闭式喷雾干燥在高比重材料干燥上的应用

闭式喷雾干燥在高比重材料干燥上的应用

在粉体工程中，通过将溶液、混悬液或者乳液雾化并干燥是快速获得产品的技术手段之一。相对于烘箱、冻干等手段，喷雾干燥生产效率高，生产成本低，而且产品均一性更好。喷雾干燥技术从三十年发展至今，技术已经相当成熟，广泛应用于食品、医药、化工、陶瓷、新材料等诸多领域。
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。