1. Перадгісторыя праекта
Пад уплывам хуткага росту еўрапейскіх рынкаў новых энергетычных акумулятараў і суперкандэнсатараў, вядучая лабараторыя па матэрыялазнаўстве ў Францыі (далей — “Кліент”) распрацоўвае новы высокапрадукцыйны порысты вугляродны папярэднік. Гэты матэрыял, які характарызуецца высокай удзельнай плошчай паверхні і ўнікальнай структурай пор, з'яўляецца найважнейшым кампанентам для прылад назапашвання энергіі наступнага пакалення.
Аднак падчас пераходу ад даследаванняў і распрацовак да пілотнай вытворчасці Кліент сутыкнуўся са значнымі тэхнічнымі праблемамі:
- Традыцыйнае механічнае драбненне прывяло да разбурэння сітаватай вугляроднай структуры, што значна памяншала ўдзельную плошчу паверхні.
- Існуючыя рэактыўны млын абсталяванне не змагло стабільна кантраляваць памер часціц размеркаванне (D50) у вузкім дыяпазоне 5-8 мкм пры захаванні высокай прапускной здольнасці 10-15 кг/г.
- Нізкі выхад дробнага парашка быў пастаяннай праблемай.
Такім чынам, Кліент шукаў індывідуальную сістэму сухога драбнення і класіфікацыі, здольную дасягнуць драбнення з мінімальнымі пашкоджаннямі, кантролю вузкага размеркавання памераў часціц і высокай энергаэфектыўнасці.
2. Тэхнічныя праблемы
- Адчувальнасць матэрыялу: Порысты вуглярод далікатны, але структурна далікатны; празмернае ўздзеянне можа разбурыць мікрапорыстаю структуру, што пагоршыць канчатковыя электрахімічныя характарыстыкі.
- Строгія патрабаванні да памеру часціц: Мэтавае значэнне D50 складае 5-8 мкм з вузкім размеркаваннем (нізкае значэнне дыяпазону). Гэта неабходна для прадухілення ўздзеяння буйных часціц на электрод. пакрыццё аднастайнасці і мінімізацыі агламерацыі, выкліканай занадта дробным пылам.
- Балансаванне прапускной здольнасці і дакладнасці: Падтрыманне высокай дакладнасці класіфікацыі пры хуткасці вытворчасці пілотных/невялікіх партый 10-15 кг/г аказалася складаным.
- Аднаўленне дробнага парашка: З-за дробнага памеру часціц традыцыйныя цыклонныя сепаратары не маглі эфектыўна ўлоўліваць парашкі памерам 5-8 мкм, што прыводзіла да страт прадукту і праблем з навакольным асяроддзем.
3. Рашэнне: Эпічны парашок Індывідуальны Рэактыўны млын Сістэма для ультратонкага драбнення порыстага вугляроду
Каб вырашыць гэтыя праблемы, мы прапанавалі інтэграванае рашэнне, заснаванае на Эпічны парашок асноўная тэхналогія. Сістэма складаецца з трох ключавых модуляў:
3.1 Асноўны блок драбнення: струменевы млын Epic Powder
- прынцып: Выкарыстоўвае звышгукавое сутыкненне газу. Матэрыялы здрабняюцца шляхам сутыкнення адзін з адным, пераносячыся высакахуткаснымі патокамі газу, а не ўдараючыся аб сценкі камеры.
- Перавагі:
- Нулявы знос і нізкае забруджванне: Ліквідуе забруджванне металу ад зносу, што вельмі важна для высакаякасных вугляродных матэрыялаў.
- Нізкатэмпературнае шліфаванне: Выкарыстоўвае астуджальны эфект пашырэння газу для прадухілення структурных змен або рызык акіслення ў порыстай вугляроднай масе з-за павышэння тэмпературы.
- Кантраляваная інтэнсіўнасць: Энергія драбнення дакладна кантралюецца шляхам рэгулявання ціску ў соплах і хуткасці падачы, што абараняе порыстасць.
3.2 Блок дакладнай класіфікацыі: высокаэфектыўны турбававетны класіфікатар
- Канфігурацыя: Высокадакладны турбакласіфікатар, інтэграваны непасрэдна са струменевым млыном.
- Функцыя: Падзел буйных і дробных часціц у рэжыме рэальнага часу. Толькі дробны парашок, які адпавядае стандарту D50 5-8 мкм, праходзіць праз класіфікацыйнае кола ў сістэму збору, у той час як буйныя часціцы аўтаматычна вяртаюцца ў камеру для другаснага памолу.
- Эфект: Дасягае надзвычай вузкага размеркавання памераў часціц, што забяспечвае строгі кантроль D90 без утварэння занадта вялікіх часціц.
3.3 Інавацыйны зборны блок: цыклонны сепаратар з другасным паветрам
- Тэхнічная асаблівасць: Гэта асноўная інавацыя ў дадзеным выпадку. Каб вырашыць праблему ўлоўлівання дробнага парашка памерам 5-8 мкм, мы ўкаранілі тэхналогію падачы другаснага паветра на дно стандартнага цыклоннага сепаратара.
- Прынцып працы:
- Другаснае паветра ўводзіцца тангенцыяльна або аксіяльна з ніжняй часткі цыклоннага конуса, ствараючы паветраную заслону, накіраваную ўверх.
- Гэтая паветраная заслона прадухіляе паўторнае захопліванне аселага дробнага парашка цэнтральным пад'ёмнікам (паўторнае захопліванне) і аптымізуе ўнутранае поле патоку, памяншаючы перашкоды турбулентнасці.
- Гэта значна паляпшае эфектыўнасць збору мікратонкіх парашкоў у дыяпазоне 5-10 мкм, павялічваючы агульны выхад сістэмы больш чым да 98%.
4. Параметры працэсу і эксплуатацыйныя дадзеныя
Пасля ўводу ў эксплуатацыю і аптымізацыі на месцы, сістэма ультратонкага драбнення порыстага вугляроду стабільна працуе пры наступных параметрах:
| Параметр | Налада / Вынік | Заўвагі |
|---|---|---|
| Апрацаваны матэрыял | Французскі порысты вугляродны папярэднік | Пачатковы D50 ≈ 40-50 мкм |
| Памер мэтавых часціц (D50) | 6,2 мкм | Стабільна кантралюецца ў дыяпазоне 5-8 мкм |
| Прапускная здольнасць | 12,5 кг/г | Адпавядае праектным патрабаванням 10-15 кг/г |
| Дакладнасць класіфікацыі (дыяпазон) | < 1,2 | Вельмі вузкае размеркаванне |
| Выхад сістэмы | > 98.5% | Прыпісваецца тэхналогіі другаснага паветранага цыклону |
| Удзельная плошча паверхні ўтрымання | > 99% | Нязначныя страты плошчы паверхні BET пасля фрэзеравання |