انود مواد کی گریفائٹائزیشن کا عمل

2025-03-26

1 گریفائٹائزیشن

گریفائٹائزیشن کا عمل ایک ایسا عمل ہے جس میں کاربونی مواد کو 2300 سے 3000 ℃ تک حرارت دی جاتی ہے، تاکہ بے قاعدہ کاربن جو کہ بے قاعدہ پرتوں کی ساخت میں ہے، منظم پتھر کی سیاہی کے کرسٹل کی ساخت میں تبدیل ہو جائے۔ گریفائٹ کرسٹل کی ساخت کی تبدیلی اور ایٹمی دوبارہ ترتیب کی توانائی ہائی درجہ حرارت کی حرارت سے حاصل ہوتی ہے۔ جیسے ہی حرارت فراہم کرنے کے درجہ حرارت میں اضافہ ہوتا ہے، گریفائٹ کی پرتوں کی جگہ آہستہ آہستہ کم ہو جاتی ہے، جو عام طور پر 0.343 نینومیٹر اور 0.346 نینومیٹر کے درمیان ہوتی ہے۔ تبدیلی نمایاں ہوتی ہے جب درجہ حرارت 2500 ℃ تک پہنچتا ہے، اور جب درجہ حرارت 3000 ℃ تک پہنچتا ہے تو یہ آہستہ ہوجاتی ہے، یہاں تک کہ پورا گریفائٹائزیشن کا عمل مکمل ہو جاتا ہے۔ مصنوعی گریفائٹ انود مواد گریفائٹائزیشن کی ہائی درجہ حرارت کی کارروائی کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے، کاربن کا ڈھانچہ کامیابی سے گریفائٹ کے ڈھانچے میں تبدیل ہو جاتا ہے اور لیتھیئم بیٹری کے انود کی متعلقہ فعالیت حاصل کر لیتا ہے۔

2۔ انود مواد کی گریفائٹائزیشن کا بنیادی بھٹیاں کی قسم اور عمل

فی الحال، انود مواد کی گریفائٹائزیشن کے عمل میں استعمال ہونے والی بھٹیوں کی اقسام میں شامل ہیں ایچیسن گریفائٹائزیشن بھٹی، اندرونی سیریز گریفائٹائزیشن بھٹی، باکس قسم کی گریفائٹائزیشن بھٹی اور مسلسل گریفائٹائزیشن بھٹی، جن میں سب سے زیادہ عام طور پر استعمال ہونے والی ایچیسن گریفائٹائزیشن بھٹی ہے، اور ایک چھوٹی تعداد میں اندرونی سیریز گریفائٹائزیشن بھٹی استعمال ہوتی ہے۔ باکس قسم کی گریفائٹائزیشن بھٹی اور مسلسل گریفائٹائزیشن بھٹی حالیہ برسوں میں تیار کی گئی نئی بھٹی کی اقسام ہیں۔ باکس قسم کی گریفائٹائزیشن بھٹی تیزی سے ترقی کر رہی ہے، بنیادی طور پر ایچیسن بھٹی کی تجدید اور جزوی نئی تعمیر کے ذریعے۔ مسلسل گریفائٹائزیشن بھٹی نئی تعمیر کی گئی ہے اور ابھی بھی جانچ کے عمل میں ہے، اس کی بھٹی کی قسم اور عمل مکمل طور پر پختہ نہیں ہیں، اور اسے وسیع استعمال کے لئے کچھ وقت درکار ہو گا۔

ایچیسن بھٹی میں کاربن انود مواد کو سنگل ہول (1 ہول کروسبل) میں نصب کیا جاتا ہے، اور پھر کروسبل کو گریفائٹائزیشن بھٹی میں ڈال دیا جاتا ہے اور مزاحمتی مواد مزاحمت کے درمیان نصب کیا جاتا ہے، اور دونوں طرف اور اوپر کے ڈھانچے میں انسولیشن مواد ڈال کر بجلی کی ترسیل کے ذریعے گریفائٹائزیشن مکمل کی جاتی ہے۔ اندرونی سیریز گریفائٹائزیشن بھٹی میں کاربن انود مواد کو چھید دار کروسبل (9 ہول کروسبل) میں نصب کیا جاتا ہے، اور پھر کروسبل کو گریفائٹ بھٹی میں متصل کیا جاتا ہے، اور دونوں طرف اور اوپر کے ڈھانچے میں انسولیشن مواد ڈال کر بجلی کی ترسیل کے ذریعے گریفائٹائزیشن مکمل کی جاتی ہے۔ باکس قسم کی گریفائٹائزیشن بھٹی میں کاربن منفی مواد کو براہ راست بڑے باکس میں ڈال دیا جاتا ہے جس میں کالے یا گریفائٹ پلیٹ پہلے سے نصب کی گئی ہوتی ہے، اور مزاحمت کے طور پر کاربن یا گریفائٹ کا ڈھانچہ شامل کیا جاتا ہے، اوپر اور دونوں طرف حرارتی مواد کو گریفائٹائزیشن کے لئے بجلی کی ترسیل سے ڈال دیا جاتا ہے۔ مسلسل گریفائٹائزیشن بھٹی میں کاربن انود مواد کو لگاتار گریفائٹائزیشن بھٹی کے کمرے میں شامل کیا جاتا ہے، ہائی درجہ حرارت کی گریفائٹائزیشن کے بعد ٹھنڈا ہونے کے بعد خارج کیا جاتا ہے۔

