Научные основы технологии и оборудования гранулирования активных масс и формования положительных электродов литиевых источников тока

Разработаны антиадгезионные покрытия для рабочих органов оборудования, обладающие высокой долговечностью и снижающие потери AM. Основа покрытий - лаки ЛФС-2 и ПАК-1М а также смола ВУПФС-35А. В состав композиций входят суспензии Ф4Д и Ф4МД и порошки А1203, Si02 (аэросил), MgO, Z1O2, MgOZr02, ТЮ2. Исследовано влияние составов, условий приготовления и режимов электроосаждения покрытий из композици

и на основе смолы ВУПФС-35А. Разработаны технологии нанесения покрытий.

Заключение, основные выводы и результаты

В диссертации разработаны теоретические основы совмещенного процесса сушки-гранулирования активных масс и процесса формования электродов ленточных положительных электродов литиевых источников тока, установлены закономерности влияния параметров процессов сушки-гранулирования активных масс и формования электродов, а также параметров технологического оборудования на электрические и механические характеристики электродов, сформулированы принципы построения технологического процесса сушки-гранулирования, дано теоретическое решение научной задачи - разработки математического описания процесса формования ленточных положительных электродов, сформулированы принципы синтеза оборудования для формования электродов применительно к практической проблеме - повышению качества литиевых источников тока, эффективности их производства и улучшения его экологических показателей. Результаты исследований позволяют сделать следующие выводы:

Экспериментально установлено, что при сушке и гранулировании активных масс положительных электродов ЛИТ, содержащих фторопластовое связующее:

оптимальные размеры гранул активных масс 5 .15 мм, дробление приводит к снижению удельной емкости и прочности электродов и технологических характеристик масс: массы, состоящие из частиц менее 3 мм, плохо транспортируются, слёживаются, зависают в бункерах подачи, пылят, поэтому резко возрастают потери масс;

любая переработка масс, сопровождающаяся высокими сдвиговыми деформациями, приводит к снижению пластичности масс, ухудшению удельных электрических и прочностных характеристик электродов;

обезвоживание и гранулирование угольной массы следует проводить без значительных механических воздействий и уплотнения, а формование гранул при высокой влажности массы: интенсивные механические воздействия (давления, деформации сдвига и т.д.) и уплотнение приводят к разрушению высокопористой структуры и снижению электрической удельной емкости угольных электродов; повышать эффективность, сушки угольной массы следует путем увеличения поверхности слоя массы за счет формования гранул на начальной стадии сушки и применения оптимального температурного режима;

начальное обезвоживание активных масс на основе твердых деполяризаторов (Мп02 и СиО) следует производить посредством механического воздействия, предпочтительно прессованием при давлении 2,0 .4,0 МПа;

гранулы угольной активной массы приобретают прочность достаточную для сохранения формы и могут транспортироваться в сушилки высокой интенсивности после удаления 45 .50% начального количества влаги, гранулы диоксидно - марганцевой и оксидномедной активной массы приобретают достаточную прочность после удаления 23 .25% начального количества влаги, при более высокой влажности гранулы нужно формовать и сушить на поддерживающей поверхности, например, на ленте конвейерной сушилки или в ячейках гранулятора;

для повышения интенсивности удаления влаги и обеспечения высокого качества активных масс температура начала сушки должна составлять 150 .155°С (до удаления 45 .70% начального количества влаги), а температура окончания сушки-125 .135°С.

Разработан новый способ сушки-гранулирования активных масс, в основе которого лежат усадка и склонность к образованию трещин в процессе сушки. Способ включает формование пласта активной массы, нанесение на его поверхность сети канавок с заданным шагом и сушку пласта, во время которой происходит образование трещин вдоль канавок, их раскрытие и разделение пласта на гранулы.

Разработаны две технологические схемы сушки-гранулирования:

массы с твердыми деполяризаторами:

1) формование слоя массы,

2) обезвоживание прессованием,

3) сушка на конвейерной ленте гранулятора до удаления 23 .25% начального количества влаги,

4) перегрузка гранул и сушка в барабанной сушилке; гранулирование осуществляется параллельно - на всех стадиях обезвоживания;

угольной массы: 1) формование гранул в ячейках гранулятора, 2) сушка в ячейках гранулятора до удаления 45 .50% начального количества влаги, 3) перегрузка гранул и сушка в барабанной сушилке; совмещение гранулирования и сушки во время 2 и 3 операций процесса. Обе схемы предусматривают сушку с изменяемым температурным режимом - сначала при 150 .155°С, затем при 125 .135°С.

Созданы и прошли промышленную апробацию грануляторы новых конструкций: конвейерного типа для крупносерийного производства, а также дисковые и шнековые грануляторы для серийного производства, позволяющие получать гранулы нужной структуры, стабильной формы и размеров, снизить потери активной массы при гранулировании в среднем на 15%. Установлены зависимости устойчивости процесса гранулирования и количества потерь активной массы от формы и размеров рабочих органов грануляторов, а также интервалы варьирования этих параметров, обеспечивающих высокое качество гранул и низкий уровень потерь активной массы.

Разработаны:

критерии выбора вариантов конструкций по адгезии масс к материалам рабочих органов грануляторов и степени уплотнения пласта массы;

рекомендации по выбору оптимальных параметров для каждой из разработанных конструкций грануляторов.

Теоретически и экспериментально доказано, что процессы сушки и гранулирования активных масс должны рассматриваться как единый процесс, состоящий из комплекса взаимосвязанных совмещенных (параллельных) и последовательных операций, каждая из которых обеспечивает на всех стадиях обезвоживание массы и формирование гранул с заданными формой, размерами, структурными и физико-механическими характеристиками. Для повышения эффективности (сокращения времени и снижения энергоемкости) обезвоживания активной массы, как лимитирующей стадии процесса, необходимо последовательно использовать разные способы удаления влаги, причем, условием перехода от одного способа к другому является достижение заданной влажности и прочности гранул, а гранулирование осуществлять параллельно обезвоживанию массы. Для достижения максимальной эффективности процесса сушки-гранулирования комбинация и конструкция сушилок и грануляторов, размеры их рабочих зон должны полностью соответствовать порядку и продолжительности последовательных операций обезвоживания масс.

Использование этих принципов позволило сократить продолжительность сушки для угольной массы на 30 .35%, а для диоксидно - марганцевых и оксидно-медных масс на 40 .50%. Применение комбинации сушилок и интенсификация сушки привело к уменьшению длины конвейерной сушилки гранулятора в 5 раз, а общей металлоемкости оборудования сушки-гранулирования в 3 .4 раза.

 Скачать реферат