خصائص المادة:

مادة السلف الثلاثي، أي هيدروكسيد النيكل-الكوبالت-المنغنيز، وصيغتها الكيميائية هي NixCoyMnz(OH)2، وهي سلف مركب ثلاثي للكاثود الإيجابي، حيث تُستخدم أملاح النيكل والكوبالت والمنغنيز كمواد أولية، ويمكن تعديل نسبة النيكل-الكوبالت-المنغنيز (x:y:z) وفقًا للاحتياجات الفعلية.

المادة الثلاثية هي ليثيوم نيكل كوبالت منغنيز Li(NiCoMn)O2، وهي مناسبة لبطاريات الطاقة المستخدمة في السيارات والبطاريات الثانوية الليثيوم أيون.

يُعَدُّ هيدروكسيد النيكل الكروي (النيكل الكرّي) المادةَ الأساسيةَ لتصنيع بطاريات هيدريد فلز النيكل ذات الكفاءة العالية والسعة الكبيرة. وتُحدِّد جودة النيكل الكرّي جودةَ بطاريات هيدريد فلز النيكل المصنَّعة؛ فمن دون نيكل كرّي جيّد لا يمكن إنتاج بطارية هيدريد فلز نيكل جيدة. ويُعَدُّ التجفيف عاملاً مهماً يؤثّر في جودة الكرة النيكلية.

يُعدّ المادة الثلاثية والمادة الأولية مسحوقًا مفككًا، إلا أن سيولتهما غير جيدة. وبحسب عملية الإنتاج، تختلف نسبة المكونات وحجم الجسيمات؛ إذ يبلغ محتوى الرطوبة قبل التجفيف عادةً نحو 10% إلى 20%， بينما يبلغ محتوى الرطوبة في المنتج بعد التجفيف حوالي 0.2%.

قبل التجفيف، يكون هيدروكسيد النيكل الكروي (النيكل الكرّي) على شكل مسحوق فضفاض وكتل صغيرة، مع سيولة ضعيفة ولون أزرق مخضر. وبحسب المواد والعمليات الإنتاجية المختلفة، يبلغ محتوى الماء الحر قبل التجفيف من 10% إلى 15%， ويُشترَط أن يحتوي المنتج بعد التجفيف على محتوى ماء حر يتراوح بين 0.5% و1.0%.

عملية تجفيف خاصة:

يتميّز تجفيف المواد الثلاثية والمواد الأولية وهيدروكسيد النيكل الكروي (النيكل الكروي) بالخصائص والمتطلبات التالية: تكون المواد مفككة، لكن سيولتها ليست ضعيفة؛ ويُشترَط أن يكون استهلاك الطاقة منخفضًا، وأن تُسخَّن المواد بشكل متساوٍ، وأن تكون بيئة التشغيل جيدة، وأن تُستوفى متطلبات المؤشرات دفعةً واحدة. كما تُفرض متطلبات صارمة على المواد المغناطيسية الجديدة خلال عملية التجفيف (بوجه عام أقل من 30 جزءًا في البليون)؛ بالإضافة إلى ذلك، تكون المواد ناعمة جدًا، مما يجعل جمع الغبار أمرًا صعبًا.

ومع ذلك، فإنّ التجفيف التقليدي بالهواء الساخن والتجفيف الناشئ بالمايكروويف والتجفيف بالأشعة تحت الحمراء البعيدة تُعاني كلٌّ منها من جوانب قصور خاصة بها، مما يجعلها ليست الخيار المثالي لتجفيف المواد الثلاثية والمواد الأولية وهيدروكسيد النيكل الكروي (النيكل الكروي). فعلى سبيل المثال، يُعاني التجفيف بالهواء الساخن من ارتفاع استهلاك الطاقة (حيث لا تتجاوز الكفاءة الحرارية 30%–40%)، ومن سوء بيئة التشغيل (كثرة الغبار)، وغير ذلك؛ أمّا التجفيف بالمايكروويف فيعاني من ضخامة الاستثمار في المعدات، وعدم تجانس تجفيف المادة، وصعوبة الوفاء بمتطلبات المواصفات، بالإضافة إلى ظواهر «البقعة الساخنة» و«الانفلات الحراري» أثناء عملية التسخين، وسهولة تلف المكوّنات، وغيرها. كما أنّ التجفيف بالأشعة تحت الحمراء البعيدة يعاني من تعقيد الهيكل، وصعوبة التسخين، وارتفاع استهلاك الطاقة.

استنادًا إلى تحليل المواد والخبرة الهندسية الطويلة، نجحت شركة خبي يانمينغ للمعدات الكيميائية المحدودة في استخدام مجفف دوار مستمر ذي قرص موفر للطاقة وصديق للبيئة كمعدات لتجفيف المادة الثلاثية والمواد الأولية، مثل هيدروكسيد النيكل الكروي (النيكل الكروي)، كما قدّمت حلولًا لأنظمة التجفيف للعديد من الشركات المصنِّعة لهذه المواد.

