অ্যানোড উপাদানের গ্রাফিটাইজেশন প্রক্রিয়া

২০২৫-০৩-২৬

১ গ্রাফিটাইজেশন

গ্রাফিটাইজেশন প্রক্রিয়া একটি প্রক্রিয়া যেখানে কার্বন সমৃদ্ধ উপাদানকে 2300~3000 ℃ তাপ দেওয়া হয় প্রতিরোধক তাপের পূর্ণ ব্যবহার করে, যাতে অটোমফাউস কার্বন একটি অযোগ্য স্তর কাঠামোকে সুশৃঙ্খল স্টোন ইঙ্ক ক্রিস্টাল কাঠামোতে রূপান্তরিত করে। গ্রাফাইট ক্রিস্টাল কাঠামোর রূপান্তরের শক্তি এবং অণুর পুনর্বিন্যাস উচ্চ তাপ চিকিত্সা থেকে আসে। তাপ চিকিত্সার তাপমাত্রা বাড়লে গ্রাফাইট স্তরের স্থানান্তর ধীরে ধীরে কমে যায়, সাধারণত 0.343 nm এবং 0.346 nm এর মধ্যে। 2500 ℃ তাপমাত্রায় পরিবর্তন লক্ষ্যযোগ্য, এবং 3000 ℃ তাপমাত্রায় পৌঁছালে ধীরে ধীরে ধীর হয়ে পড়ে, যতক্ষণ না পুরো গ্রাফিটাইজেশন প্রক্রিয়া সম্পন্ন হয়। কৃত্রিম গ্রাফাইট অ্যানোড উপাদান গ্রাফিটাইজেশন উচ্চ তাপ চিকিত্সার মাধ্যমে, কার্বন কাঠামো সফলভাবে গ্রাফাইট কাঠামোতে রূপান্তরিত হয় এবং লিথিয়াম ব্যাটারি অ্যানোডের সাথে সম্পর্কিত কার্যকরী বৈশিষ্ট্য থাকে।

২.অ্যানোড উপাদানের গ্রাফিটাইজেশনের প্রধান চুল্লি প্রকার এবং প্রক্রিয়া

বর্তমানে, অ্যানোড উপাদানের গ্রাফিটাইজেশন প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত চুল্লির প্রকারগুলি প্রধানত এচেসন গ্রাফিটাইজেশন চুল্লি, অভ্যন্তরীণ সিরিজ গ্রাফিটাইজেশন চুল্লি, বক্স টাইপ গ্রাফিটাইজেশন চুল্লি এবং ধারাবাহিক গ্রাফিটাইজেশন চুল্লির অন্তর্ভুক্ত, যা মধ্যে সবচেয়ে সাধারণভাবে ব্যবহৃত হয় এচেসন গ্রাফিটাইজেশন চুল্লি, এবং কিছু সংখ্যক অভ্যন্তরীণ সিরিজ গ্রাফিটাইজেশন চুল্লি ব্যবহার করা হয়। বক্স-টাইপ গ্রাফিটাইজেশন চুল্লি এবং ধারাবাহিক গ্রাফিটাইজেশন চুল্লি সম্প্রতি বছরগুলিতে উন্নত নতুন চুল্লির প্রকার। বক্স-টাইপ গ্রাফিটাইজেশন চুল্লি দ্রুত উন্নতি করে, মূলত এটচিসন চুল্লির পুনর্নবীকরণ এবং আংশিক নতুন নির্মাণের মাধ্যমে। ধারাবাহিক গ্রাফিটাইজেশন চুল্লি নতুনভাবে নির্মিত এবং এখনো পরীক্ষার প্রক্রিয়ায় রয়েছে, এর চুল্লি প্রকার এবং প্রক্রিয়া পুরোপুরি পরিপক্ক নয়, এবং এর ব্যাপক ব্যবহার করতে কিছু সময় লাগবে।

