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1.產(chǎn)品指標(biāo)

 

2.生產(chǎn)工藝流程說明

（1）投料

 

原料主要由SiO組成。購入的SiO已經(jīng)過真空爐預(yù)燒結(jié)、粉碎，進(jìn)廠后可直接進(jìn)入投料站投料，袋裝物料經(jīng)提升機(jī)送至投料站投料口，由人工打開包裝袋并在投料口下料，之后物料經(jīng)由氣流輸送機(jī)在封閉式管道內(nèi)輸送至燃?xì)鈿夥湛刂苹剞D(zhuǎn)爐。入廠物料在加入投料站時(shí)可能會有少量粉塵產(chǎn)生，經(jīng)投料站自帶布袋除塵器予以凈化后由1 根 20m 高排氣筒排放。投料站上方設(shè)置的集氣罩風(fēng)機(jī)風(fēng)量按10000m3/h 計(jì)，

 

（2）T1 包覆（高溫?zé)Y(jié)）

 

物料經(jīng)氣流輸送機(jī)進(jìn)入燃?xì)鈿夥湛刂苹剞D(zhuǎn)爐進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，原料均勻進(jìn)入 設(shè)備，運(yùn)用旋轉(zhuǎn)動態(tài)煅燒模式，能夠克服粉體物料煅燒過程中所產(chǎn)生的生燒、過燒、夾生等缺陷，從而提高了粉體物料的反應(yīng)時(shí)間和品質(zhì)均勻性，燒結(jié)時(shí)需以離心風(fēng)機(jī)補(bǔ)氣（在通入丙烷前補(bǔ)氣）。燃?xì)鈿夥湛刂苹剞D(zhuǎn)爐以天然氣為能源，燒結(jié)溫度控制在950℃左右，燒結(jié)持續(xù)時(shí)間約4h/批次，單批生產(chǎn)3t，6 批次/d，則年產(chǎn)5400t，能夠滿足年產(chǎn)5000t  硅碳負(fù)極材料。T1 包覆時(shí)需通入丙烷（丙烷裂解時(shí)包覆溫度相對較低，對設(shè)備要求相對較低）與一氧化硅反應(yīng)，丙烷由氣體管道計(jì)量定量后通入，利用丙烷在高溫下裂解①的特性，裂解出C 在高溫下包覆住一氧化硅表面，從而改變原料的理化性質(zhì)，滿足后續(xù)生產(chǎn)使用。丙烷比例應(yīng)按照低于2.1%或高于9.5%，控制其不在爆炸極限范圍內(nèi)。該工序設(shè)置氣體泄漏檢測報(bào)警裝置。丙烷裂解其實(shí)是個(gè)分步反應(yīng)，主要以以下三種方式進(jìn)行反應(yīng)：C3H8 →2CH4+C——①

 

CH4 →2H2  ↑+CC3H8 →C2H2+CH4+H2  ↑合并反應(yīng)：C3H8 →C2H4+CH4 

 

進(jìn)一步反應(yīng)：C2H4→CH4+C

 

為取得更好的燒結(jié)效果，燒結(jié)過程需重復(fù)進(jìn)行一次。為節(jié)省成本，第二段燒結(jié)采用電加熱回轉(zhuǎn)爐進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)持續(xù)時(shí)間同樣約4h/批次，燒結(jié)溫度同樣為 950℃ , 單批生產(chǎn)3t，6 批次/d，則年產(chǎn) 5400t ，能夠滿足年產(chǎn) 5000t  硅碳負(fù)極材料。

 

在通入丙烷時(shí)（由氣體管道計(jì)量定量后通入），需使用氮?dú)庾鳛檩d氣工具， 一方面起隔絕空氣的作用，一方面起到保護(hù)設(shè)備的作用。燒結(jié)過程反應(yīng)生成的 氫氣會在燃燒爐（電爐）富氧狀態(tài)下燃燒殆盡，爐內(nèi)氫氣濃度遠(yuǎn)低于 4%的臨界 值，不會有爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

 

3.生產(chǎn)工藝流程說明

 

生產(chǎn)工藝流程說明

 

（1）投料

 

原料主要由碳?xì)饽z/多孔炭（比例為54%：46%）組成。購入的碳?xì)饽z/多孔炭已經(jīng)過分離、碳化、活化等，進(jìn)廠后可直接進(jìn)入投料站投料，袋裝物料經(jīng)提升機(jī)送至投料站投料口，由人工打開包裝袋并在投料口下料，之后物料經(jīng)由氣流輸送機(jī)在封閉式管道內(nèi)輸送至流化床。入廠物料在加入投料站時(shí)可能會有少量粉塵產(chǎn)生，經(jīng)投料站自帶布袋除塵器予以凈化后由1根15m高排氣筒排放。投料站上方設(shè)置的集氣罩風(fēng)機(jī)風(fēng)量按10000m3/h 計(jì)，封閉空間內(nèi)粉塵較易捕集，集氣罩捕集率按95%計(jì)，捕集得到的粉塵均經(jīng)由設(shè)備自帶的布袋除塵器統(tǒng)一處理，凈化效率按99%計(jì)，無組織粉塵（80%）可自然沉降于投料站四周，少量（20%）無組織排放；粉塵收集后外售綜合利用。