يُضاف المادة الثلاثية (سواءً كانت مادةً أوليةً للمواد الثلاثية أو هيدروكسيد النيكل الكروي، أي النيكل الكروي) الرطبة، والمنقولة من العملية السابقة، بشكلٍ مستمرٍ وكمّيٍّ إلى المجفف الدائري المستمر ذي الأقراص الموفر للطاقة والصديق للبيئة بواسطة جهاز التغذية الكميّة، وذلك لإجراء عملية التجفيف. وتُكمل المادة عملية انتقال الحرارة والكتلة أثناء تدفقها، مما يحقق الغاية من عملية التجفيف. وبعد أن يُبرَّد المادة الجافة داخل المجفف حتى تصل إلى درجة حرارة التعبئة (وعادةً ما تكون 50 درجة مئوية)، تُفرَغ من فتحة التفريغ الموجودة في القاعدة إلى معدات التعبئة والتغليف، فيما يُطرَح الغاز الذيلي المتصاعد من المادة عبر فتحة التفريغ الرطبة الموجودة في أعلى المجفف بعد تنقيته من الغبار.

خصائص العملية:

تشغيل مستمر، وكفاءة حرارية عالية. نظرًا لأن المجفف المستمر ذو الأقراص الموفر للطاقة والصديق للبيئة يعتمد في عملية التجفيف على التوصيل وانتقال الحرارة، فلا يتم تمرير الهواء (أو كمية ضئيلة جدًا من الهواء) داخل المجفف أثناء عملية التجفيف، كما أن قدرته على حمل الغازات العادمة ضئيلة للغاية؛ ولذلك يمكن أن تصل كفاءته الحرارية إلى أكثر من 85%.

② فقدان أقل للمواد وبيئة تشغيل ملائمة. في المجفف المستمر ذو الأسطوانة الموفر للطاقة والصديق للبيئة، والمخصص لتجفيف المواد الثلاثية، والمواد الأولية، ونيكل الكرات، يصعب انتقال غبار المادة إلى أعلى المعدة ولا يُحمل غالباً مع غاز العادم؛ إذ إن المادة تُدخل وتُخرج من الأعلى، ويكون توزيعها بين الرطب والجاف، كما أن سرعة تدفق غاز العادم الناتج عن عملية التجفيف منخفضة للغاية (حوالي 0.1 م/ثانية)، الأمر الذي لا يؤدي فقط إلى عدم فقدان المادة، بل أيضاً إلى عدم تلوث البيئة، وبالتالي يلبّي متطلبات حماية البيئة؛ بالإضافة إلى ذلك، فإن نظام التجفيف بأكمله محكم الإغلاق، ويتم استخدام جامع غبار مصمم خصيصاً لغاز العادم، مما يتيح استعادة أكثر من 99.9% من الغبار.

تتميز المعدات القابلة للضبط بقدرة على ضبط تجانس عملية تجفيف المواد. ويمكن تعديل أثر عملية تجفيف المواد بسهولة من خلال ضبط سرعة المعدة، وتعديل سمك طبقة المادة، ومعدل تدفق مصدر الحرارة، ودرجة حرارة مصدر الحرارة، وعدد أذرع الكشط، وشكل وأبعاد وزاوية شفرات الكشط، وكذلك كمية المادة المُضافة وعدد صواني التجفيف في المجفف؛

④ تشغيل مستقر، عمر خدمة طويل، وتشغيل بسيط؛

⑤ اتجاه تدفق المادة أحادي، ولا يحدث ظاهرة الخلط العكسي، ويكون التجفيف متساوياً، والجودة مستقرة، ولا داعي لإعادة الخلط؛

يُستخدم مواد خاصة لضمان الامتثال لمتطلبات المنتج من حيث المواد المغناطيسية. وبالنسبة للأجزاء المتآكلة (مثل الجزء الداخلي للمغذي، وشفرة الكاشطة، وصفيحة التجفيف في مجفف الألواح)، تُستَخدَم مواد غير معدنية أو بطانات من مواد غير معدنية، أو مواد معدنية أخرى خالية من المواد المغناطيسية، وذلك لضمان الوفاء بمتطلبات المنتج المتعلقة بالمواد المغناطيسية؛

⑦ يمكن إدخال كل طبقة من صواني التجفيف بشكل منفصل إلى الوسط الحراري أو الوسط البارد لتسخين المواد أو تبريدها، كما يمكن تحقيق عملية التسخين في الجزء العلوي من الجهاز وعملية التبريد في الجزء السفلي ضمن جهاز واحد، مع ضمان دقة وسهولة التحكم في درجة حرارة المواد؛

يتميز مصدر الحرارة بالمرونة في الاستخدام. وبناءً على الظروف المختلفة لتشغيل مصدر الحرارة في الموقع، يمكن استخدام البخار أو زيت نقل الحرارة (سواءً بالتسخين الكهربائي أو بالتسخين باستخدام الغاز الطبيعي أو الفحم أو الغاز) كمصدر للحرارة؛

⑨ بالنسبة للجسيمات الدقيقة الموجودة في المادة الرطبة، يتم تركيب جهاز سحق خاص في الموضع المناسب داخل المجفف، بحيث تُسحق هذه الجسيمات الدقيقة إلى مسحوق، مما يعزّز عملية انتقال الحرارة وعملية التجفيف ويضمن تجانس المادة الجافة؛

⑩ تركيب سهل، ومساحة أرضية صغيرة. يتم تسليم المجفف كوحدة متكاملة ونقله ككل؛ ولا يتطلب سوى رفعه إلى موقعه، مما يجعل عملية التركيب والتحديد المكاني سهلة للغاية. وبفضل الترتيب الطبقي والتركيب العمودي لصواني التجفيف، تُحقق هذه التقنية مساحة تجفيف واسعة مع احتلال مساحة أرضية صغيرة.

مخطط تدفق عملية المواد الثلاثية ونظام تجفيف المواد الأولية: