خصائص المادة:

ثُلاثِي أكسيد الكوبالت من الدرجة المخصَّصة للبطاريات، على هيئة مسحوق أسود أو رمادي-أسود. كثافته الحجمية 0.5–1.5 غ/سم³، وكثافته النوعية 2.0–3.0 غ/سم³. وهو ناتج تفاعل أحادي أكسيد الكوبالت وثلاثي أكسيد الكوبالت. يمتصّ الماء بسهولة عند تعرضه للهواء، لكنه لا يشكّل هيدرات. المادة هشّة ومسحوقة، وتتمتّع بسيولة عامة. يبلغ محتوى الرطوبة قبل التجفيف عادةً نحو 15%، بينما ينخفض محتوى الرطوبة في المنتج بعد التجفيف إلى حوالي 0.5%.

عملية تجفيف خاصة:

يتميّز تجفيف رباعي أكسيد الكوبالت بالخصائص والمتطلبات التالية: مواد مفككة وقابلية حركة عامة؛ استهلاك منخفض للطاقة، تسخين متجانس للمواد، بيئة تشغيل جيدة، والقدرة على تحقيق متطلبات المؤشر دفعة واحدة؛ كما تُفرض متطلبات أكثر صرامة على محتوى المواد المغناطيسية في المنتجات (المتطلبات العامة تقتصر على أقل من 50 جزءًا في البليون).
ومع ذلك، فإنّ التجفيف التقليدي بالهواء الساخن والتجفيف الناشئ بواسطة الميكروويف والتجفيف بالأشعة تحت الحمراء البعيدة تُعاني كلٌّ منها من جوانب قصور خاصة بها، مما يجعلها لا تُعدّ الخيار الأمثل لتجفيف رباعي أكسيد الكوبالت. فعلى سبيل المثال، يُعاني التجفيف بالهواء الساخن من ارتفاع استهلاك الطاقة (حيث لا تتجاوز الكفاءة الحرارية سوى 30%–40%)، ومن سوء ظروف التشغيل (كانتشار الغبار بكثافة)، وغيرها من العيوب؛ أمّا التجفيف بالميكروويف فيعاني من ضخامة الاستثمار في المعدات، وعدم تجانس تجفيف المادة، وصعوبة الوفاء بمتطلبات المواصفات، بالإضافة إلى ظاهرة «البقعة الساخنة» و«الانفلات الحراري» أثناء عملية التسخين، وكذلك سهولة تلف المكوّنات؛ فيما يعاني التجفيف بالأشعة تحت الحمراء البعيدة من تعقيد البنية وصعوبة التسخين، فضلاً عن ارتفاع استهلاك الطاقة، وغير ذلك من الجوانب السلبية.
نجحت شركة خبي يانمينغ للمعدات الكيميائية المحدودة في استخدام مجفف دوار مستمر ذي قرص موفر للطاقة وصديق للبيئة كمعدات لتجفيف رباعي أكسيد الكوبالت، استناداً إلى تحليل المواد والخبرة الهندسية الطويلة، كما قدّمت حلولاً لأنظمة التجفيف للعديد من الشركات المصنِّعة لهذه المادة.
مقدمة موجزة عن العملية: يتم إدخال مادة رباعي أكسيد الكوبالت الرطبة، التي تم نقلها من العملية السابقة، بشكل مستمر وكمّي إلى المجفف الدائري المستمر ذي الأقراص، الذي يمتاز بالكفاءة في استهلاك الطاقة والصديقة للبيئة، وذلك بواسطة جهاز التغذية الكميّة لإجراء عملية التجفيف. وتُنجَز عملية انتقال الحرارة والكتلة داخل المادة أثناء تدفقها داخل الجهاز، مما يحقق الغاية من عملية التجفيف. وبعد أن يتم تبريد المادة الجافة داخل المجفف حتى الوصول إلى درجة حرارة التعبئة (وعادةً ما تكون 50 درجة مئوية)، تُفرَغ من فتحة التفريغ الموجودة في القاعدة إلى معدات التعبئة والتغليف، فيما يُطرَح الغاز المتصاعد من المادة عبر فتحة التصريف الرطبة الموجودة في أعلى المجفف بعد تنقيته من الغبار.