 

（2）沉積鈍化

 

沉積鈍化工序中先將碳材料（碳?xì)饽z/多孔炭）放置于流化床內(nèi)，通入氮?dú)庵脫Q掉里面的氧氣。采用電加熱將流化床加熱至500℃-600℃,持續(xù)時(shí)間約3h，隨后通入硅烷、丙烷（或乙炔）和氮?dú)?，由氣體管道計(jì)量定量后通入，持續(xù)反應(yīng)1h，壓力為5-10Mpa，共4h/批次，單批生產(chǎn)3t，6 批次/d，則年產(chǎn)5400t，，反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉硅烷，并保持氮?dú)獬掷m(xù)通入，自然降溫至室溫，取出樣品。硅烷、丙烷、乙炔物料比例應(yīng)按照硅烷低于0.8%或高于98%、丙烷低于2.1%或高于9.5%、乙炔低于2.3%或高于81%，控制其不在爆炸極限范圍內(nèi)。

 

硅烷大部分在高溫作用下分解，剩余在高溫爐內(nèi)分解形成硅顆粒，反應(yīng)方 程式如下：SiH4→Si+2H2  ↑

 

丙烷和乙炔提供碳源。在高溫作用下丙烷和乙炔分解產(chǎn)生 C 原子，經(jīng)過調(diào)整溫度，不會反應(yīng)生成碳化硅。該工序設(shè)置氣體泄漏檢測報(bào)警裝置。反應(yīng)方程式如下：C3H8→3C+4H2  ↑ C2H2→2C+H2  ↑

 

在通入乙炔/丙烷時(shí)，需使用氮?dú)庾鳛檩d氣工具，一方面起隔絕空氣的作用， 一方面起到保護(hù)設(shè)備的作用。沉積鈍化過程反應(yīng)生成的氫氣會在燃燒爐（電爐） 富氧狀態(tài)下燃燒殆盡，爐內(nèi)氫氣濃度遠(yuǎn)低于 4%的臨界值，不會有爆炸風(fēng)險(xiǎn)。硅 烷在燃燒爐（電爐）有氧氣情況下會氧化成二氧化硅和水，同時(shí)將可燃?xì)怏w濃 度降至爆炸極限下限 0.8% ，不會有爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

 

由于沉積鈍化工序工作溫度在 800℃左右，本多孔碳材料耐溫性高達(dá) 3000℃ , 且有氮?dú)獾谋Ｗo(hù)，多孔碳材料理化性質(zhì)不會因此發(fā)生改變。根據(jù)企業(yè) 實(shí)操經(jīng)驗(yàn)，硅烷在沉積鈍化工序利用率約為 99.5% ，乙炔、丙烷在沉積鈍化工序 利用率約為 60% 。沉積鈍化廢氣主要成分為 H2 、氮?dú)猓S氫氣等一并 排入燃燒爐（電爐））、極少量未利用的硅烷、乙炔及丙烷，主要污染因子為VOCs（乙炔、丙烷）、顆粒物、燃燒過后的 NOx。

 

流化床沉積鈍化過程中產(chǎn)生的工藝廢氣經(jīng)過新增燃燒爐（電爐）熱力燃燒+夾管冷卻+布袋除塵后經(jīng)由 1 根 15m 高排氣筒（DA010、新增）排放；氣流輸送廢氣（顆粒物）經(jīng)濾芯過濾后無組織排放。

 

沉積鈍化后的物料經(jīng)回轉(zhuǎn)爐自帶的水冷機(jī)冷卻后進(jìn)入下一工序。水冷機(jī)用水可以循環(huán)使用，僅需定期補(bǔ)充少量新水。

 

（3）T2 包覆（高溫?zé)Y(jié)）

 

沉積鈍化后的物料經(jīng)氣流輸送機(jī)進(jìn)入電加熱回轉(zhuǎn)爐進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，原料均勻進(jìn)入設(shè)備，運(yùn)用旋轉(zhuǎn)動態(tài)煅燒模式，能夠克服粉體物料煅燒過程中所產(chǎn)生的生燒、過燒、夾生等缺陷，從而提高了粉體物料的反應(yīng)時(shí)間和品質(zhì)均勻性。電加熱回轉(zhuǎn)爐燒結(jié)溫度控制在950℃左右，燒結(jié)持續(xù)時(shí)間約4h/批次，單批生產(chǎn)3t，6 批次/d，則年產(chǎn)5400t。T2 包覆時(shí)需通入丙烷/乙炔（由氣體管道計(jì)量定量后通入）與沉積鈍化后的物料反應(yīng)，利用乙炔在高溫下裂解②的特性，裂解出C 在高溫下包覆住沉積鈍化后的物料表面，從而改變原料的理化性質(zhì)，滿足后續(xù)生產(chǎn)使用。丙烷、乙炔物料比例應(yīng)按照丙烷低于2.1%或高于9.5%、乙炔低于2.3%或高于81%，控制其不在爆炸 極限范圍內(nèi)。設(shè)置氣體泄漏檢測報(bào)警裝置。涉及到的反應(yīng)方程式為：

