Projet de 12 silos d'une capacité totale de 7 000 m³ destinés au stockage de matériaux d'anode pour batteries au lithium et de coke de pétrole

Conception d'un système de stockage en silos en acier et d'alimentation automatisée pour les matériaux d'anode destinés aux batteries au lithium

Stratégie de planification des capacités de stockage du coke de pétrole et des matériaux d'anodes

Conception d’un silo en acier destiné au stockage de matériaux d’anode pour batteries au lithium, et aux systèmes d’automatisation pour l’alimentation en matériaux

Conception de systèmes de stockage de coke de pétrole et de matériaux d'anodes

Cette étude de cas porte sur une usine de fabrication de matériaux d'anode pour batteries au lithium située à Qujing, dans la province du Yunnan. Le système de stockage a été conçu pour prendre en charge deux matières premières en vrac essentielles, le coke de pétrole et les matières premières pour anodes en graphite. Les processus de fabrication du client ont été conçus avec une plafond de 100 000 tonnes par an. Il fallait concevoir un silo de stockage intégré permettant de fonctionnement continu et sans restriction de l'usine de fabrication, tout en assurant la qualité du matériau en vrac, et en réduisant au minimum la quantité de travail manuel sur le silo de stockage.

Dans la fabrication des matériaux destinés aux batteries au lithium, le coke de pétrole constitue l'une des principales sources de carbone pour le processus de graphitisation. Les besoins quotidiens peuvent être de l'ordre de 250 à 400 tonnes. La planification de la capacité du silo a été réalisée en tenant compte de la garantie de la continuité de la production, le stabilité de la chaîne d'approvisionnement, ainsi que la rotation des matières premières.

Parmi les éléments pris en compte pour la conception des capacités de stockage, les concepteurs ont notamment veillé à maintenir une une réserve de matières premières correspondant à 15 à 30 jours de production afin de garantir que le processus de fabrication ne soit pas interrompu en raison de retards de transport ou de modifications apportées au processus d'approvisionnement. La conception des silos a été précédée d'une simulation de l'écoulement. Ces simulations ont pris en compte la densité apparente, l'angle de repos et les caractéristiques de déversement du matériau.

Exigences en matière de conception structurelle et de stockage propre des silos en acier destinés aux matériaux d'anode

Exigences techniques relatives au stockage des matériaux d'anode

La fabrication de matériaux destinés aux batteries au lithium nécessite des niveaux de propreté plus élevés pour le stockage de matériaux dans des silos plutôt que le stockage traditionnel de matériaux tels que le ciment ou les céréales. Même le la moindre trace de contamination peut avoir une incidence sur le performances et régularité de la batterie du produit.

Le système de silos en acier intègre stockage hermétique avec des fonctionnalités pour transfert contrôlé de matière. Pour le système de silos, les surfaces susceptibles d'entrer en contact avec les matériaux d'anode ont été conçues pour présenter peu ou pas d’accumulation de matières et de “ zones mortes ”. Pour ce faire, les raccords ont été conçus pour réduire la quantité de poussière, et des ouvertures, destinées à l'entretien et aux inspections, ont été prévues afin de faciliter l'entretien régulier et l'élimination de la poussière.

Le sommet des silos a été conçu avec systèmes de dépoussiérage qui étaient raccordés à des systèmes centraux de collecte des poussières. Lors des opérations pneumatiques, la concentration de poussière était maintenue en dessous des limites autorisées dans l'environnement, ce qui a permis d'obtenir perte minimale de matériaux. Le système de silos en acier fermés a également contribué à amélioration de l'entretien ménager et réduction de l'exposition aux matériaux par rapport aux systèmes de stockage traditionnels de type « ouvert ».

Conception assurant un débit stable et empêchant la ségrégation des poudres fines

Déversement de poudres de carbone fines et à faible fluidité

Le traitement des poudres de carbone fines et peu fluides a constitué un défi technique majeur en raison de la taille de leurs particules, qui est de moins de 100 microns avoir tendance à pontage et « rat-holing » en stock, ainsi que ségrégation lors de la sortie de l'hôpital.

Pour remédier à ce problème, diverses technologies d'aide à l'écoulement ont été mises au point. La conception des silos était telle que la dimension caractéristique de l'écoulement était suffisamment grande pour garantir que le matériau s'écoule dans débit massique plutôt que débit en entonnoir. Cette conception permettait également d'éviter que le matériau ne s'écoule en vrac, ce qui aurait laissé de grands vides.

Les caractéristiques techniques suivantes ont également été intégrées :

• Conception du débit massique: Les silos ont été conçus pour garantir qu'en aucune circonstance il ne reste de grands vides et que le matériau s'écoule librement.
• Prévention de transition: Les silos ont été conçus avec des dispositifs pneumatiques et mécaniques facilitant l'écoulement afin de garantir qu'en aucune circonstance il ne se produise de phénomène de pontage lors du déchargement.
• Prévention de la ségrégation: Les silos ont été conçus et construits de manière à éviter toute accumulation de poussière pendant le remplissage et à empêcher toute ségrégation des matériaux.
• Systèmes de surveillance du débit: L'analyse des données de débit a permis d'améliorer la stabilité et la précision de l'alimentation en matière dans nos processus.
• Intégration avec les systèmes de gestion des stocks: La mesure du niveau en temps réel a permis d'optimiser la planification de la production et d'assurer la traçabilité des matériaux.