এটচিসন চুল্লি হলো কার্বন অ্যানোড উপাদানকে একক গর্ত (1 গর্ত ক্রুশিবল) ক্রুশিবলে ইনস্টল করা, এবং তারপর ক্রুশিবলটিকে গ্রাফিটাইজেশন চুল্লিতে লোড করা এবং প্রতিরোধক উপাদানটির মধ্যে প্রতিরোধক উপাদান ইনস্টল করা, এবং দুই পাশ এবং উপরের ঢাকনার মধ্যে অন্তরণ উপাদান লোড করা হয় যাতে বিদ্যুৎ পরিবাহনের মাধ্যমে গ্রাফিটাইজেশন সম্পন্ন হয়। অভ্যন্তরীণ সিরিজ গ্রাফিটাইজেশন চুল্লি হলো কার্বন অ্যানোড উপাদানকে ছিদ্রযুক্ত ক্রুশিবলে (9 গর্ত ক্রুসিবল) ইনস্টল করা, এবং তারপর ক্রুশিবলটি সিরিয়াল সংযোগ মোডের মাধ্যমে গ্রাফাইট চুল্লিতে একপ্রান্তে সংযুক্ত করা হয়, এবং দুই পাশ এবং উপরের ঢাকনার মধ্যে অন্তরণ উপাদান লোড করা হয় যাতে বিদ্যুৎ পরিবাহনের মাধ্যমে গ্রাফিটাইজেশন সম্পন্ন হয়। বক্স-টাইপ গ্রাফিটাইজেশন চুল্লি হলো কার্বন নেতিবাচক উপাদানকে সরাসরি বড় বক্সে লোড করা যা পূর্বে কার্বন প্লেট বা গ্রাফাইট প্লেট দ্বারা ইনস্টল করা হয়েছে, এবং প্রতিরোধক হিসেবে কার্বন বা গ্রাফাইট কাভার প্লেট যুক্ত করা হয়, উভয় পাশে এবং উপরের উষ্ণতাবিরোধী উপাদান গ্রাফিটাইজেশনের জন্য বিদ্যুৎ পরিবাহনের মাধ্যমে ইনস্টল করা হয়। ধারাবাহিক গ্রাফিটাইজেশন চুল্লি হলো গ্রাফিটাইজেশন চুল্লির চেম্বারে ধারাবাহিকভাবে কার্বন অ্যানোড উপাদান যোগ করা, উচ্চ তাপ গ্রাফিটাইজেশন পর শীতল করে ডিসচার্জ করা।

3. বিভিন্ন গ্রাফাইটাইজেশন ফার্নাস প্রক্রিয়ার মূল প্রযুক্তিগত পয়েন্টগুলি

অ্যানোড উপকরণের প্রক্রিয়াকরণ প্রক্রিয়া প্রধানত দুটি মূল লিঙ্কে বিভক্ত, গ্রানুলেশন এবং গ্রাফিটাইজেশন, এবং উভয়েরই উচ্চ প্রযুক্তিগত বাধা রয়েছে। গ্রাফিটাইজেশনের মাধ্যমে অ্যানোড উপকরণগুলি অ্যানোড উপকরণগুলির নির্দিষ্ট ক্ষমতা, প্রথম প্রভাব, নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল, কম্প্যাকশন ঘনত্ব, পরিবাহিতা, রাসায়নিক স্থিতিশীলতা, যেমন কর্মক্ষমতা সূচক উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে, তাই ভাল গ্রাফিটাইজেশন প্রযুক্তি নিয়ন্ত্রণ এবং আয়ত্ত করা অ্যানোড উপকরণগুলির গুণমান নিশ্চিত করার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ পদ্ধতি, কারণ বক্স-টাইপ ফার্নেস এবং ক্রমাগত গ্রাফিটাইজেশন ফার্নেস প্রযুক্তি সম্পূর্ণরূপে পরিপক্ক নয়, নিম্নলিখিতটি অ্যাচিসন ফার্নেস এবং অভ্যন্তরীণ সিরিজ গ্রাফিটাইজেশন ফার্নেস প্রক্রিয়া পয়েন্টগুলি প্রবর্তনের জন্য করণীয় বিষয়গুলির উপর আলোকপাত করে।

3.1 এটচিসন ফার্নাস এবং অভ্যন্তরীণ সিরিজ ফার্নাসের লোডিং (ক্রুসিবল)

3.1.1 ফার্নাস লোডিংয়ের সময় ভলাটাইল কনফিগারেশন

যখন গ্রাফিটাইজেশন ফার্নেসের তাপমাত্রা ২০০~১০০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে বেড়ে যায়, তখন চুল্লির নেতিবাচক ইলেকট্রোড থেকে প্রচুর পরিমাণে উদ্বায়ী পদার্থ নির্গত হয়। যদি উদ্বায়ী পদার্থগুলি সময়মতো নিষ্কাশন করা না যায়, তাহলে উদ্বায়ী পদার্থ জমা হতে পারে, যা স্প্রে করার চুল্লির নিরাপত্তা দুর্ঘটনার কারণ হতে পারে। যখন প্রচুর পরিমাণে উদ্বায়ী পদার্থ বেরিয়ে যায়, তখন উদ্বায়ী পদার্থের দহন পর্যাপ্ত হয় না, ফলে প্রচুর পরিমাণে কালো ধোঁয়া উৎপন্ন হয়, যার ফলে পরিবেশ দূষণ বা পরিবেশগত দুর্ঘটনা ঘটে। অতএব, চুল্লি লোড করার সময় নিম্নলিখিত বিষয়গুলিতে মনোযোগ দেওয়া উচিত:

(১) নেতিবাচক ইলেকট্রোড ফার্নেস ইনস্টল করার সময়, বিদ্যুৎ সঞ্চালনের প্রক্রিয়ায় উচ্চ উদ্বায়ী অংশগুলির অত্যধিক ঘনত্ব এবং ঘনত্ব এড়াতে উদ্বায়ী সামগ্রীর স্তর অনুসারে একটি যুক্তিসঙ্গত সংযোজন করা প্রয়োজন;

(২) কার্যকরভাবে পালানোর জন্য অন্তরক উপাদানের উপরে উপযুক্ত বায়ু ছিদ্র স্থাপন করা উচিত;

(3) পাওয়ার সাপ্লাই কার্ভ ডিজাইন করার সময়, ভলাটাইলের কেন্দ্রীভূত নির্গমনের পর্যায়ে সঠিকভাবে কার্ভটি ধীর করতে পূর্ণ দৃষ্টি দেওয়া দরকার, যাতে ভলাটাইলগুলি ধীরে ধীরে বের করা যায় এবং সম্পূর্ণভাবে পোড়ানো যায়;

(4) সহায়ক উপকরণগুলির যুক্তিসঙ্গত নির্বাচন নিশ্চিত করা, সহায়ক কণার আকারের গঠন নিশ্চিত করা, ০~১ মিমি সূক্ষ্ম পাউডারের পরিমাণ কমানোর জন্য, সাধারণত ১০% এর বেশি নয়।

3.1.2 লোডিংয়ের সময় ফার্নেসের প্রতিরোধক সুষম হওয়া উচিত

যখন চুল্লিতে নেতিবাচক ইলেকট্রোড এবং প্রতিরোধের উপাদান সমানভাবে বিতরণ করা হয় না, তখন কম প্রতিরোধের জায়গা থেকে কারেন্ট প্রবাহিত হবে এবং পক্ষপাতের ঘটনা ঘটবে, যা পুরো চুল্লির নেতিবাচক ইলেকট্রোডের গ্রাফিটাইজেশনের প্রভাবকে প্রভাবিত করবে। অতএব, চুল্লি লোড করার সময় নিম্নলিখিত বিষয়গুলিতে মনোযোগ দেওয়া প্রয়োজন:

(1) ফার্নাস লোডিংয়ের সময়, প্রতিরোধক উপকরণকে ফার্নাস চেম্বারের মাথা থেকে ফার্নাস চেম্বারের লম্বা লাইনে নির্গত করতে হবে যাতে ছোট কণা বা বৃহত কণার ঘনত্ব এড়ানো যায়;

(2) পুরানো এবং নতুন ক্রুসিবল একই ফার্নাসে প্রবেশ করার সময়ও যুক্তিসঙ্গত কনফিগারেশন প্রয়োজন, নতুন ক্রুসিবল একটি স্তর সহ পুরানো ক্রুসিবলের সাথে একটি স্তর জাতীয় প্রদর্শন নিষিদ্ধ;

(৩) সাইড ওয়াল উপাদানে প্রতিরোধের উপকরণ এড়িয়ে চলুন।

৩.২ অ্যাচেসন ফার্নেস এবং অভ্যন্তরীণ সিরিজ ফার্নেস পাওয়ার সাপ্লাই

৩.২.১ পাওয়ার ট্রান্সমিশনের সময় অ্যানোড উপাদানের পাওয়ার কার্ভ তৈরি করার ভিত্তি

ক্যাথোড উপাদানের বিভিন্ন গুণমানের চাহিদার অনুযায়ী, এটি নিম্ন তাপমাত্রা উপাদান (২ ৮০০ ℃), মধ্যম তাপমাত্রা উপাদান (২ ৯৫০ ℃), উচ্চ তাপমাত্রা উপাদান (৩ ০০০ ℃) এ বিভক্ত করা যেতে পারে, তবে গ্রাফিটাইজেশন উচ্চ তাপমাত্রা চাহিদার প্রক্রিয়া সাধারণত ২ ২৫০ ℃ এবং ৩ ০০০ ℃ এর মধ্যে হয়, ফার্নেসের সকল পজিশন প্রয়োজনীয় তাপমাত্রায় পৌঁছানোর জন্য, এটি উচ্চ তাপমাত্রার প্রক্রিয়াতে একটি সময় ধরে থাকতে হবে। ফার্নেসে তাপমাত্রার সামঞ্জস্য নিশ্চিত করতে, সাধারণত বিভিন্ন ফার্নেসের ধরন অনুযায়ী, ভিন্ন ভিন্ন সময় রাখতে হয়, সাধারণত উচ্চ তাপমাত্রায় ৬~৩০ ঘণ্টা রাখা হয়, পাওয়ার ট্রান্সমিশনের প্রক্রিয়ায় ফার্নেসের প্রতিরোধের ভাষা ফিরিয়ে আনা প্রতিরোধ করতে ৩~৬ ঘণ্টা রাখতে হবে। নির্দিষ্ট পরিস্থিতি নিম্নলিখিত প্রযুক্তিগত পয়েন্ট অনুযায়ী অনুসন্ধান ও গঠন করতে হবে।

(১) ফার্নেসের কোর, অ্যানোড উপাদান, প্রতিরোধক উপাদান, ক্রুসিবল, ফার্নেস লোডিং পরিমাণ ইত্যাদির অনুযায়ী ভিন্ন ভিন্ন তাপায়নের কার্ভ চয়ন করুন;

(২) ফার্নেসে অ্যানোড উপাদানের এবং প্রতিরোধক উপাদানের ভলাটাইলের উপর ভিত্তি করে ভিন্ন ভিন্ন কার্ভ নির্বাচন করা উচিত। যদি ভলাটাইল উচ্চ হয়, তবে একটি ধীর তাপায়নের কার্ভ নির্বাচন করা উচিত; অন্যথায়, একটি দ্রুত একটি নির্বাচন করা উচিত;

(৩) যখন ফার্নেসে অ্যানোড উপাদানের এবং প্রতিরোধক উপাদানের ছাইয়ের পরিমাণ বেশি হয় অথবা অ্যানোড উপাদান তুলনামূলকভাবে গ্রাফিটাইজেশনকে কঠিন করে তোলে, পাওয়ার ট্রান্সমিশনের সময় সঠিকভাবে বাড়ানো উচিত।

৩.২.২ ফার্নেস ইনজেকশন দুর্ঘটনা প্রতিরোধের জন্য অ্যানোড উপাদানের পাওয়ার ট্রান্সমিশন প্রক্রিয়া

যেহেতু অ্যানোড উপাদান পাউডারী উপাদান, এর ভলাটাইল কন্টেন্ট বেশি এবং নিষ্কাশনে সহজ নয়, সহজে আর্ক তৈরি করে এবং উচ্চ ভলাটাইল কন্টেন্টের কারণে ফার্নেস দুর্ঘটনা ঘটে, সুতরাং নির্দিষ্ট কার্যক্রমের প্রক্রিয়ায় নিম্নলিখিত বিষয়গুলির প্রতি মনোযোগ দেওয়া উচিত:

(১) যখন অ্যানোড উপাদান অ্যাচেসন ফার্নেসে ইনস্টল করা হয়, তখন প্রতিরোধক উপাদানকে র‌্যাম্প করা উচিত যাতে পাওয়ার ট্রান্সমিশনের সময় ক্রুসিবলের মধ্যে ঝুলন্ত প্রতিরোধক উপাদান দ্বারা আর্ক তৈরি না হয়;

(২) অভ্যন্তরীণ সিরিজ ফার্নেসের নেতিবাচক উপাদানের স্থানান্তর পরিবর্তন মূলত পাওয়ার ট্রান্সমিশনের প্রক্রিয়ায় হ্রাস পায়। তাই, যখন নেতিবাচক উপাদান ফার্নেসে ইনস্টল করা হয়, তখন হাইড্রোলিক সিলিন্ডারের স্ট্রোক গণনা করা উচিত যাতে পাওয়ার ট্রান্সমিশনের প্রক্রিয়ায় স্ট্রোক এবং পর্যাপ্ত চাপ থাকে, যাতে চাপের ক্ষতির কারণে আর্ক স্প্রে ফার্নেস দুর্ঘটনা এড়ানো যায়;

