उत्पादन प्रक्रिया में ग्रेफाइटीकरण एक महत्वपूर्ण चरण है। यह आमतौर पर किस उपकरण में किया जाता है?

ग्राफिटाइजेशन, जो कि मुख्य उत्पादन प्रक्रिया है, आमतौर पर चार प्रकार के उपकरणों में किया जाता है: एचिसन ग्राफिटाइजेशन भट्टी, आंतरिक श्रृंखला ग्राफिटाइजेशन भट्टी, बॉक्स-प्रकार ग्राफिटाइजेशन भट्टी और निरंतर ग्राफिटाइजेशन भट्टी। इसका विशिष्ट विश्लेषण इस प्रकार है:

एचिसन ग्रेफाइटाइजेशन फर्नेस

एक पारंपरिक और मुख्यधारा की भट्टी के रूप में, यह प्रतिरोध तापन के सिद्धांत का उपयोग करके तापमान को 2,800-3,000°C तक बढ़ाती है, जिससे यह उच्च शुद्धता वाले ग्रेफाइट के उत्पादन के लिए उपयुक्त है। इस प्रकार की भट्टी की संरचना सरल और मजबूत होती है। हालांकि, इसमें लंबी उत्पादन अवधि, उच्च ऊर्जा खपत (लगभग 4,000-4,800 किलोवाट-घंटे/टन) और कम दक्षता जैसी कमियां हैं। वर्तमान में, पुतालाई और शानशान जैसी कंपनियां अभी भी इस तकनीक को व्यापक रूप से अपना रही हैं और प्रतिरोध सामग्री के अनुपात को अनुकूलित करके और इन्सुलेशन संरचना को बेहतर बनाकर ऊर्जा दक्षता में सुधार कर रही हैं।

आंतरिक श्रृंखला ग्रेफाइटाइजेशन भट्टी

यह भट्टी सीधे इलेक्ट्रोडों के माध्यम से ही ऊष्मा उत्पन्न करती है, जिससे ऊष्मा उत्पन्न करने के लिए प्रतिरोधक पदार्थों की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। इसके कई लाभ हैं, जैसे उच्च तापीय दक्षता, कम समय में चालू होना (उच्च तापमान चरण के दौरान केवल 1-2 घंटे) और अपेक्षाकृत कम ऊर्जा खपत (लगभग 3,300-4,000 किलोवाट-घंटा/टन)। भट्टी के प्रकारों में आई-टाइप, यू-टाइप, डब्ल्यू-टाइप और प्लम-ब्लॉसम-टाइप शामिल हैं, जिनमें से यू-टाइप सबसे अधिक उपयोग में है। जर्मनी, संयुक्त राज्य अमेरिका और जापान के कार्बन संयंत्रों ने बड़े आकार के अति-उच्च-शक्ति वाले ग्रेफाइट इलेक्ट्रोडों के उत्पादन के लिए इस तकनीक को बड़े पैमाने पर अपनाया है। हालांकि, इसका अधिकतम भट्टी तापमान (लगभग 2,800°C) एचिसन भट्टी की तुलना में थोड़ा कम है।

बॉक्स-प्रकार का ग्राफ़िटाइज़ेशन फर्नेस

इस तकनीक में कार्बन या ग्रेफाइट प्लेटों का उपयोग करके एक बॉक्स संरचना का निर्माण किया जाता है, जिसमें पारंपरिक कोक-आधारित प्रतिरोधक सामग्रियों के बजाय स्वयं कार्बन या ग्रेफाइट सामग्री को ही प्रतिरोधक तापन तत्व के रूप में इस्तेमाल किया जाता है। तापीय क्षेत्र के वितरण को अनुकूलित करके, यह ऊर्जा खपत को कम करता है। हालांकि, इसमें सामग्री का ऑक्सीकरण, कम तापीय दक्षता और भट्टी के भीतर तापमान का असमान वितरण जैसी चुनौतियां भी हैं। हेबेई कुंटियन और शानशान कंपनी लिमिटेड जैसी कंपनियों के पास संबंधित पेटेंट हैं और उन्होंने बॉक्स सीलिंग को बेहतर बनाकर और पावर-ऑन कर्व को अनुकूलित करके उत्पाद की स्थिरता में सुधार किया है।

सतत ग्रेफाइटीकरण भट्टी

यह भट्टी निरंतर सामग्री आपूर्ति, उच्च तापमान उपचार (2,500-3,000°C) और शीतलन निर्वहन को सक्षम बनाती है। यह उच्च उत्पादन क्षमता, कम ऊर्जा खपत और उच्च स्तर के स्वचालन जैसे लाभ प्रदान करती है। तापमान प्रवणता नियंत्रण प्रतिरोध तापन (बाह्य तापन विधि) या सामग्री के स्वतः तापन (आंतरिक तापन विधि) के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। हालांकि, सामग्री के स्वतः तापन और गति के कारण आंतरिक तापन विधि का संचालन अधिक जटिल है। कुंटियन और बीटीआर जैसी कंपनियां इस तकनीक के औद्योगीकरण को बढ़ावा दे रही हैं, जिससे भविष्य में रुक-रुक कर होने वाले उत्पादन तरीकों को प्रतिस्थापित करने की उम्मीद है।

उद्योग के रुझान और उपकरण चयन संबंधी सुझाव

• ऊर्जा खपत अनुकूलन: आंतरिक श्रृंखला और बॉक्स-प्रकार की भट्टियां प्रतिरोध सामग्री के उपयोग को कम करके ऊर्जा खपत को कम करती हैं, जबकि निरंतर भट्टियां ऊष्मा पुनर्प्राप्ति के माध्यम से दक्षता को और बढ़ाती हैं, जो कार्बन तटस्थता लक्ष्यों के तहत कम लागत वाले उत्पादन की मांग के अनुरूप है।
• दक्षता में वृद्धि: निरंतर उत्पादन करने वाली भट्टियाँ 24 घंटे निर्बाध उत्पादन को सक्षम बनाती हैं, जिनकी एकल-लाइन क्षमता 10,000 टन तक पहुँचती है, जो पारंपरिक उपकरणों के उत्पादन से तीन गुना अधिक है। यह उन्हें बड़े पैमाने पर एनोड सामग्री उद्यमों के लिए उपयुक्त बनाता है।
• उत्पाद की गुणवत्ता: उच्च श्रेणी के ग्रेफाइट उत्पादन के लिए एचिसन भट्टी को उसकी बेहतर तापमान एकरूपता के कारण प्राथमिकता दी जाती है, जबकि निरंतर भट्टी सटीक तापमान नियंत्रण के माध्यम से पावर बैटरी सामग्री की कठोर स्थिरता आवश्यकताओं को पूरा करती है।
• तकनीकी विकास: माइक्रोवेव ग्राफिटाइजेशन और प्लाज्मा ग्राफिटाइजेशन जैसी नई प्रक्रियाओं पर अनुसंधान और विकास कार्य चल रहा है, जो भविष्य में 3,000 डिग्री सेल्सियस की तापमान सीमा को पार करने और प्रसंस्करण समय को और कम करने की क्षमता रखती हैं।