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常见喷雾干燥机及其应用领域
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喷雾干燥机是一种可以同时完成干燥和造粒的设备。主要由供浆系统、雾化器、干燥塔、热风系统、废气排放除尘系统、卸料及粉料输送系统等组成。

喷雾干燥是利用雾化器将物料液体分散成细液滴,溶剂在热干燥介质中迅速蒸发形成干燥粉末的过程。一般来说,喷雾干燥分为四个阶段:一是物料液体雾化;B.雾组与热干燥介质混合;C蒸发干燥雾滴;D.将干燥产品与干燥介质分离。

原料液体可以是溶液、乳液或悬浮液,也可以是可以通过泵输送的液体形式,如熔融液体或糊状物。产品为粉状、颗粒状、空心球或球团状。

用喷雾干燥机将稀释剂(如含水75%-85%以上的溶液)喷成液滴,在热风流动中分散,使水分迅速蒸发,得到固体产品。一般情况下,干燥时间只有几秒到几十秒。喷雾是喷雾干燥的关键部分,主要有离心喷雾、压力喷雾和气流喷雾。


①压力喷雾干燥机

液料(过滤后的液料)通过2-20mpa的高压送至压力雾化器雾化成小液滴。雾化后的液滴(表面积大大增加)与热风充分接触,干燥过程在10-30秒内迅速完成。分离后得到粉末或细颗粒。


②离心喷雾干燥机

空气通过过滤器和加热器进入离心喷雾干燥机顶部的分风器,热风以螺旋状均匀进入干燥机。料液从料液罐经过滤器泵送至干燥器顶部的离心雾化器,使料液喷成微小的雾状液滴。料液与热空气平行接触,水迅速蒸发。成品在很短的时间内干燥成成品。成品由干燥塔底部和旋风分离器排出,废气由风机排出。


③空气喷雾干燥机

主要是将空气或水蒸气从喷嘴高速喷射出来,通过摩擦将料液分离成细小的液滴,使其与热空气充分接触,形成热交换。整个过程不到半分钟。对粘性物料效果好,是其他喷雾干燥机无法比拟的,操作方便。

在100多年的喷雾干燥历史中,开始限于生产蛋粉、奶粉、洗涤剂、化妆品等产品。随着研究的深入,已广泛应用于化工领域电池原料、白炭黑等各种工业超细粉体和纳米粉体的生产;陶瓷工业中的氧化铝;制药领域药物的干燥和造粒。与非喷雾干燥相比,喷雾干燥能有效减少超细粉体的团聚。通过喷雾干燥工艺,可制备出球形度高、流动性好、细度高的颗粒,满足特定领域的要求。


以下将简要介绍一些相关领域:

①特殊陶瓷造粒用喷雾干燥

坯体的成形直接影响陶瓷材料成型烧结前产品的性能。粉末的特性对坯体的均匀性和干压后的密度有很大的影响。喷雾造粒技术广泛应用于制备特种陶瓷粉体。压力喷雾一般用于特种陶瓷粉末的喷雾造粒。在适当的工艺条件下,制备的粉末具有良好的化学均匀性,细度高,流动性好,压实密度高??捎糜谔刂痔沾煞勰┑母裳够虻染惭?。


②喷雾干燥在磷酸铁锂正极材料中的应用

锂电池主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜组成。正极材料的成本和性能制约着锂离子电池的发展。因此,正极材料的研发是推动锂离子电池技术更新的关键。目前,国内正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂和三元材料。磷酸铁锂具有安全性好、循环寿命长、热稳定性好、原料来源广、价格低的优点,但其压实密度低,低温电导率差。

简单的制备磷酸亚铁锂的过程/ c阴极材料:添加LiOH和FePO4球磨罐,加入纯净水,添加一定量的碳源球磨后,取出球状石墨铸铁的泥浆3 h后,把它放到了喷雾干燥的喷雾干燥器。喷雾干燥应在一定的进出口温度下进行(进口温度200-250℃,出口温度< 100℃)。物料干燥后放入气氛炉低温煅烧2h,再高温煅烧6h,得到lifepo4/c正极材料。

实验结果表明,喷雾干燥工艺使前驱体材料烧结前具有良好的球度,颗粒尺寸为20-20 μ m。在喷雾干燥条件下,材料的化学成分相对均匀。在煅烧过程中,球形颗粒之间没有固相变化,lifepo4/c的晶粒产量限于一个球形颗粒。因此,lifepo4/c晶粒较小,晶粒细小有利于lifepo4/c的电学性能。


③喷雾干燥用于二氧化硅的干燥

沉淀二氧化硅又称白炭黑,其表达多写成msio2·nH2O。是橡胶工业中重要的补强原料。由于其微观结构和聚集形态与炭黑相似,在橡胶中具有类似的增强性能,故称白炭黑。白炭黑的生产方法有气相法和沉淀法。气相法纯度高,性能好,但生产工艺能耗大,工艺难度大,成本高。

相比之下,沉淀法制备二氧化硅具有技术成熟、操作简单、成本大的优势。但在干燥脱水过程中,超细颗粒易团聚,影响性能。研究表明,喷雾干燥可以获得白炭黑粒子分散均匀,比表面积和吸油值高,符合推荐匹配曲线的吸油值和比表面积,和适用于加固剂的高性能轮胎轮胎和颜色。


④喷雾干燥在医药制剂中的应用

干燥在制药生产中占有重要的地位,尤其是中药生产中。采用喷雾干燥法制备的药剂具有以下特点:

a.成品均匀性好:喷雾干燥时,药液在不断搅拌的情况下喷成雾化分散,瞬间完成干燥,均匀性好。

b.成品具有良好的流动性、疏松性和溶解度:喷雾干燥时,水分蒸发快,成品粒径小,流动性好,可平压;不同剂量包装,剂量更准确。与水接触时,更容易进入颗粒,更有利于药物溶解。

c.简化生产工艺:喷雾干燥可一步完成浓缩干燥。另外,干燥时间相对较短,有利于保持热敏性药品的疗效。

d.清洁生产:采用密闭喷雾环境,防止药物被细菌污染,减少车间粉尘污染。

因此,喷雾干燥非常适合用于中药制药工艺的干燥。中药产品对洁净度要求高,因此会配备多台空气净化器。药材喷雾干燥的简单工艺流程:药材→提取→浓缩→喷雾干燥→采集药粉。


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