3. مختلف گرافٹائزیشن فرنس کے عمل میں اہم تکنیکی نکات

انوڈ مواد کی پروسیسنگ کے عمل کو بنیادی طور پر دو اہم لنکس، گرانولیشن اور گرافٹائزیشن میں تقسیم کیا گیا ہے، اور ان دونوں میں اعلی تکنیکی رکاوٹیں ہیں۔ گرافیٹائزیشن کے ذریعے انوڈ مواد انوڈ مواد کی مخصوص صلاحیت، پہلا اثر، مخصوص سطح کا رقبہ، کمپیکشن کثافت، چالکتا، کیمیائی استحکام، جیسے پرفارمنس انڈیکس کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتا ہے، لہذا کنٹرول اور ماسٹر گڈ گرافیٹائزیشن ٹیکنالوجی انوڈ مواد کے معیار کو یقینی بنانے کے لیے ایک اہم نقطہ نظر ہے، کیونکہ باکس کی قسم کی فرنس اور مسلسل گرافٹائزیشن ٹیکنالوجی پر توجہ مرکوز نہیں کرتی ہے۔ Atchison فرنس اور اندرونی سیریز graphitization فرنس عمل پوائنٹس متعارف کرانے کے لئے کیا کرنا ہے.

3.1 اٹچسن فرن اور داخلی سیریز فرنس (کروسیبل) کا لوڈ کرنا

3.1.1 فرنس کے لوڈ ہونے کے دوران پرواز کرنے والے مادوں کی ترتیب

جب گرافٹائزیشن فرن کا درجہ حرارت 200~1000 ℃ تک بڑھتا ہے، تو بڑی تعداد میں پرواز کرنے والے مادے فرنس میں منفی قطب سے خارج ہوں گے۔ اگر پرواز کرنے والے مادے بروقت خارج نہیں ہوتے، تو یہ ان کے جمع ہونے کا باعث بن سکتے ہیں، جو سپرے فرن کی حفاظتی حادثات کا سبب بن سکتا ہے۔ جب بڑی تعداد میں پرواز کرنے والے مادے فرار ہوتے ہیں، تو پرواز کرنے والے مادے کی جلنے کی بے قاعدگی سے بڑی تعداد میں سیاہ دھواں پیدا ہوگا، جو ماحولیاتی آلودگی یا ماحولیاتی حادثات کا باعث بن سکتا ہے۔ لہذا، فرنس کو لوڈ کرتے وقت مندرجہ ذیل نکات پر توجہ دی جانی چاہیے:

(1) جب منفی قطب کی فرنس کو نصب کیا جاتا ہے، تو پرواز کرنے والے مادوں کے مواد کی سطح کے مطابق معقول ترتیب دینا ضروری ہے تاکہ طاقت کی ترسیل کے عمل میں ان کی زیادہ حجم میں جمع ہونے سے بچا جا سکے؛

(2) موصل مادے کے اوپر مناسب ہوا کے سوراخ بنائے جانے چاہئیں تاکہ کارآمد طور پر خارج ہوسکیں؛

(3) طاقت کی فراہمی کے منحنی خطوط کی ڈیزائن کے دوران، پرواز کرنے والے مادوں کے متوازن خارج ہونے کے مرحلے میں اس کو آہستہ سے کم کرنے کے پورے پہلوؤں کا خیال رکھنا ضروری ہے، تاکہ پرواز کرنے والے مادے آہستہ اور مکمل طور پر جلے؛

(4) معاون مواد کے معقول انتخاب کو یقینی بنائیں، معاون ذرات کے سائز کی ترکیب کو یقینی بنائیں، معاون مواد میں 0~1 ملی میٹر پاؤڈر کی مقدار کو کم کریں، عموماً یہ 10% سے کم ہونی چاہیے۔

