Ультразвуковой вибрационный грохот для литий-батарейного порошка: пример из практики
История проекта
Данный пример из практики посвящен китайскому производителю материалов для новой энергетики, специализирующемуся на исследованиях и крупномасштабном производстве высоконикелевых тройных катодных материалов (NCM) и литий-железо-фосфатных (LFP) порошков-прекурсоров.
В процессе производства кальцинированные катодные порошки-прекурсоры должны проходить строгую классификацию по размеру частиц для обеспечения консистентности, безопасности и высокой плотности энергии литий-батарейной продукции. Первоначально в процессе грохочения заказчика использовался традиционный вибрационный грохот; однако при обработке сверхтонких порошков крупнее 300 меш, особенно в условиях применения ультразвукового вибрационного грохота для литий-батарейного порошка, система часто сталкивалась со следующими проблемами.
Основные проблемы, с которыми столкнулся заказчик
Сильное забивание сита
Высоконикелевые катодные материалы имеют чрезвычайно мелкие частицы (целевой диапазон грохочения: 325–500 меш). Из-за сил Ван-дер-Ваальса и электростатической адсорбции на поверхности сетки возникает сильное забивание и образование корки, что значительно снижает эффективную площадь грохочения. Заказчику приходилось останавливать линию 2–3 раза за смену для ручной очистки, что серьезно влияло на непрерывность производства литий-батарейного порошка.
Низкая эффективность грохочения и плохая точность
Из-за постоянного забивания эффективность грохочения традиционной системы значительно колебалась. Пропускная способность тонкого порошка была недостаточной, что приводило к попаданию крупных частиц в готовую продукцию, при этом значительное количество тонкого порошка оставалось в надрешетном продукте. Это не только вызывало потери сырья, но и негативно сказывалось на электрохимической однородности литий-батарейных материалов.
Проблемы статического электричества и агломерации
В условиях сухой обработки материал несет сильный статический заряд, что приводит к агломерации частиц и образованию псевдокрупных частиц. Это нарушает точное распределение частиц по размерам и снижает эффективность грохочения литий-батарейного порошка, вызывая значительные потери пригодного тонкого порошка.
Производственные узкие места и высокие затраты на обслуживание
Частые остановки для очистки сита снижали коэффициент использования оборудования и препятствовали расширению производственных мощностей. В то же время ручная очистка повышала трудоемкость и вызывала механический износ сетки, что дополнительно увеличивало расходы на расходные материалы в процессе грохочения.
Решение с ультразвуковым вибрационным грохотом, предоставленное компанией Jiarui Machinery
Для решения вышеуказанных задач в области грохочения литий-батарейного порошка техническая команда Jiarui Machinery провела выездную инспекцию и испытания материала, а также рекомендовала индивидуальное решение на основе ультразвукового вибрационного грохота JR-C-1000 для обработки литий-батарейного порошка.
Выбор оборудования
Ультразвуковой вибрационный грохот JR-C-1000 с эффективным диаметром грохочения 950 мм и площадью грохочения 0,7085 м². Машина оснащена 3-уровневой рамой сита, что обеспечивает многоступенчатую точную классификацию.
Справочно: Ультразвуковые вибрационные грохоты
Основная комплектация
Ультразвуковая система
Система включает высокочастотный ультразвуковой источник питания и преобразователь частотой 38 кГц, который преобразует электрические сигналы в высокочастотные механические колебания и напрямую передает их на сетку грохота. Это ключевая технология ультразвукового вибрационного грохота для литий-батарейного порошка, эффективно предотвращающая забивание сетки при грохочении сверхтонких порошков.
Антиадгезионная и коррозионностойкая обработка
С учетом характеристик материала все детали грохота, контактирующие с продуктом (включая раму сита), обработаны PTFE-покрытием (тефлоновым). Это предотвращает налипание материала и обеспечивает устойчивость к потенциальным следовым коррозионным компонентам в порошках-прекурсорах литий-батарейных материалов.
Индивидуальная сетка грохота
Применяется высоконатянутая высокоточная сетка из нержавеющей стали с целевой точкой классификации 400 меш (приблизительно 38 мкм). Сетка работает в синергии с ультразвуковой системой, обеспечивая стабильное и точное грохочение литий-батарейного порошка.
Режим работы
Оборудование работает в двухприводной системе. Нижний вибрационный двигатель создает трехмерные механические колебания, обеспечивая равномерное распределение материала и его продольное перемещение. Одновременно наложенные ультразвуковые колебания создают на сетке высокочастотные микровибрации малой амплитуды, эффективно разрушая адгезию частиц и электростатические силы, что обеспечивает стабильную работу ультразвукового вибрационного грохота для обработки литий-батарейного порошка.
Отзывы заказчика и эксплуатационные результаты
После установки и пусконаладки оборудования, по итогам одного месяца непрерывного производственного мониторинга, заказчик предоставил следующие отзывы:
- Полное устранение проблем забивания: Высокочастотные колебания ультразвука поддерживают сетку грохота в постоянном состоянии “самоочистки”, предотвращая налипание материала на ячейки сетки. Заказчик достиг 72 часов непрерывной безостановочной работы без какого-либо простоя для очистки сита, полностью раскрыв производственные мощности.
