
在粉體工程中,通過將溶液、混懸液或者乳液霧化并干燥是快速獲得產(chǎn)品的技術(shù)手段之一。相對于烘箱、凍干等手段,噴霧干燥生產(chǎn)效率高,生產(chǎn)成本低,而且產(chǎn)品均一性更好。
噴霧干燥技術(shù)從三十年發(fā)展至今,技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟,廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工、陶瓷、新材料等諸多領(lǐng)域。 然而由于物料的多樣性,噴霧干燥設(shè)備基本都是定制化的。對于一些特殊產(chǎn)品,生產(chǎn)設(shè)備需要重復(fù)考慮物料特性,使其滿足使用需要。比如,有些產(chǎn)品是熱敏感的,只能采取較低的進(jìn)出風(fēng)溫度;有些產(chǎn)品容易氧化,只能在惰性環(huán)境下生產(chǎn);有些物料的溶劑不是水,而是有機(jī)溶劑或者有危害的溶劑,不但尾氣不能向空氣中排放,還要考慮環(huán)保和爆炸、安全等風(fēng)險(xiǎn);還有些物料比重大,在混懸液中容易沉淀等。
今天我們就聊聊最后一種。 比重比較大的產(chǎn)品,典型的是新材料,比如新能源行業(yè)用到的金屬粉末,陽極材料,固態(tài)電解質(zhì)或者功能性陶瓷材料等。這些材料配置成的混懸液中,因?yàn)楸戎卮蟮木壒剩瑢婌F干燥塔提出了不小的挑戰(zhàn)。 噴霧干燥,首先要霧化,而霧化的上游是配液和料液輸送。拋開防爆不談,這兩個(gè)環(huán)節(jié)最重要的就是如何防止大比重顆粒的沉淀。雖然溶劑中可能會增加一些輔料,增加粘度,但沉淀始終是不能忽視的。
我們那艾儀器推薦的做法是: 1. 從配液到進(jìn)液,配液罐上需要配置攪拌槳; 2. 料液輸時(shí),不管流量大小,盡量使用更細(xì)內(nèi)徑的管路,如果要增加流速,可以增加進(jìn)液泵的轉(zhuǎn)速/壓力來實(shí)現(xiàn); 3. 料液輸送管的路徑盡可能的短,必要時(shí)可以在輸送管上配置振蕩器; 以上做法可以有效降低料液在配置和輸送過程中沉淀。對于噴嘴,如果采用的是二流體噴嘴,必要時(shí)可以配置有清除針,自動清除噴嘴堵塞;對于壓力式噴嘴,高的壓力可以有效避免噴嘴。可根據(jù)物料特細(xì)選擇噴嘴,但陶瓷漿料固含量高,流動性不佳,壓力式噴嘴相對適合。
我們知道噴霧的方向和熱風(fēng)的方向有順流和逆流設(shè)計(jì),對于大比重物料,必要時(shí)采用逆流形式,即噴嘴安裝于噴霧干燥塔底部,熱風(fēng)從上方進(jìn)入塔體。這樣設(shè)計(jì),可以顯著增加液滴行程(先向上再向下),提高干燥效率,避免順流設(shè)計(jì)時(shí),由于液滴重力和風(fēng)速的作用快速落到最低端,液滴/粉體還沒干透,就進(jìn)入旋風(fēng)分離器。
陶瓷材料的噴干過程中,往往是含有乙醇等有機(jī)溶劑的。這時(shí)候氮?dú)猸h(huán)境是必要的。氮?dú)鈦碓纯梢允堑獨(dú)馄俊⒐I(yè)氮?dú)饣蛘咧频獧C(jī)。考慮到氮?dú)獾氖褂贸杀疽约碍h(huán)境、安全,閉路循環(huán)設(shè)計(jì)是最合適的。另外,如果產(chǎn)品對氧敏感,也可以使用氮?dú)庾鳛楣に嚉怏w。
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