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陶瓷|喷雾干燥生产流程及技术要点

 稳定和谐智慧 2016-07-24






喷雾干燥是通过将泥浆喷洒成雾状细滴,并立即和热气接触,使雾滴中的水分能在很短时间内(几秒至十几秒)蒸发,从而得到干燥粉料的方法。


一、喷雾干燥过程工序组成


泥浆的喷雾干燥过程主要由如下几个工序组成:

1、泥浆的制备与输送

2、热源的发生与热气流的供给

3、雾化与干燥

4、干粉收集与废气分离

它采用以喷雾干燥塔为主体,并附有泵、排风机与收集细粉的旋风分离器等设备构成的机组来完成整个过程(如下图所示)



二、喷雾干燥的操作要点及说明

1、泥浆的制备与输送  操作时,泥浆由泵压人干燥塔的雰化器中,雾化器将泥浆雾化成细滴,然后被通入干燥塔内的热空气(400~500℃)干燥脱水,获得的仍然含有一定水分的固体颗粒进入干燥塔的底部,从出口处卸出,而带有微粉及水蒸气的空气经旋风分离器收集微粉后从排风机排出。

 

2、热源的发生与热气流的供给  干燥设备的热源常为油、煤气、煤炭燃烧后的热空气。因陶瓷泥浆不是热敏性材料,为提高干燥塔的热效率,热气进入塔内的温度应可达400500℃。由于直接燃烧的烟气温度高达1000℃以上,所以需混合部分冷气来降低热空气的进塔温度。

 

3、雾化与干燥方式及选择依据

  喷雾干燥法依造雾方法可以分为压力法、气流法和离心法三种;而每一种依热空气和物料流动形式又可分成逆流式与顺流式两大类。

目前陶瓷工业采用较多的是压力混合流法(雾化器为喷嘴)和离心顺流法(雾化器为离心回转盘)两种,前者热能利用率高,喷嘴雾化器的结构简单,拆换容易,但喷嘴的直径小,易磨损和堵塞。然而,离心式喷雾盘的结构较复杂,加工要求严格,维修困难,但在连续操作时的可靠性高,不易磨损和堵塞。

确定雾化方式时应从干粉质量要求、操作的灵活性、设备维护和加工的要求、成本等方面全面考虑。当压制尺寸较大、坯体较厚和采用高速压机压制时,希望粉料容易排出空气和填满装腔,要求粉料的粒径稍粗些,颗粒尺寸分布范围宽些,堆积密度大些。选用压力雾化易于满足这些要求。若对粉料的颗粒大小及分布要求不严(如用喷雾粉料和泥浆调制成可塑泥料),则可优先考虑离心喷雾工艺,因为该工艺的适应性强,即使泥浆性能和进浆量发生

变化也仍能产生良好的雾化效果。

 

4、干粉收集与废气分离从废气中对细粉回收的效果将直接影响喷雾干燥的经济指标。陶瓷泥浆喷雾干燥后废气温度高达45~90℃,一般采用旋风分离器作分离设备,而不用袋式过滤器。


三、喷雾干燥的操作条件


影响干粉性能(水分、细度)和干燥效率的主要因素如下:

1、  泥浆性能、浓度和进浆量。

泥浆含水量过高时,燃料消耗量大,不经济;泥浆含水量过低时,泥浆又不易雾化。对含50%黏土的浆料而言,其含水量一般为35%50%。此外、喷雾干燥工艺要求采用流动性好又无触变性的浓泥浆。为此,可采用与原科特性相适应的泥浆稀释剂来解决泥浆性能问题。常用的泥浆稀释剂有碳酸钠、单宁酸钠、腐植酸钠、木质素磺酸盐、羧甲基纤维素等。

2、  工作气体温度和废气温度。

热气进入干燥塔的温度首先取决于泥浆的组成和性质。要求泥浆中的成分不致因干燥而发生变化,也不能因温度过高,使干燥速度太快。因为这样,物料的表面容易形成一层硬壳而内部却仍然是湿的。硬壳将阻碍雾滴收缩,使内部水分蒸发后留下的空隙无法减少,因而粉料体积密度较低。因此,热气进塔时的温度不能太高。

干燥釉面砖、耐酸砖坯料泥浆的热气温度以450480℃为宜。不过,进塔热气的温度也不宜偏低,否则达不到好的干燥效果。

 

排出的废气温度也是喷雾干燥的重要参数,因为它直接关系到粉料的水分。在进气温度、塔内压力、离心盘转速等操作条件基本不变的条件下,排气温度升高会导致粉料水分降低。

但进浆量减少时,排气温度便提高。经验证明,调节泥浆流量可以容易地改变排气温度。所以,若能将泥浆流量与排风温度进行自动控制,则能保证粉料水分稳定、干燥塔操作正常。

 

当粉料的水分维持一定时,排气的温度随着干粉产量的增加而提高的情况如下表所示。


3、  离心盘转速与喷雾压力对粉料性能的影响

(1)离心顺流法  在泥浆比重及其他操作条件不变的情况下,当离心盘转速加大时,粉料的粗颗粒含量减少而细粉量则大幅度的增加,使得粉料体积密度下降,成型时容易分层和粘模,压缩比增大,功率消耗增加。这一情况如下表所示。

 
                      
离心盘转速与粉料性能的关系

(2)压力混合流法(雾化器为喷嘴)  对于采用压力雾化的干燥器而言,工作压力是影响喷射高度的主要因素,也关系到干燥塔的高度,因为不同孔径喷嘴的喷射高度和流量均随压力增加而增大。一般来说,喷雾压力愈高则雾滴愈细(见下表)


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