گرافیته کردن یک مرحله اصلی در فرآیند تولید است. معمولاً در چه تجهیزاتی انجام می‌شود؟

گرافیتی‌سازی، به عنوان فرآیند اصلی تولید، معمولاً در چهار نوع تجهیزات انجام می‌شود: کوره گرافیتی‌سازی آچسون، کوره گرافیتی‌سازی سری داخلی، کوره گرافیتی‌سازی جعبه‌ای و کوره گرافیتی‌سازی پیوسته. تجزیه و تحلیل خاص به شرح زیر است:

کوره گرافیتی سازی آچسون

این کوره به عنوان یک قطعه‌ی سنتی و رایج، از اصل گرمایش مقاومتی برای افزایش دما تا ۲۸۰۰ تا ۳۰۰۰ درجه‌ی سانتیگراد استفاده می‌کند و آن را برای تولید گرافیت با خلوص بالا مناسب می‌سازد. این نوع کوره دارای ساختار ساده و مستحکمی است. با این حال، دارای معایبی مانند چرخه‌ی تولید طولانی، مصرف انرژی بالا (تقریباً ۴۰۰۰ تا ۴۸۰۰ کیلووات ساعت در تن) و راندمان پایین است. در حال حاضر، شرکت‌هایی مانند پوتایلای و شانشان هنوز هم به طور گسترده از این فناوری استفاده می‌کنند و با بهینه‌سازی نسبت مواد مقاوم و افزایش ساختار عایق، راندمان انرژی را بهبود بخشیده‌اند.

کوره گرافیتی سری داخلی

این کوره مستقیماً از طریق خود الکترودها گرم می‌شود و نیاز به مواد مقاوم برای تولید گرما را از بین می‌برد. این کوره مزایایی مانند راندمان حرارتی بالا، زمان روشن بودن کوتاه (فقط ۱-۲ ساعت در مرحله دمای بالا) و مصرف انرژی نسبتاً کم (تقریباً ۳۳۰۰-۴۰۰۰ کیلووات ساعت در تن) را ارائه می‌دهد. انواع کوره شامل نوع I، نوع U، نوع W و نوع شکوفه آلو است که نوع U بیشترین کاربرد را دارد. کارخانه‌های کربن در آلمان، ایالات متحده و ژاپن این فناوری را در مقیاس وسیع برای تولید الکترودهای گرافیتی با اندازه بزرگ و توان فوق‌العاده بالا به کار گرفته‌اند. با این حال، حداکثر دمای کوره آن (حدود ۲۸۰۰ درجه سانتیگراد) کمی کمتر از کوره آچسون است.

کوره گرافیتی سازی جعبه ای

این فناوری از صفحات کربنی یا گرافیتی برای ساخت یک ساختار جعبه‌ای استفاده می‌کند و از خود ماده به عنوان عنصر گرمایشی مقاومتی به جای مواد مقاومتی سنتی مبتنی بر کک استفاده می‌کند. با بهینه‌سازی توزیع میدان حرارتی، مصرف انرژی را کاهش می‌دهد. با این حال، با چالش‌هایی مانند اکسیداسیون مواد، راندمان حرارتی پایین و توزیع دمای ناهموار در کوره مواجه است. شرکت‌هایی مانند هبی کونتیان و شرکت شانشان دارای حق ثبت اختراع مرتبط هستند و با افزایش آب‌بندی جعبه و بهینه‌سازی منحنی روشن شدن، سازگاری محصول را بهبود بخشیده‌اند.

کوره گرافیتی سازی مداوم

این کوره امکان تغذیه مداوم مواد، عملیات حرارتی با دمای بالا (۲۵۰۰-۳۰۰۰ درجه سانتیگراد) و تخلیه خنک‌کننده را فراهم می‌کند. این کوره مزایایی مانند راندمان تولید بالا، مصرف انرژی پایین و درجه بالایی از اتوماسیون را ارائه می‌دهد. کنترل گرادیان دما از طریق گرمایش مقاومتی (روش گرمایش خارجی) یا خودگرمایش ماده (روش گرمایش داخلی) حاصل می‌شود. با این حال، روش گرمایش داخلی به دلیل خودگرمایشی و حرکت ماده، عملکرد پیچیده‌تری دارد. شرکت‌هایی مانند Kuntian و BTR در حال ترویج صنعتی‌سازی این فناوری هستند که انتظار می‌رود در آینده جایگزین حالت‌های تولید متناوب شود.

روندهای صنعت و توصیه‌های انتخاب تجهیزات

• بهینه‌سازی مصرف انرژی: کوره‌های سری داخلی و جعبه‌ای با به حداقل رساندن استفاده از مواد مقاوم، مصرف انرژی را کاهش می‌دهند، در حالی که کوره‌های پیوسته از طریق بازیابی گرما، راندمان را بیشتر افزایش می‌دهند و با تقاضا برای تولید کم‌هزینه تحت اهداف خنثی‌سازی کربن همسو هستند.
• افزایش بهره‌وری: کوره‌های پیوسته امکان تولید ۲۴ ساعته و بدون وقفه را فراهم می‌کنند و ظرفیت تک خط آنها تا ۱۰۰۰۰ تن می‌رسد که بیش از سه برابر خروجی تجهیزات سنتی است. این امر آنها را برای شرکت‌های بزرگ تولیدکننده مواد آند مناسب می‌کند.
• کیفیت محصول: کوره آچسون به دلیل یکنواختی دمایی برتر، همچنان برای تولید گرافیت مرغوب ترجیح داده می‌شود، در حالی که کوره پیوسته از طریق کنترل دقیق دما، الزامات سختگیرانه مربوط به ثبات مواد باتری‌های قدرت را برآورده می‌کند.
• تکرار فناوری: فرآیندهای جدیدی مانند گرافیتی‌سازی مایکروویو و گرافیتی‌سازی پلاسما در دست تحقیق و توسعه هستند که به طور بالقوه می‌توانند محدودیت دمای ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد را بشکنند و زمان پردازش را در آینده بیشتر کاهش دهند.