 

خصائص العملية:

تشغيلٌ مستمرٌ وكفاءةٌ حراريةٌ عالية. نظرًا لأنّ المجففَ الدائريَّ المغلقَ يعملُ بالنقلِ الحراريِّ بالتوصيل، فلا يُسمَحُ بدخولِ الهواءِ إلى داخلِ المجففِ أثناءَ عمليةِ التجفيف، كما أنّ قدرةَ حملِ الغازِ الخلفيِّ فيه ضئيلةٌ جدًّا؛ ولذلك يمكنُ أن تصلَ كفاءتُهُ الحراريةُ إلى أكثرَ من 85%.
② انخفاض فقدان المواد وبيئة تشغيل ملائمة. في عملية تجفيف كريات الكربون الدقيقة ذات المرحلة المتوسطة داخل المجفف الدوار المغلق المستمر، نظرًا لدخول المواد إلى الجهاز وخروجها منه، يصبح توزيع الرطوبة في المواد مختلطًا بين الرطب والجاف، كما أن سرعة تدفق غاز العادم الناتج عن عملية التجفيف منخفضة جدًا (حوالي 0.1 م/ثانية)، مما يجعل الغبار الناتج عن المواد يصعب انتقاله إلى أعلى الجهاز ويقل احتمال حمله بعيدًا بواسطة غاز العادم؛ وبالتالي لا يحدث فقدان للمواد ولا تلوث للبيئة، الأمر الذي يحقق متطلبات الحماية البيئية.
③ التشغيل المغلق للمعدات، مع استعادة كاملة للمذيب. يُعدّ نظام التجفيف والتبريد بأكمله مغلقًا، كما يتمّ استخدام جامع غبار مصمم خصيصًا لغاز العادم، مما يتيح استعادة أكثر من 99.9% من المذيب؛
استخدام تصميم هيكلي خاص لمنع دخول الهواء إلى نظام التجفيف، مما يسهم في تجنّب حدوث مشكلات أمنية مثل اشتعال النار داخل المعدات نتيجة دخول الهواء أثناء عملية التجفيف؛
⑤ المعدات قابلة للضبط بدرجة عالية، كما أن تجفيف المادة يتم بشكل موحّد وقابل للتعديل. ويمكن ضبط أثر عملية تجفيف المادة بسهولة من خلال تعديل سرعة المعدات، ومعدل تدفق زيت نقل الحرارة، ودرجة حرارة زيت نقل الحرارة، وزاوية ريش المجرفة، وكمية المادة المُضافَة، وكذلك عدد ألواح التجفيف المستخدمة في مجفف الأقراص المستمر؛
⑥ قبل التجفيف، تتميز المواد الرطبة بسيولة ضعيفة، مما يؤدي إلى ظاهرة تكوّن جسور من المادة في المغذي العادي. ولذلك، قامت شركة يانمينغ، استناداً إلى خبرتها الهندسية الطويلة، بتصميم مغذي كمي خاص مضاد للتكتل لضمان إدخال المواد بشكل متساوٍ وكميّ ومستمر إلى المجفف.
⑦ نظرًا لضرورة بقاء المادة في المجفف الدوار المستمر لفترة طويلة (أكثر من ساعتين) أثناء عملية التجفيف، يتم تعديل الهيكل الداخلي للمجفف لضمان توافق المادة مع متطلبات العملية.
تشغيل مستقر للمعدات، عمر طويل، تشغيل بسيط؛
جودة المنتج جيدة؛
⑩ يُستخدم جهاز مكشطة أوراق خاصة لمنع التصاق المادة بسهولة على صينية التجفيف.
 

مخطط تدفق العملية لحل نظام التجفيف الخاص بثاني أكسيد الكوبالت/أكسيد الكوبالت من الدرجة المستخدمة في تصنيع البطاريات: