文章来源:圣曼科技
然而由于物料的多样性,喷雾干燥设备基本都是定制化的。对于一些特殊产品,生产设备需要重复考虑物料特性,使其满足使用需要。比如,有些产品是热敏感的,只能采取较低的进出风温度;有些产品容易氧化,只能在惰性环境下生产;有些物料的溶剂不是水,而是有机溶剂或者有危害的溶剂,不但尾气不能向空气中排放,还要考虑环保和爆炸、安全等风险;还有些物料比重大,在混悬液中容易沉淀等。
比重比较大的产品,典型的是新材料,比如新能源行业用到的金属粉末,阳极材料,固态电解质或者功能性陶瓷材料等。这些材料配置成的混悬液中,因为比重大的缘故,对喷雾干燥塔提出了不小的挑战。
喷雾干燥,首先要雾化,而雾化的上游是配液和料液输送。抛开防爆不谈,这两个环节最重要的就是如何防止大比重颗粒的沉淀。虽然溶剂中可能会增加一些辅料,增加粘度,但沉淀始终是不能忽视的。其做法是:
1. 从配液到进液,配液罐上需要配置搅拌桨;
2. 料液输时,不管流量大小,尽量使用更细内径的管路,如果要增加流速,可以增加进液泵的转速/压力来实现;
3. 料液输送管的路径尽可能的短,必要时可以在输送管上配置振荡器;
以上做法可以有效降低料液在配置和输送过程中沉淀。对于喷嘴,如果采用的是二流体喷嘴,必要时可以配置有清除针,自动清除喷嘴堵塞;对于压力式喷嘴,高的压力可以有效避免喷嘴。可根据物料特细选择喷嘴,但陶瓷浆料固含量高,流动性不佳,压力式喷嘴相对适合。
据了解,喷雾的方向和热风的方向有顺流和逆流设计,对于大比重物料,必要时采用逆流形式,即喷嘴安装于喷雾干燥塔底部,热风从上方进入塔体。这样设计,可以显著增加液滴行程(先向上再向下),提高干燥效率,避免顺流设计时,由于液滴重力和风速的作用快速落到最低端,液滴/粉体还没干透,就进入旋风分离器。
陶瓷材料的喷干过程中,往往是含有乙醇等有机溶剂的。这时候氮气环境是必要的。氮气来源可以是氮气瓶、工业氮气或者制氮机。考虑到氮气的使用成本以及环境、安全,闭路循环设计是最合适的。另外,如果产品对氧敏感,也可以使用氮气作为工艺气体。