Par conséquent, le système de stockage a conservé débit stable même avec les cycles de production en continu dépassent 72 heures. La homogénéité des matériaux acheminés vers les processus en aval (broyage, graphitisation et mélange) a également été améliorée.

Conception d'intégration d'un système automatisé de transport et de dosage

Intégration de la conception de systèmes automatisés de transport et de dosage

Le système de silos de stockage a été entièrement intégré à systèmes automatisés de transport et de dosage dans toutes les lignes du système de production du matériau d'anode. Les circuits de transfert des matériaux ont été conçus pour relier la réception des matières premières, les silos de stockage, les systèmes de pesage et les équipements de traitement via des systèmes de convoyage fermés.

Des processus automatisés de transport et de dosage ont été intégrés au système de commande de l'usine, ce qui permet aux opérateurs de gérer plusieurs flux de matériaux simultanément. Des systèmes de pesage de haute précision ont été mis en place afin de garantir une précision de dosage de ±0,51 TP6T pour garantir l'uniformité de la formulation des matériaux utilisés dans les batteries.

Le système de transport a été conçu pour couvrir une plage de fonctionnement allant de De 20 tonnes/heure à plus de 150 tonnes/heure de matière, selon le procédé. Afin de répondre aux exigences de redondance opérationnelle et réduction des temps d'arrêt, le système de transport a été conçu avec des lignes de transport redondantes.

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Comment garantir un stockage sûr et un dosage précis des matériaux d'anode

Solutions de maîtrise des poussières et d'optimisation des pertes de matière

—— Comment les systèmes de silos en acier permettent un stockage sûr et un dosage précis des matériaux d'anode

Les systèmes de transport, de stockage et de dosage des poudres fines de coke de pétrole et de graphite posent des difficultés en raison de la poussière qu’ils génèrent. Dans les systèmes de fabrication de matériaux pour batteries au lithium, les systèmes de gestion de la poussière sont essentiels pour respect des normes environnementales, qualité des produits et sécurité des employés.

La conception a intégré systèmes de manutention en circuit fermé équipés de systèmes de dépoussiérage de pointe qui extraient et capturent les particules de poussière inférieures à 10 microns. Des systèmes d'aspiration à dépression ont été installés dans les stations de transfert, les fosses de réception et lors du remplissage des silos. Cette conception a permis de réduire les émissions de poussière lors de la manutention et du retrait des matériaux, et de récupérer les pertes de produit survenant lors de la manutention.

Des mesures en continu ont montré que la perte de matière est restée inférieure à 0,31 TP6T avec un efficacité de dépoussiérage de 99,51 TP6T.

Solutions anti-pontage et de décharge uniforme

Les poudres à base de graphite ont tendance à former des ponts en raison de la structure de leurs particules et de leur faible teneur en humidité. Ces poudres ont nécessité des essais spécifiques dans des trémies ainsi qu'une modélisation informatique de l'écoulement afin de garantir une conception adéquate. Mesures de fiabilité du débit comprend :

• Géométrie optimisée de la trémie
• Équipements d'assistance au débit
• Systèmes de surveillance de niveau
• Logique de contrôle de la décharge

Solutions automatisées de gestion du stockage et du dosage

L'automatisation centralisée des systèmes de contrôle de l'usine a permis d'intégrer le système de stockage, de suivre les stocks en cours de fabrication et de gérer la planification de la production. L'intégration de ces systèmes a permis un meilleur contrôle du flux des matières premières du stockage à la production.

Réduction du dosage automatisé par lots interactions avec les opérateurs et amélioré hétérogénéité des lots pour plusieurs lignes de production. Cela a permis la mise en place d'un système de gestion des matières premières qui était stable et évolutif pour la production à grande échelle de matériaux destinés aux batteries au lithium.

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Tendances en matière de modernisation intelligente des systèmes de stockage basés sur les nouveaux matériaux énergétiques

Tendances en matière de développement des installations de stockage à grande échelle de matériaux d'anode

La demande en batteries au lithium ne cessant de croître, de nombreuses usines de matériaux d'anode augmentent désormais leur capacité de production bien au-delà de la Capacité de production annuelle comprise entre 100 000 et 300 000 tonnes. Les usines de production à grande échelle nécessitent systèmes de stockage en silos à acier entièrement automatisés et hautement centralisés qui permettent de stocker d'importants volumes de marchandises et d'optimiser les flux logistiques des matériaux.

Tendances en matière de lotisation intelligente et de gestion numérique

Un nombre croissant de projets futurs porteront sur l'intégration de données de production en temps réel, dosage automatisé et gestion intelligente des stocks. Les systèmes de gestion numériques permettront d'optimiser l'utilisation rationnelle des matières premières, faciliteront la traçabilité et permettront la mise en œuvre de maintenance programmée.

Tendances en matière de développement des systèmes de stockage à haute propreté

Les fabricants de matériaux pour batteries accordent de plus en plus d'importance à la contamination ainsi qu'aux processus de production et de manutention propres. Les systèmes de silos en acier sont entièrement conçus pour systèmes fermés dotés de dispositifs de nettoyage automatisés, de systèmes de filtration de haute performance et de systèmes de contrôle qualité. Ces systèmes sont conçus pour répondre aux normes de production de plus en plus strictes applicables aux matériaux destinés aux batteries.