3.1.2 فرنس کو لوڈ کرتے وقت مزاحمت کا متوازن ہونا چاہئے

جب منفی قطب اور مزاحمتی مواد کو فرنس میں یکساں طور پر تقسیم نہیں کیا جاتا، تو موجودہ کم مزاحمت والی جگہ سے بہہ جاتا ہے، اور تعصب کرنٹ کا مظہر ظاہر ہوتا ہے، جو پوری فرنس کے منفی قطب کے گرافٹائزیشن کے اثر پر اثر انداز ہوتا ہے۔ لہذا، فرنس کو لوڈ کرتے وقت مندرجہ ذیل نکات پر توجہ دی جانی چاہیے:

(1) جب فرنس کو لوڈ کرتے ہیں، تو مزاحمتی مواد کو فرنس کے چیمبر کے سر سے خالی کرتے ہوئے چیمبر کے دم کی لمبی لائن کی طرف لے جانا چاہیے، تاکہ چھوٹے ذرات یا بڑے ذرات کے جمع ہونے سے بچا جا سکے؛

(2) پرانی اور نئی کروسیبل کو ایک ہی فرنس میں رکھنے پر بھی معقول ترتیب کی ضرورت ہے، نئی کروسیبل کو ایک تہہ کے ساتھ رکھنے سے بچنے کی ضرورت ہے، جبکہ پرانی کروسیبل کو بھی ایک تہہ کے ساتھ رکھنے سے بچنا چاہئے؛

(3) دیوار کے مواد میں مزاحمتی مواد کی نمائش سے بچیں۔

3.2 ایچیسن بھٹی اور اندرونی سیریز بھٹی کی بجلی کی فراہمی

3.2.1 طاقت کی منحنی شکل کا بنیادی اصول اینوڈ مواد کے لئے بجلی کی منتقلی کے دوران

کیتھوڈ مواد کی مختلف معیار کی ضروریات کے مطابق، اسے لو ٹمپریچر مواد (2 800 ℃)، درمیانے درجہ حرارت کے مواد (2 950 ℃)، اعلی درجہ حرارت کے مواد (3 000 ℃) میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، لیکن گرافائٹائزیشن کا اعلی درجہ حرارت کا علاج عام طور پر 2 250 ℃ اور 3 000 ℃ کے درمیان ہوتا ہے، تاکہ بھٹی کے تمام مقامات مطلوبہ درجہ حرارت تک پہنچ سکیں، ضروری ہے کہ اعلی درجہ حرارت کے عمل میں کچھ وقت برقرار رکھا جائے۔ بھٹی میں درجہ حرارت کی یکسانیت کو یقینی بنانے کے لئے، عام طور پر مختلف بھٹی کی نوعیت کی وجہ سے، مختلف وقت برقرار رکھنا ضروری ہے، عام طور پر اعلی درجہ حرارت 6~30 گھنٹے تک برقرار رکھنا پڑتا ہے، بجلی کی منتقلی کے عمل میں بھٹی کی مزاحمت کے ریباؤنڈ سے بچنے کے لئے 3~6 گھنٹے تک برقرار رکھنے کی ضرورت ہے۔ مخصوص صورت حال کا پتہ لگانا اور مندرجہ ذیل تکنیکی نکات کے مطابق تشکیل دینا ضروری ہے۔

(1) بھٹی کے قلب، اینوڈ مواد، مزاحمتی مواد، کروسبل، بھٹی کے بھرنے کی مقدار وغیرہ کے مطابق مختلف حرارتی منحنیات کا انتخاب کریں؛

(2) بھٹی میں اینوڈ مواد اور مزاحمتی مواد کی پرواز کرنے والے مواد کے مطابق مختلف منحنیات کا انتخاب کیا جانا چاہئے۔ اگر پرواز کرنے والے مواد کی مقدار زیادہ ہو تو ایک سست حرارتی منحنیات کا انتخاب کیا جانا چاہئے؛ بصورت دیگر، ایک تیز تر کا انتخاب کیا جانا چاہئے؛

(3) جب بھٹی میں اینوڈ مواد اور مزاحمتی مواد کی راکھ کا مواد زیادہ ہو یا اینوڈ مواد کا گرافائٹائزیشن مشکل ہو، تو بجلی کی منتقلی کا وقت مناسب طور پر بڑھایا جانا چاہئے۔

3.2.2 اینوڈ مواد کی بجلی کی منتقلی کے عمل میں بھٹی کے پمپنگ حادثات سے بچنے کے لئے

کیونکہ اینوڈ مواد پاؤڈر کی شکل میں ہوتا ہے، پرواز کرنے والے مواد کی مقدار زیادہ ہوتی ہے اور اخراج کرنا آسان نہیں ہوتا، اس وجہ سے آرک پیدا ہونا اور زیادہ پرواز کرنے والے مواد کی مقدار کی وجہ سے بھٹی کا حادثہ ہونا آسان ہوتا ہے، مخصوص عملی عمل میں مندرجہ ذیل نکات پر توجہ دینا ضروری ہے:

(1) جب اینوڈ مواد کو ایچیسن بھٹی میں نصب کیا جاتا ہے تو مزاحمتی مواد کو بڑھانا چاہئے تاکہ بجلی کی منتقلی کے دوران کروسبل کے درمیان معطل مزاحمتی مواد کی وجہ سے آرک سے بچا جا سکے؛

(2) اندرونی سیریز بھٹی میں منفی مواد کی نقل و حرکت کی تبدیلی بجلی کی منتقلی کے عمل میں بنیادی طور پر کم ہوجاتی ہے۔ اس لئے جب منفی مواد کو بھٹی میں نصب کیا جاتا ہے تو ہائیڈرولک سلنڈر کی سٹروک کا حساب کرنا ضروری ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ بجلی کی منتقلی کے عمل میں ایک سٹروک اور کافی دباؤ موجود ہو، تاکہ دباؤ کے نقصان کی وجہ سے آرک چھڑکنے کے بھٹی کے حادثے سے بچا جا سکے؛

(3) دونوں بھٹی کی اقسام کے لئے موٹائی کے ذرات اور کم پرواز کرنے والے مواد کا انتخاب کیا جانا چاہئے؛

(4) بجلی کی منتقلی کے عمل میں بھٹی میں مقامی حرارت ہونے پر قریبی توجہ دیں؛

(5) بجلی کی منتقلی کے عمل میں یہ دیکھنے کے لیے قریبی توجہ دینا ضروری ہے کہ آیا بھٹی کی چوٹی اور بھٹی کی دیوار میں کراس آگ کا مظہر موجود ہے؛

(6) بجلی کی منتقلی کے عمل میں یہ ضروری ہے کہ بھٹی میں کسی کم گرج کی موجودگی پر گہری توجہ دی جائے۔

یہ ضروری ہے کہ بجلی کی ترسیل کے عمل میں کرنٹ کی بڑی اتار چڑھاؤ پر خاص توجہ دی جائے۔

اگر (4)-(7) مظہر بجلی کی ترسیل کے عمل میں واقع ہو تو وقت پر بجلی منقطع کر دینی چاہیے تاکہ بھٹی میں داخلے کے حادثے سے بچا جا سکے۔

3.3 ٹھنڈا کرنا اور بیکنگ

(1) گرافائٹائزیشن کے عمل میں، کیتھوڈ مادے کو پانی سے ٹھنڈا نہیں کیا جا سکتا، بلکہ اسے ایک تہہ تہہ کرکے گرفت کی بالٹی یا سکشن ڈیوائس کے ذریعہ خود بخود ٹھنڈا کیا جا سکتا ہے۔

(2) کیتھوڈ مادے کا کھرچنا تقریباً 150 ℃ پر بہترین ہے، کھرچنے کو جلدی ہٹانے کی صورت میں، اعلی درجہ حرارت کی وجہ سے کیتھوڈ مادے کی آکسیڈیشن، مخصوص سرفیس ایریا میں اضافہ ہوگی، جو کھرچنے کے آکسیڈیشن نقصانات کی لاگت کو بھی بڑھائے گا۔ کھرچنے کو بہت دیر سے نکالنے سے کیتھوڈ پاؤڈر مادہ بھی آکسیڈائز ہوگا، مخصوص سرفیس ایریا بڑھ جائے گا، پیداوار کا دورانیہ طویل ہوجائے گا اور لاگت میں اضافہ ہوگا۔

(3) گرافائٹائزیشن کے اعلی درجہ حرارت 3000 ℃ کے تحت، عنصر C کے علاوہ تمام عناصر کیمیکلی بھاپ ہوجاتے ہیں اور خارج کردیے جاتے ہیں۔ تاہم، ٹھنڈا کرنے کے عمل میں کیتھوڈ کی سطح پر تھوڑی مقدار میں آلودگی موجود ہوگی، کھرچنے کی سطح پر ایک کھردری سخت سطح کی تہہ بنے گی، اعلی راکھ، اعلی متغیر مواد مزید سخت سطح کے مادے کی تشکیل کرتے ہیں۔ اس وجہ سے کم راکھ اور کم متغیر سطح کے ملحقات کا انتخاب کیا جاتا ہے۔

(4) سخت سطح کے مادے کے اشارے اور معیاری کیتھوڈ مادے کی کارکردگی میں بڑا فرق ہوتا ہے، اس لیے جب کھرچنا نکالنا ہو تو، پہلے 1~5 ملی میٹر موٹی سخت سطح کا مادہ الگ سے ذخیرہ کرنے کے لیے توڑنا ضروری ہے، معیاری مواد کو ہموار سطح کے ساتھ باقاعدگی سے جمع کرنا چاہئے، اسے ٹن بیگ میں ذخیرہ کرکے گاہکوں کو فراہم کرنا چاہئے۔