1. Proje Arka Planı
Avrupa'daki yeni enerji batarya ve süperkapasitör pazarlarının hızlı büyümesinden etkilenen Fransa'daki önde gelen bir malzeme bilimi laboratuvarı (bundan sonra "Müşteri" olarak anılacaktır), yeni nesil enerji depolama cihazları için kritik bir bileşen olan, yüksek performanslı gözenekli bir karbon öncüsü geliştiriyor. Yüksek özgül yüzey alanı ve benzersiz gözenek yapısıyla öne çıkan bu malzeme, yeni nesil enerji depolama cihazları için kritik bir bileşendir.
Ancak, Ar-Ge aşamasından pilot ölçekli üretime geçiş sırasında Müşteri önemli teknik zorluklarla karşılaştı:
- Geleneksel mekanik öğütme, gözenekli karbon yapısının çökmesine ve özgül yüzey alanının önemli ölçüde azalmasına neden olmuştur.
- Mevcut jet değirmen ekipman istikrarlı bir şekilde kontrolü sağlayamadı. parçacık boyutu 5-8 μm gibi dar bir aralıkta dağılım (D50) sağlarken, 10-15 kg/saat gibi yüksek bir verim elde etmek.
- İnce toz üretiminde düşük verim sürekli bir sorun olmuştur.
Sonuç olarak, Müşteri, düşük hasarlı öğütme, dar parçacık boyutu dağılımı kontrolü ve yüksek enerji verimliliği sağlayabilen, özelleştirilmiş bir kuru öğütme ve sınıflandırma sistemi talep etti.
2. Teknik Zorluklar
- Malzeme Hassasiyeti: Gözenekli karbon kırılgandır ancak yapısal olarak hassastır; aşırı darbe mikrogözenekli yapıyı tahrip ederek nihai elektrokimyasal performansı tehlikeye atabilir.
- Sıkı Parçacık Boyutu Gereksinimleri: Hedef D50 değeri, dar bir dağılımla (düşük Span değeri) 5-8 μm'dir. Bu, büyük parçacıkların elektrotu etkilemesini önlemek için gereklidir. kaplama Tekdüzelik sağlamak ve aşırı ince tozdan kaynaklanan topaklanmayı en aza indirmek.
- Verimlilik ve Hassasiyet Arasında Denge Kurmak: Saatte 10-15 kg'lık pilot/küçük ölçekli üretim hızında yüksek sınıflandırma hassasiyetini korumak zor oldu.
- İnce Toz Geri Kazanımı: Hedef parçacık boyutunun ince olması nedeniyle, geleneksel siklon ayırıcılar 5-8 μm aralığındaki tozları etkili bir şekilde yakalamakta zorlanıyor, bu da ürün kaybına ve çevresel endişelere yol açıyordu.
3. Çözüm: Epik Toz Özelleştirilmiş Jet Değirmeni Gözenekli Karbonun Ultra İnce Öğütülmesi için Sistem
Bu sorunları gidermek için, aşağıdakilere dayalı entegre bir çözüm sunduk: Epik Toz Temel teknoloji. Sistem üç ana modülden oluşmaktadır:
3.1 Çekirdek Öğütme Ünitesi: Epic Powder Jet Mill
- İlke: Süpersonik gaz çarpışmasını kullanır. Malzemeler, hazne duvarlarına çarpmak yerine, yüksek hızlı gaz akımları tarafından taşınırken birbirleriyle çarpışarak parçalanır.
- Avantajları:
- Sıfır Aşınma ve Düşük Kirlenme: Yüksek saflıkta karbon malzemeler için hayati önem taşıyan metal aşınma kirliliğini ortadan kaldırır.
- Düşük Sıcaklıkta Öğütme: Gaz genleşmesinin soğutma etkisinden yararlanarak, sıcaklık artışı nedeniyle gözenekli karbonda meydana gelebilecek yapısal değişiklikleri veya oksidasyon risklerini önler.
- Kontrol Edilebilir Yoğunluk: Meme basıncı ve besleme hızı ayarlanarak kırma enerjisi hassas bir şekilde kontrol edilir ve gözenek yapısı korunur.
3.2 Hassas Sınıflandırma Ünitesi: Yüksek Verimli Turbo Hava Sınıflandırıcı
- Yapılandırma: Jet değirmenine doğrudan entegre edilmiş yüksek hassasiyetli turbo sınıflandırıcı.
- İşlev: Kaba ve ince parçacıkların gerçek zamanlı olarak ayrılması. Sadece D50 5-8 μm standardını karşılayan ince tozlar sınıflandırıcı çarktan geçerek toplama sistemine girerken, kaba parçacıklar otomatik olarak ikincil öğütme için öğütme haznesine geri döner.
- Etki: Son derece dar bir parçacık boyutu dağılımı elde ederek, aşırı büyük parçacıkların oluşmasını engelleyerek D90'ın sıkı bir şekilde kontrol edilmesini sağlar.
3.3 Yenilikçi Toplama Ünitesi: İkincil Hava Akışlı Siklon Ayırıcı
- Teknik Özet: Bu, bu sistemin temel yeniliğidir. 5-8 μm inceliğindeki tozların yakalanmasındaki zorluğu gidermek için, standart bir siklon ayırıcının altına İkincil Hava teknolojisini entegre ettik.
- Çalışma prensibi:
- İkincil hava, siklon konisinin alt kısmından teğetsel veya eksenel olarak enjekte edilerek yukarı doğru bir hava perdesi oluşturur.
- Bu hava perdesi, çökelmiş ince tozun merkezi yükselen akım tarafından tekrar sürüklenmesini (yeniden sürüklenme) önler ve türbülans girişimini azaltarak iç akış alanını optimize eder.
- Bu, 5-10 μm aralığındaki mikro ince tozların toplama verimliliğini önemli ölçüde artırarak toplam sistem verimini 0'ün üzerine çıkarır. 98%.
4. Proses Parametreleri ve Operasyonel Veriler
Yerinde devreye alma ve optimizasyon işlemlerinin ardından, gözenekli karbon ultra ince öğütme sistemi aşağıdaki parametreler altında istikrarlı bir şekilde çalışmaktadır:
| Parametre | Ayarlar / Sonuç | Notlar |
|---|---|---|
| İşlenen Malzeme | Fransız Gözenekli Karbon Ön Maddesi | Başlangıç D50 ≈ 40-50 μm |
| Hedef Parçacık Boyutu (D50) | 6,2 μm | 5-8 μm aralığında istikrarlı bir şekilde kontrol edilir. |
| Verim | 12,5 kg/saat | 10-15 kg/saat tasarım gereksinimini karşılar. |
| Sınıflandırma Hassasiyeti (Aralık) | < 1.2 | Son derece dar dağılım |
| Sistem Verimi | > 98.5% | İkincil Hava Siklonu teknolojisine atfedilir. |
| Özgül Yüzey Alanı Tutulumu | > 99% | Öğütme sonrası BET yüzey alanında ihmal edilebilir düzeyde kayıp. |