实验型喷雾干燥机颗粒粒度数据对于控制干粉产品质量是必要的。然而,颗粒粒度并不总是代表雾化的雾滴粒度;因此,已经开发出许多测量雾滴及颗粒粒度的方法。
测定实验型喷雾干燥机雾滴大小及其分布的方法有很多种。按其测量原理可以分为三类。
① 机械法:如将雾滴冷冻(或冷却)成固体颗粒进行测量,以及利用不同尺寸雾滴的运动惯性和速度差异特性来区分雾滴尺寸范围等。
② 电气法:如充电线法。
③ 光学法:如利用雾滴的一些物理特性(光强、相差、荧光和极化等)进行测量和高速摄影、激光全息、激光图像化和扫描技术等。
目前,应用广的还是下面两种简便的机械法。
① 由于雾滴碰撞而在试样表面上留下印痕、圈痕或斑点,雾滴即被收集在试样表面。标准的试样表面可以是氧化镁,当雾滴与氧化镁碰撞时就会形成一个圈痕,测得的圈痕尺寸经过修正后,即得到雾滴的真实尺寸。国外目前比较普遍的是将雾滴沉积在水敏纸(或油敏纸)上形成印痕,然后进行测量和修正得到真实的雾滴尺寸。
② 对于水剂雾滴,传统的采样方法是用油盘法,将雾滴收集在一个油质的基块上,再用特殊的机油(或植物油)涂盖。这样,雾滴到达油盘后,可保持它原来的球形,不需要修正系数。同时,雾滴被油包围,其蒸发速率可显著降低;而且,一般雾滴不会进一步发生分裂现象,从而,能够直接获得真实的雾滴尺寸信息。
上述的两种机械方法,基本以手工操作为主,需经过采样垫制作、雾滴采集、显微镜测定、计数、计算和修正等多个步骤,操作十分繁琐,劳动强度大,精度也比较低。随着光学技术的不断发展,将激光技术引入雾滴的测量,借助于计算机的处理,使测量过程变得简便易行,而且准确。按其工作原理,激光法可分为两类,类为激光全息法,利用激光的相干法,通过激光底片(干板)记录被测雾滴的空间全息图像,实现雾滴直径大小和三维坐标参数与浓度的精密测量,不需采样,并可在一定雾滴运动速度范围内进行动态测量。第二类为激光衍射法,利用单色平行光的衍射现象,通过一定的傅里叶光学变换,对不同直径雾滴的衍射光环能量信息进行转换,非接触地测得被测空间粒谱和百分浓度,并通过计算机及时获得有关数据。在激光测量系统中,采用小功率氦氖气体激光源发射一束激光,当雾滴进入激光束时,就产生衍射现象。衍射角的大小与微粒的大小成反比关系,即雾滴的直径大,衍射角就小,直径小,衍射角就大。
1. 1. 1 喷雾干燥的阶段 :料液的加压雾化
料液的加压雾化目的在于将料液分散为微细的雾滴 ,具有很大的表面积 ,当其与热烟气接触时 ,雾滴中水分迅速汽化而干燥成粉末或颗粒状产品 ,雾滴的大小和均匀程度对产品质量和技术经济指标影响很大。如果喷出的雾滴大小很不均匀 ,就会出现大颗粒还没达到干燥要求 ,而小颗粒却已过度干燥。
1. 1. 2 第二阶段 :雾滴和热烟气的接触
雾滴和热烟气的接触、混合流动是同时进行的传热传质过程 ,此过程在干燥塔内进行。雾滴和热烟气的接触方式 ,混合与流动状态决定于分风器的结构型式 ,喷枪在塔内的安装位置及废气排出方式等。雾滴与热空气的接触方式 ,对干燥塔内的温度分布 ,雾滴的运动轨迹及颗粒在干燥塔中的停留时间及产品性质等均有很大影响。
1. 1. 3 第三阶段 :干燥产品与空气分离喷雾干燥的产品基本都采用塔底出料 ,部分细粉
夹带在排放的废气中 ,这些细粉在排放前必须回收利用 ,以提高产品收成率 ,降低生产成本 ,并使排放的废气符合环境保护的排放标准。我们这次采用旋风除尘器和湿法除尘的气———固分离法。
1. 2. 1 泥浆的温度、粘度、浓度
以下是我们取广东某陶瓷厂泥浆做的性能分析 , 见表 1。从表 1 可以看出 ,随着泥浆温度的上升 ,其流动性提高 ,粘度降低。到 60 ℃时为较佳 ,但是到了 65
℃,处于起皮状态 ,流动性反而变差 ,粘度也大幅增大。
同时 ,泥浆粘度对于干燥也有很大的影响。粘度越大 , 流动性越差 ,生产出的颗粒越大 ,容易堵枪 ,出现粘壁等现象 ,但节能 ;浓度越小 ,流动性越好 ,生产出的颗粒细粉越多 ,但能耗大。每个陶瓷厂原料配方不同 ,其浓度也不尽相同 ,一般国内厂家均为 32 %~36 %。
当前,国内喷雾干燥机市场中主要以中、低技术产品为主,随着竞争的不断白热化国内干燥设备企业必须通过技术进步、吸收国外先进技术、自主创新来提升产品品质,才能满足市场生产需求。
我国的喷雾干燥机有五大发展趋势。
一是几种传热形式综合应用,使其在干燥的不同时期发挥各种传热形式的优势,使设备用能更加合理。
二是设备将逐渐实现大型化开发。
不论是哪中生产其都有较佳经济规模,喷雾干燥机的放大技术能保证实现规模化生产,因此设备的大型化研究是今后的发展方向之一。
三是喷雾干燥机将会成为专用化。
四是多级及组合干燥系统的开发将得到应用。
不同型式的喷雾干燥机可以适用不同的物料或可以适用物料不同的干燥阶段,组合干燥可以最大限度地优化干燥过程,使干燥系统更加合理。
五是喷雾干燥机将逐渐实现多功能化。
如今喷雾干燥机已不仅仅局限于干燥操作,有时还将粉碎、分级、甚至加热反应集于一机之中,大大缩短生产工艺流程,使设备功能实现多元化。