 

C2H2 →2C+H2  ↑——②

 

在通入乙炔/丙烷時(shí)，需使用氮?dú)庾鳛檩d氣工具，一方面起隔絕空氣的作用，一方面起到保護(hù)設(shè)備的作用。燒結(jié)過程反應(yīng)生成的氫氣會在燃燒爐（電爐）富氧狀態(tài)下燃燒殆盡，爐內(nèi)氫氣濃度遠(yuǎn)低于 4%的臨界值，不會有爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

 

由于包覆工序工作溫度在 950℃左右，多孔碳材料耐溫性高達(dá) 3000℃ , 且有氮?dú)獾谋Ｗo(hù)，多孔碳材料理化性質(zhì)不會因此發(fā)生改變。根據(jù)實(shí)操經(jīng)驗(yàn)，乙炔、丙烷在包覆工序利用率約為 60% 。燒結(jié)廢氣主要成分為 H2 、氮?dú)猓S氫氣等一并排入燃燒爐（電爐））、未利用的乙炔及丙烷，主要污染因子為 VOCs（乙炔、丙烷）、顆粒物、燃燒過后的 NOx。

 

電加熱回轉(zhuǎn)爐燒結(jié)過程中產(chǎn)生的工藝廢氣經(jīng)過新增燃燒爐（電爐）熱力燃燒+夾管冷卻+布袋除塵后經(jīng)由 1 根 15m 高排氣筒排放；氣流輸送廢氣（顆粒物）經(jīng)濾芯過濾后無組織排放。

 

燒結(jié)后的物料經(jīng)回轉(zhuǎn)爐自帶的水冷機(jī)冷卻后進(jìn)入下一工序。水冷機(jī)用水可 以循環(huán)使用，僅需定期補(bǔ)充少量新水。

 

（4）成品處理（混料）

 

將高溫?zé)Y(jié)后的物料與石墨混料，石墨在混料機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)下混料約 1h 以與 變性后的碳?xì)饽z/多孔炭充分混合。石墨同樣經(jīng)由封閉式氣流輸送機(jī)輸入，混

 

料機(jī)全封閉設(shè)置，混料過程不會有粉塵產(chǎn)生。石墨進(jìn)入投料區(qū)投料時(shí)會有少量 的投料粉塵產(chǎn)生，與投料工序廢氣一并收集、處理、排放，粉塵收集 后外售綜合利用；氣流輸送廢氣（顆粒物）經(jīng)濾芯過濾后無組織排放。

 

（5）除磁、篩分、包裝

 

考慮到原材料中可能會含有極少量的含鐵、鎳等磁性物質(zhì)，故需進(jìn)入磁選 機(jī)磁選，剔除掉磁性雜質(zhì)，由于燒結(jié)時(shí)可能會有部分粉末狀物料結(jié)成大顆粒粒徑，無法滿足后續(xù)生產(chǎn)使用，故除磁后的物料需進(jìn)入振動篩進(jìn)行篩分，振動篩網(wǎng)格400  目，大于400  目的物料進(jìn)入后續(xù)工序，小于400  目的燒結(jié)大顆粒外售綜合利用。篩分過程為全封閉進(jìn)行，不會有粉塵產(chǎn)生。包裝前需對成品進(jìn)行檢驗(yàn)，會產(chǎn)生少量不合格品S2-3（不合格品率約0.3%），檢驗(yàn)后的成品經(jīng)包裝機(jī)包裝入庫。除磁、篩分過程中無粉塵產(chǎn)生，然而物料在包裝機(jī)包裝時(shí)會有少量粉塵產(chǎn)生，經(jīng)集塵罩+布袋除塵器凈化后由1 根新增15m 高排氣筒排放。

 

除上述污染物外，在加工過程中還會產(chǎn)生少量的廢包裝袋、沉淀池底 泥等污染物。

 

4.主要原輔料性質(zhì)

 

①鋰

 

鋰（Lithium）是一種金屬元素，位于元素周期表的第二周期 IA 族，元素符號為 Li，它的原子序數(shù)為 3，原子量為 6.941，對應(yīng)的單質(zhì)為銀白色質(zhì)軟金屬，也是密度最小（0.534g/cm3）的金屬。其熔點(diǎn)為 180.5℃，沸點(diǎn)為 1342℃，比熱容為 3.58 kJ/kg·K，可溶于硝酸、液氨等溶液，可與水反應(yīng)。

 

 

②碳?xì)饽z

 

碳?xì)饽z是一類具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多孔碳材料，將間苯二酚-甲醛（RF）有機(jī)氣凝膠進(jìn)行高溫?zé)崃呀舛玫?，耐溫性高達(dá) 3000℃（在惰性和真空氛圍下）。

 

 

③多孔炭