Lò nung cracking hydro DC 

Tổng quan

Nguyên lý hoạt động cốt lõi

1. Hệ thống gia nhiệt DC: Lò nung tạo ra hồ quang hoặc plasma DC ổn định thông qua các điện cực graphite (cathode + anode), thực hiện gia nhiệt nhanh chóng cho vật liệu thông qua bức xạ nhiệt trực tiếp và cảm ứng điện từ. So với gia nhiệt AC, gia nhiệt DC có độ ổn định hồ quang cao hơn, phân bố nhiệt độ đồng đều hơn và tiêu thụ năng lượng thấp hơn, có thể tránh được quá trình oxy hóa vật liệu do hồ quang không ổn định.
2. Cơ chế cracking trong môi trường hydro:
   • Phản ứng khử: Hydro (H₂) hoạt động như một chất khử để phản ứng với các oxit kim loại trong vật liệu (ví dụ: MOₓ + xH₂ → M + xH₂O), khử các kim loại hóa trị cao thành dạng nguyên tố và cải thiện độ tinh khiết của sản phẩm.
   • Phản ứng cracking: Dưới nhiệt độ cực cao và môi trường hydro, các tạp chất hữu cơ (ví dụ: dầu, nhựa) hoặc các hợp chất phức tạp (ví dụ: cacbua kim loại, nitrua) bị cracking thành các khí phân tử nhỏ (CH₄, NH₃, H₂O), được thải ra cùng với khí thải để loại bỏ tạp chất.
   • Hiệu quả tinh chế: Hydro cũng có thể loại bỏ các tạp chất khí (O₂, N₂, CO) trong vật liệu bằng cách tạo thành H₂O, NH₃ và CH₄, từ đó cải thiện hơn nữa độ tinh khiết của các sản phẩm mục tiêu (lên đến 99,99% trở lên).

Các thông số kỹ thuật chính

Ưu điểm cốt lõi

1. Đầu ra độ tinh khiết cao: Tính khử mạnh của hydro và xử lý sơ bộ chân không loại bỏ hiệu quả các oxit, khí và tạp chất hữu cơ, cho phép độ tinh khiết của sản phẩm mục tiêu lên đến 99,99%–99,999%, phù hợp để chuẩn bị vật liệu cao cấp.
2. Gia nhiệt hiệu quả: Gia nhiệt hồ quang/plasma DC thực hiện tăng nhiệt độ nhanh chóng (10–50℃/phút) và môi trường nhiệt độ cực cao (lên đến 3000℃), có thể xử lý các vật liệu có điểm nóng chảy cao (ví dụ: vonfram, molypden, titan) và tăng tốc các phản ứng cracking.
3. Thân thiện với môi trường: Các sản phẩm phụ chính của cracking hydro là H₂O và các khí phân tử nhỏ, có thể được thải ra sau khi xử lý đơn giản (ví dụ: ngưng tụ nước); không tạo ra chất thải độc hại, tuân thủ các tiêu chuẩn bảo vệ môi trường.
4. Ổn định và đáng tin cậy: Gia nhiệt DC đảm bảo trường nhiệt độ đồng đều và hồ quang ổn định; môi trường hydro áp suất dương và khóa liên động chân không ngăn ngừa rò rỉ không khí, giảm quá trình oxy hóa vật liệu và cải thiện tính nhất quán của sản phẩm.

Các tình huống ứng dụng điển hình

1. Khai thác & Tinh chế kim loại hiếm: Khử các oxit kim loại hiếm (ví dụ: WO₃, MoO₃, TiO₂) thành kim loại nguyên tố có độ tinh khiết cao; tinh chế kim loại đất hiếm để loại bỏ các tạp chất như oxy và carbon.
2. Tái chế vật liệu pin: Cracking các vật liệu cathode pin lithium-ion (ví dụ: LiCoO₂, LiNiMnCoO₂) để thu hồi cobalt, niken, lithium và các kim loại có giá trị khác; khử hydro các oxit kim loại trong pin thải để cải thiện tỷ lệ thu hồi.
3. Chuẩn bị vật liệu bán dẫn & công nghệ cao: Tinh chế vật liệu bán dẫn (ví dụ: silicon, germanium) để loại bỏ các tạp chất vết; chuẩn bị bột kim loại có độ tinh khiết cao (ví dụ: bột niken khử hydro, bột cobalt) cho các linh kiện điện tử.
4. Tái chế tài nguyên chất thải: Cracking chất thải composite hữu cơ-vô cơ (ví dụ: composite kim loại-nhựa, chất thải điện tử) để tách kim loại và chất hữu cơ; tái chế các kim loại có giá trị trong cặn thải công nghiệp.

Các thách thức kỹ thuật chính & Giải pháp

Đề xuất lựa chọn & tùy chỉnh

1. Dựa trên tính chất vật liệu: Đối với kim loại có điểm nóng chảy cao (ví dụ: W, Mo), chọn các mẫu công suất cao (≥200 kW) với nhiệt độ tối đa ≥2500℃; đối với vật liệu có điểm nóng chảy thấp hoặc cracking hữu cơ, chọn các mẫu công suất trung bình (50–150 kW) với nhiệt độ ≤2000℃.
2. Theo quy mô sản xuất: Nghiên cứu & phát triển lô nhỏ (0,1–1 kg/lô) chọn thể tích buồng lò ≤0,05 m³; sản xuất lô trung bình (1–50 kg/lô) chọn buồng lò 0,05–0,5 m³.
3. Xem xét các yêu cầu về độ tinh khiết: Đối với các sản phẩm có độ tinh khiết cực cao (≥99,999%), chọn các mẫu có hiệu suất chân không cao (chân không cuối cùng ≤1×10⁻³ Pa) và hệ thống tinh chế hydro có độ tinh khiết cao; đối với các yêu cầu về độ tinh khiết chung, các cấu hình chân không và hydro thông thường là chấp nhận được.
4. Phù hợp với các tiêu chuẩn an toàn: Đảm bảo thiết bị đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn hydro tại địa phương (ví dụ: GB 3634 về an toàn sử dụng hydro, NFPA 55 về tiêu chuẩn quốc tế) và được trang bị đầy đủ các khóa liên động an toàn và thiết bị chống cháy nổ.