ՝ խառը այրման եղանակով, հեռացվի ծխնելույզի մեջ եղած խեժի և փոշու մեծ մասը, սպասվում է, որ այրման խցիկում ծխնելույզի ջերմաստիճանը լինի 800℃-ից բարձր, իսկ ծխնելույզի թափոնային ջերմությունը կարող է վերականգնվել թափոնային ջերմության գոլորշու կաթսայի կամ թաղանթային ջերմափոխանակիչի միջոցով: Ածխածնային ասֆալտի ծխի մշակման մեջ օգտագործվող RTO այրման տեխնոլոգիան նույնպես կարող է օգտագործվել որպես հղման աղբյուր, և ասֆալտի ծխնելույզի գազը տաքացվում է մինչև 850 ~ 900℃: Ջերմության կուտակման այրման միջոցով ծխնելույզի մեջ եղած ասֆալտը, ցնդող բաղադրիչները և այլ պոլիցիկլիկ արոմատիկ ածխաջրածինները օքսիդանում են և վերջնականապես քայքայվում CO2-ի և H2O-ի, իսկ արդյունավետ մաքրման արդյունավետությունը կարող է հասնել ավելի քան 99%-ի: Համակարգն ունի կայուն աշխատանք և բարձր աշխատանքային արագություն:

2. 5 ուղղահայաց անընդհատ բացասական գրաֆիտացման վառարան

Վերոնշյալ մի քանի տեսակի գրաֆիտացման վառարանները Չինաստանում անոդային նյութերի արտադրության հիմնական վառարանային կառուցվածքն են, որոնց ընդհանուր կողմը պարբերական ընդհատվող արտադրությունն է, ցածր ջերմային արդյունավետությունը, բեռնաթափումը հիմնականում հիմնված է ձեռքով աշխատանքի վրա, ավտոմատացման աստիճանը բարձր չէ: Նմանատիպ ուղղահայաց անընդհատ բացասական գրաֆիտացման վառարան կարելի է մշակել՝ հղում անելով նավթային կոքսի կալցինացման վառարանի և բոքսիտի կալցինացման լիսեռային վառարանի մոդելին: Դիմադրության ARC-ն օգտագործվում է որպես բարձր ջերմաստիճանի ջերմային աղբյուր, նյութը անընդհատ արտանետվում է իր սեփական ձգողականության ուժով, և ավանդական ջրային սառեցման կամ գազաֆիկացման սառեցման կառուցվածքն օգտագործվում է ելքային տարածքում բարձր ջերմաստիճանի նյութը սառեցնելու համար, իսկ փոշու պնևմատիկ փոխադրման համակարգը օգտագործվում է վառարանից դուրս նյութը արտանետելու և մատակարարելու համար: Վառարանի տեսակը կարող է իրականացնել անընդհատ արտադրություն, վառարանի մարմնի ջերմության կուտակման կորուստը կարող է անտեսվել, ուստի ջերմային արդյունավետությունը զգալիորեն բարելավվում է, ելքային հզորությունը և էներգիայի սպառման առավելությունները ակնհայտ են, և լիովին ավտոմատացված աշխատանքը կարող է իրականացվել: Լուծվող հիմնական խնդիրներն են՝ փոշու հոսունությունը, գրաֆիտացման աստիճանի միատարրությունը, անվտանգությունը, ջերմաստիճանի մոնիթորինգը և սառեցումը և այլն: Կարծիք կա, որ վառարանի հաջող զարգացման հետ մեկտեղ արդյունաբերական արտադրության մասշտաբը կհանգեցնի հեղափոխության բացասական էլեկտրոդային գրաֆիտացման ոլորտում:

 

3 հանգույցի լեզուն

Գրաֆիտի քիմիական գործընթացը լիթիումային մարտկոցների անոդային նյութերի արտադրողներին տանջող ամենամեծ խնդիրն է: Հիմնական պատճառն այն է, որ դեռևս կան որոշ խնդիրներ լայնորեն օգտագործվող պարբերական գրաֆիտացման վառարանի էներգիայի սպառման, արժեքի, շրջակա միջավայրի պաշտպանության, ավտոմատացման աստիճանի, անվտանգության և այլ ասպեկտների հետ կապված: Արդյունաբերության ապագա միտումը լիովին ավտոմատացված և կազմակերպված արտանետումների անընդհատ արտադրության վառարանի կառուցվածքի զարգացումն է և հասուն և հուսալի օժանդակ գործընթացային օբյեկտների աջակցությունը: Այդ ժամանակ ձեռնարկություններին տանջող գրաֆիտացման խնդիրները զգալիորեն կբարելավվեն, և արդյունաբերությունը կմտնի կայուն զարգացման շրջան՝ խթանելով էներգետիկայի հետ կապված նոր արդյունաբերությունների արագ զարգացումը:

 


Հրապարակման ժամանակը. Օգոստոսի 19-2022