(৩) উঁচু কণিকা এবং নিম্ন ভলাটাইল উপাদান উভয় ফার্নেসের জন্য নির্বাচন করা উচিত;

(৪) পাওয়ার ট্রান্সমিশনের প্রক্রিয়ায়, ফার্নেসে স্থানীয় গরম আছে কিনা তা ঘনিষ্ঠভাবে লক্ষ্য করুন;

(৫) পাওয়ার ট্রান্সমিশনের প্রক্রিয়ায়, ফার্নেসের শীর্ষ এবং ফার্নেসের দেওয়ালে ক্রস ফায়ার পরিস্থিতি আছে কিনা তা ঘনিষ্ঠভাবে লক্ষ্য রাখতে হবে;

(৬) পাওয়ার স্থানান্তরের প্রক্রিয়ায়, এটিকে খুব সতর্কতার সঙ্গে লক্ষ্য করতে হবে যে ফার্নেসে একটি নিম্ন গর্জন রয়েছে কি না;

(৭) বিদ্যুৎ প্রবাহের প্রক্রিয়াতে বর্তমানের বড় পরিবর্তন হচ্ছে কিনা তার প্রতি নিবিড় মনোযোগ দেওয়া প্রয়োজন।

যদি (৪)-(৭) ঘটনাগুলি বিদ্যুৎ প্রবাহের প্রক্রিয়াতে ঘটে, তাহলে ফার্ণেস ইনজেকশন দুর্ঘটনা এড়াতে সময়মতো বিদ্যুৎ বন্ধ করে দেওয়া উচিত।

৩.৩ শীতলকরণ এবং বেকিং

(১) গ্রাফিটাইজেশন শীতলকরণের প্রক্রিয়াতে, অ্যানোড উপাদানটিকে জল দিয়ে ঠাণ্ডা করতে জোর করা যাবে না, তবে এটি গ্র্যাব বাকেট বা শোষণ ডিভাইসের মাধ্যমে স্তর বাইস্তরে ধরে রেখে স্বাভাবিকভাবে ঠাণ্ডা করা যেতে পারে।

(২) অ্যানোড উপাদান ক্রুসিবল প্রায় ১৫০ ℃ থেকে বের করা সবচেয়ে ভালো, ক্রুসিবল সময়ের আগে সরিয়ে নেওয়ার কারণে, উচ্চ তাপমাত্রার কারণে অ্যানোড উপাদানের অক্সিডেশন ঘটবে, বিশেষত পৃষ্ঠের এলাকা বৃদ্ধি পাবে, পাশাপাশি ক্রুসিবল অক্সিডেশন ক্ষতির খরচও বাড়াবে। ক্রুসিবল খুব দেরিতে বের করলে ক্যাথোড পাউডার উপাদান অক্সিডাইজড হয়ে যাবে, বিশেষ পৃষ্ঠের এলাকা বাড়বে, উৎপাদনের চক্র দীর্ঘ হবে এবং খরচ বাড়বে।

(৩) গ্রাফিটাইজেশনের ৩০০০ ℃ উচ্চ তাপমাত্রার অধীনে, C উপাদান বাদে সব উপাদান পানিতে পরিণত হয়ে বের হয়ে যাবে। তবে, শীতলকর প্রক্রিয়াতে ক্যাথোডের পৃষ্ঠে একটি ছোট পরিমাণ অশুদ্ধতা থাকবে, ক্রুসিবলের পৃষ্ঠে একটি কঠিন খোলসের স্তর গঠন হবে, উচ্চ আশ এবং উচ্চ মানের ভোলাটাইল উপাদানগুলো আরও কঠিন খোলসের উপাদান গঠন করবে। এই কারণে নিম্ন আশ এবং নিম্ন ভোলাটাইল সহায়ক উপাদানের নির্বাচন করা হয়।

(৪) কঠিন খোলসের উপাদানের সূচকের মধ্যে এবং যোগ্য অ্যানোড উপাদানের কার্যকারিতার মধ্যে বড় পার্থক্য রয়েছে, তাই ক্রুসিবল বের করার সময়, আগে ১~৫ মিমি মোটা কঠিন খোলসের উপাদানটি আলাদা করে ফেলার জন্য নাড়ানো প্রয়োজন, যোগ্য উপাদানটিকে স্বাভাবিকভাবে মসৃণ পৃষ্ঠের সাথে সংগ্রহ করা হয়, টন ব্যাগে সংরক্ষণের জন্য রাখা হয় এবং গ্রাহকদের কাছে সরবরাহ করা হয়।