- Значительное повышение точности и эффективности грохочения: По статистике, выход продукции в целевом диапазоне размеров частиц (400 меш) стабильно увеличился с приблизительно 75% до более 98%. Концентрация распределения частиц по размерам (значение Span) значительно улучшилась, а однородность партий соответствует требованиям высококлассных заказчиков.
- Значительное увеличение выхода продукции: Потери тонкого порошка, вызванные агломерацией и забиванием, практически устранены, что привело к увеличению общего выхода сырья примерно на 5% и значительному экономическому эффекту.
- Стабильная и надежная работа: Оборудование поддерживает непрерывную промышленную эксплуатацию в течение 12–24 часов. Ультразвуковая система работает стабильно, не требуя дополнительных устройств охлаждения. Двухчасовое испытание под полной нагрузкой, проведенное перед отгрузкой, подтвердило ее надежность.
Сравнительная таблица
Чтобы наглядно оценить улучшение, достигнутое благодаря ультразвуковому вибрационному грохоту для порошка литиевых батарей, ниже приведены показатели работы до и после внедрения:
| Показатель эффективности | До (вибрационный грохот) | После (JR-C-1000 ультразвуковой вибрационный грохот) |
|---|---|---|
| Забивание сита | Сильное забивание, 2–3 ручные очистки за смену | Самоочистка, отсутствие забивания в процессе работы |
| Непрерывная работа | Частые остановки для очистки | Достигнута непрерывная работа в течение 72 часов |
| Эффективность грохочения | Нестабильный, ~75% прохождение тонкого порошка | Стабильный, >98% прохождение |
| Однородность частиц | Плохая, широкое распределение частиц | Высокооднородное распределение частиц по размерам |
| Выход материала | Значительные потери тонкого порошка из-за забивания | Выход увеличен на ~5% |
| Требования к обслуживанию | Высокие затраты на труд и износ сит | Минимальное техническое обслуживание |
| Стабильность производства | Прерывистая и нестабильная | Стабильная промышленная непрерывная работа |
Преимущества ультразвукового вибрационного грохота для литиевых батарейных порошков
Данное ультразвуковой вибрационный грохот для применения с порошками литиевых батарей обеспечивает следующие ключевые преимущества:
- Антизабивание и самоочистка: Высокочастотные ультразвуковые колебания принципиально решают проблему забивания сит, вызванного сверхтонкими порошками, сильно электростатическими материалами и материалами, склонными к агломерации.
- Высокоточное грохочение: Особенно подходит для точной классификации сверхтонких порошков в диапазоне 200–635 меш (18–75 мкм), точность грохочения повышается на 1%–70%.
- Увеличение производительности и выхода: Стабильная работа без забивания повышает производительность грохочения в 0,5–10 раз, снижая потери материала.
- Адаптивность к специальным материалам: Индивидуальные решения, такие как покрытие PTFE, позволяют обрабатывать материалы, которые являются липкими, коррозионными или требуют высокой чистоты.
Типичные применения ультразвукового вибрационного грохота
| Отрасли | Типичные материалы |
|---|---|
| Материалы для новой энергетики | Катодные/анодные порошки литиевых батарей, магнитные порошки, порошки сплавов |
| Порошковая металлургия | Молибденовый порошок, вольфрамовый порошок, никелевый порошок, кобальтовый порошок |
| Химикаты и покрытия | Карбид кремния, карбид бора, кварцевый порошок |
| Пищевая промышленность | Крахмал, сахарная пудра, сухое молоко, кофейный порошок |
| Фармацевтика | Фармацевтические субстанции (API), травяные порошки |
| Керамические материалы | Глинозем, керамические порошки, абразивные порошки |
Заключение
Данный проект демонстрирует, что ультразвуковой вибрационный грохот серии JR-C для обработки порошков литиевых батарей эффективно решает отраслевые проблемы, такие как забивание, низкая точность и низкий выход при грохочении сверхтонких порошков.
Сочетая механическую вибрацию с ультразвуковой энергией, система значительно повышает эффективность производства и стабильность продукта, обеспечивая при этом измеримые экономические выгоды.
Индивидуальные решения для ультразвуковых вибрационных грохотов
Дзяруй Машинери предоставляет полностью индивидуальные решения для грохочения для различных отраслей промышленности и свойств материалов.
Мы предлагаем стандартные модели диаметром от Φ400 мм до Φ1800 мм, а также индивидуальные системы, включая:
- Системы грохочения с защитой инертным газом
- Интегрированные функции очистки или охлаждения
- Конструкции, соответствующие требованиям GMP / FDA для применений с высокой чистотой
Если вы сталкиваетесь с проблемами при грохочении порошков литиевых батарей, пожалуйста, предоставьте спецификации вашего материала и технологические требования. Наша инженерная команда предоставит профессиональные рекомендации по выбору оборудования и индивидуальные решения.