1. Bối cảnh dự án
Được thúc đẩy bởi sự tăng trưởng nhanh chóng của thị trường pin năng lượng mới và siêu tụ điện ở châu Âu, một phòng thí nghiệm khoa học vật liệu hàng đầu tại Pháp (sau đây gọi là “Khách hàng”) đang phát triển một tiền chất carbon xốp hiệu suất cao mới. Vật liệu này, đặc trưng bởi diện tích bề mặt riêng lớn và cấu trúc lỗ xốp độc đáo, là một thành phần quan trọng cho các thiết bị lưu trữ năng lượng thế hệ tiếp theo.
Tuy nhiên, trong quá trình chuyển đổi từ nghiên cứu và phát triển sang sản xuất thử nghiệm quy mô nhỏ, Khách hàng đã gặp phải những thách thức kỹ thuật đáng kể:
- Quá trình nghiền cơ học truyền thống gây ra sự phá vỡ cấu trúc carbon xốp, làm giảm đáng kể diện tích bề mặt riêng.
- Hiện có máy nghiền phản lực thiết bị không thể điều khiển ổn định kích thước hạt phân bố (D50) trong phạm vi hẹp 5-8 μm trong khi vẫn duy trì năng suất cao 10-15 kg/h.
- Hiệu suất thu hồi bột mịn thấp là một vấn đề dai dẳng.
Do đó, Khách hàng đã tìm kiếm một hệ thống nghiền khô và phân loại tùy chỉnh có khả năng đạt được khả năng nghiền ít gây hư hại, kiểm soát phân bố kích thước hạt hẹp và hiệu suất năng lượng cao.
2. Thách thức kỹ thuật
- Độ nhạy cảm của vật liệu: Carbon xốp có tính giòn nhưng cấu trúc lại dễ vỡ; tác động quá mạnh có thể phá hủy cấu trúc vi xốp, làm ảnh hưởng đến hiệu suất điện hóa cuối cùng.
- Yêu cầu nghiêm ngặt về kích thước hạt: Mục tiêu D50 là 5-8 μm với phân bố hẹp (giá trị Span thấp). Điều này rất cần thiết để ngăn các hạt lớn ảnh hưởng đến điện cực. lớp phủ Đảm bảo tính đồng nhất và giảm thiểu sự vón cục do bụi quá mịn gây ra.
- Cân bằng giữa hiệu suất và độ chính xác: Việc duy trì độ chính xác phân loại cao ở tốc độ sản xuất thử nghiệm/mẻ nhỏ 10-15 kg/giờ đã tỏ ra khó khăn.
- Thu hồi bột mịn: Do kích thước hạt mục tiêu quá nhỏ, các thiết bị tách ly tâm truyền thống gặp khó khăn trong việc thu gom hiệu quả các loại bột có kích thước từ 5-8 μm, dẫn đến thất thoát sản phẩm và gây ra những lo ngại về môi trường.
3. Giải pháp: Bột Epic Tùy chỉnh Máy nghiền phản lực Hệ thống nghiền siêu mịn cacbon xốp
Để giải quyết những khó khăn này, chúng tôi đã cung cấp một giải pháp tích hợp dựa trên... Bột Epic công nghệ cốt lõi. Hệ thống bao gồm ba mô-đun chính:
3.1 Bộ phận nghiền cốt lõi: Máy nghiền bột Epic Powder Jet Mill
- Nguyên tắc: Sử dụng va chạm khí siêu âm. Vật liệu bị nghiền nát do va chạm với nhau trong khi được mang theo bởi các luồng khí tốc độ cao, thay vì va đập vào thành buồng.
- Thuận lợi:
- Không hao mòn & Ít ô nhiễm: Loại bỏ sự nhiễm bẩn do mài mòn kim loại, điều cực kỳ quan trọng đối với các vật liệu carbon có độ tinh khiết cao.
- Nghiền ở nhiệt độ thấp: Tận dụng hiệu ứng làm mát do sự giãn nở của khí để ngăn ngừa các thay đổi cấu trúc hoặc nguy cơ oxy hóa trong carbon xốp do nhiệt độ tăng.
- Cường độ có thể điều chỉnh: Năng lượng nghiền được kiểm soát chính xác bằng cách điều chỉnh áp suất vòi phun và tốc độ cấp liệu, bảo vệ cấu trúc lỗ rỗng.
3.2 Bộ phận phân loại chính xác: Bộ phân loại khí turbo hiệu suất cao
- Cấu hình: Bộ phân loại turbo độ chính xác cao được tích hợp trực tiếp với máy nghiền tia.
- Chức năng: Phân tách các hạt thô và mịn theo thời gian thực. Chỉ những hạt bột mịn đạt tiêu chuẩn D50 5-8 μm mới đi qua bánh xe phân loại vào hệ thống thu gom, trong khi các hạt thô tự động quay trở lại buồng nghiền để nghiền lần hai.
- Tác dụng: Đạt được sự phân bố kích thước hạt cực kỳ hẹp, đảm bảo kiểm soát chặt chẽ D90 mà không có hạt quá cỡ.
3.3 Bộ phận thu gom cải tiến: Bộ tách lốc xoáy với khí thứ cấp
- Điểm nổi bật về mặt kỹ thuật: Đây là sự đổi mới cốt lõi của trường hợp này. Để giải quyết khó khăn trong việc thu gom bột mịn 5-8 μm, chúng tôi đã đưa công nghệ Khí thứ cấp vào đáy của bộ tách lốc xoáy tiêu chuẩn.
- Nguyên tắc làm việc:
- Không khí thứ cấp được bơm vào theo phương tiếp tuyến hoặc trục từ phần dưới của hình nón lốc xoáy, tạo ra một màn chắn không khí hướng lên trên.
- Màn chắn khí này ngăn không cho bụi mịn lắng đọng bị cuốn trở lại bởi luồng khí trung tâm đang bốc lên (hiện tượng cuốn trở lại) và tối ưu hóa trường dòng chảy bên trong bằng cách giảm nhiễu loạn.
- Nó cải thiện đáng kể hiệu quả thu gom đối với các loại bột siêu mịn trong phạm vi 5-10 μm, giúp tăng tổng năng suất hệ thống lên hơn 98%.
4. Thông số quy trình và dữ liệu vận hành
Sau khi vận hành thử và tối ưu hóa tại chỗ, hệ thống nghiền siêu mịn bằng carbon xốp hoạt động ổn định với các thông số sau:
| Tham số | Cài đặt / Kết quả | Ghi chú |
|---|---|---|
| Vật liệu đã qua xử lý | Tiền chất cacbon xốp của Pháp | Giá trị ban đầu D50 ≈ 40-50 μm |
| Kích thước hạt mục tiêu (D50) | 6,2 μm | Được kiểm soát ổn định trong phạm vi 5-8 μm. |
| Thông lượng | 12,5 kg/giờ | Đáp ứng yêu cầu thiết kế 10-15 kg/h |
| Độ chính xác phân loại (Phạm vi) | < 1,2 | Phân bố cực kỳ hẹp |
| Năng suất hệ thống | > 98.5% | Nhờ công nghệ Lốc xoáy không khí thứ cấp |
| Khả năng giữ lại diện tích bề mặt riêng | > 99% | Mất mát diện tích bề mặt BET không đáng kể sau khi gia công. |