53 喷雾干燥

《53 喷雾干燥》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第五部分其它第五十三篇陶瓷粉料的喷雾干燥五十三陶瓷粉料的喷雾干燥[美国]StanreyJ.Lukasiewicz摘要喷雾干燥对于生产粒化、体密度均匀、可流动的粉料，是一种简便的工艺。论述了供给浆料的固体含量、粘度、结合剂种类以及自动化工艺对造粒料特性的影响。还评论了颗粒空间孔洞的形成和结合剂迁移的机理。关键词：粉料加工喷雾干燥粘度浆料1.前言喷雾干燥是通过喷雾把供给的浆料喷射进入热干燥介质，使流体材料转变成干燥粉粒的过程[1]。当制造陶瓷粉料时，通常供料是一种常称之为泥浆的水基悬浮液，干燥介质为加热的空气

2、。泥浆由泵送入雾化装置的干燥室，并分裂成许多雾滴，由于表面张力的作用，使这些雾滴很快成为圆球形。由于液滴具有大的比表面使得水分迅速蒸发为干燥的粉料，从热空气中分离出来贮存供以后使用。严格地说，喷雾干燥是一种生产成分均匀并且可以重现粉料的特性，既经济又连续的作业。图1展示了几种工业喷雾干燥粉料的实例。图1工业喷雾干燥粉料：（A）MnZnFe2O4、（B）Al2O3、（C）MnZnFe2O4（D）揭示（A）部分颗粒内部结构的Al2O3烧结致密的表面特征。浆料的特性及干燥作业参数对雾化液滴尺寸分布的影响已经有过

3、广泛的论述[1-7]335第五部分其它第五十三篇陶瓷粉料的喷雾干燥。干燥时发生迅速、大量的浆料输送和各种浆料添加物的存在，特别是有机结合剂的存在，可能由于最初液滴不同，将会导致干燥的颗粒具有不同的形状和大小。如低的体密度粘壁和产出率低，这样的问题是经常遇到的。结果造成压制的制品产生大的压缩比和密度梯度、干燥器清洗时间长，因而提高了制造成本。结合剂系统的选择不适当，结合剂与浆料的其它添加物之间反应或干燥温度过高，可能会导致颗粒较坚硬，坚硬的颗粒将阻碍压制时颗粒的变形。已经查明，如果压型时颗粒的特征未完全消除

4、的话，颗粒缺陷将保留在压制的制品中[8]。这些缺陷常常不能在以后的烧成时消除，而损害制品的最终性能。所以，最重要的是按什么样的方法制备浆料和干燥作业，生产出体积密度符合要求，容易变形的颗粒。这只有通过了解喷雾干燥工艺的各方面的问题才有可能。2.术语本文中的“料滴”术语，表示一种小的通常为球形的液体浆料的雾滴。其颗粒直径范围可能从一到几百微米。颗粒是由水分蒸发的料滴形成的。这种颗粒是有目的制备的，它是由很多单个的微粒靠结合剂粘结成的聚集体。3.浆料的制备浆料的制备通常不认为是干燥作业的部分，典型浆料的配方是

5、受球磨要求（粘度和固体含量），或压型致密化需要（结合剂的类型和百分含量，滑增塑剂）决定的。然而忽视浆料对于颗粒的特性和干燥作业的影响是严重而且是普遍的错误。喷雾干燥的陶瓷粉料大多是由水基溶液制成的。所以，本文论述仅局限于该系统。当浆料是由易燃或易爆液体配制时，整个干燥周期需要用氮作为介质，非水状浆料的应用已由Masters[1]论述过。3.1粉料的分散图2喷雾干燥产出的粉料量与浆料固体含量百分率的关系浆料制备的第一步是将陶瓷粉料分散于水中。如果存在团块，必须通过球磨过程消除。出于经济和工艺原因，希望浆料固

6、体含量高，因为干燥能力是按每小时可以蒸发的水量规定的，较高固体含量的浆料可以提高粉料的产量（参见图2）。例如，如果固体的重量百分率由50%提高到75%，则干燥粉料产量将成倍增长（假设作业不因固体含量提高产生困难的话）。为了使高固体含量的浆料保持低的粘度，浆料系统需要保持反絮凝聚状态。由于大多数喷雾干燥粉料是由几微米或以下直径的微粒组成的，可以认为浆料为胶体分散液。胶体的稳定性理论是俄国的Dejaguin和Landau[9]以及荷兰的Verwey及Overbeek[10]于19世纪40年代开始创立的。通常称

7、之为DLVO理论，它包括评价作用于悬浮液中微粒的两种力的相对大小，即电荷（Waals）吸引力和排斥力。在吸引力占优势的情况下，当由于热能或者机械能引起微粒与微粒碰撞时将引起聚凝或絮凝。悬浮液的反絮凝或絮凝可以用其相互作用的总势力能（Vr）作为微粒分散间距的函数描述，在任何分散间距的情况下的Vr，可简单地概括为吸引能（VA）和排斥能（VR）的总和。在微粒分散的距离处于中间状态下（图3A），Vr表现出的正势能最大时，浆料将产生反絮凝。当Vr总是负值（图3B）时，将产生絮凝系统。因为VA对于任何给定悬浮液而言是

8、固定的，相互作用的总曲线形状是由VR决定的。因此系统的稳定性是由VR的这些参数的函数，即由微粒的表面能及双电荷层厚度控制的。335第五部分其它第五十三篇陶瓷粉料的喷雾干燥图3水介质中悬浮微粒间范德华吸引力与电荷排斥力之间的电势能曲线(A)反絮凝系统位于中间微粒分离间距的最大正电位能(B)絮凝系统位于整个分离间距表现出的吸引力(C)悬浮于水介质中荷电微粒系统的平衡离子浓度对相互作用总能量（Vr）的影响浆料中少量可溶性微粒上的电荷