Keramika

3.1.1 Priprava gnojevke

Pri postopku granulacije z razpršilnim sušenjem je priprava gnojevke ključnega pomena. Vsebnost trdnih snovi, finost in tekočnost blata neposredno vplivajo na izhod in velikost delcev suhega prahu.

Ker je prah te vrste aluminijevega porcelana neploden, je treba dodati ustrezno količino veziva, da se izboljšajo lastnosti oblikovanja slepega izdelka. Pogosto uporabljene organske snovi, kot so dekstrin, polivinil alkohol, karboksimetilceluloza, polistiren itd. V tem poskusu je bil izbran polivinil alkohol (PVA), vodotopno vezivo. Je bolj občutljiv na vlažnost okolja, saj sprememba vlažnosti okolja bistveno vpliva na lastnosti suhega prahu.

Polivinil alkohol je na voljo v številnih različnih vrstah, različnih stopnjah hidrolize in polimerizacije, kar vpliva na postopek sušenja z razprševanjem. Njegova splošna stopnja hidrolize in stopnja polimerizacije vplivata na postopek sušenja z razprševanjem. Njegov odmerek je običajno 0,14–0,15 mas. %. Prevelika količina dodatka povzroči, da se prašek za granulacijo z razprševanjem oblikuje v trde suhe delce, kar preprečuje deformacijo delcev med stiskanjem. Če lastnosti delcev med stiskanjem ni mogoče odpraviti, se bodo te napake shranile v surovem materialu in jih po žganju ni mogoče odpraviti, kar bo vplivalo na kakovost končnega izdelka. Premajhna količina dodanega veziva poveča izgubo med delovanjem. Poskus kaže, da se ob dodani ustrezni količini veziva prerez surovega materiala opazuje pod mikroskopom. Vidimo lahko, da se pri povečanju tlaka s 3 MPa na 6 MPa prerez gladko poveča in prisotno je majhno število sferičnih delcev. Ko je tlak 9 MPa, je odsek gladek in v bistvu ni sferičnih delcev, vendar bo visok tlak povzročil stratifikacijo zelene gredice. PVA se odpre pri približno 200 ℃.

Začne goreti in odteče pri približno 360 ℃. Da bi raztopili organsko vezivo in navlažili delce obdelovanca, tvorimo tekoči vmesni sloj med delci, izboljšamo plastičnost obdelovanca, zmanjšamo trenje med delci in trenje med materiali in kalupom, spodbudimo povečanje gostote stisnjenega obdelovanca in homogenizacijo porazdelitve tlaka ter dodamo ustrezno količino mehčalca, ki se običajno uporabljajo kot glicerin, etil oksalna kislina itd.

Ker je vezivo organski makromolekularni polimer, je zelo pomemben tudi način dodajanja veziva v suspenzijo. Najbolje je, da pripravljeno vezivo dodamo v enakomerno zmes z zahtevano vsebnostjo trdnih snovi. Na ta način se izognemo vnosu neraztopljenih in nedispergiranih organskih snovi v suspenzijo in zmanjšamo morebitne napake po žganju. Ko dodamo vezivo, se suspenzija zlahka ustvari z mletjem s kroglicami ali mešanjem. Zrak, ovit v kapljico, je v suhem prahu, zaradi česar so suhi delci votli in se zmanjša prostorninska gostota. Da bi rešili to težavo, lahko dodamo sredstva za odpenjanje.

Zaradi ekonomskih in tehničnih zahtev je potrebna visoka vsebnost trdnih snovi. Ker se proizvodna zmogljivost sušilnika nanaša na količino izhlapevanja vode na uro, bo gnojevka z visoko vsebnostjo trdnih snovi znatno povečala proizvodnjo suhega prahu. Ko se vsebnost trdnih snovi poveča s 50 % na 75 %, se bo proizvodnja sušilnika podvojila.

Nizka vsebnost trdnih delcev je glavni razlog za nastanek votlih delcev. Med sušenjem voda migrira na površino kapljice in s seboj nosi trdne delce, zaradi česar je notranji del kapljice votel; če se okoli kapljice tvori elastična folija z nizko prepustnostjo, se zaradi nizke hitrosti izhlapevanja temperatura kapljice poveča in voda izhlapeva iz notranjega dela, zaradi česar se kapljica izboči. V obeh primerih se bo kroglasta oblika delcev uničila in nastali bodo votli obročasti ali jabolčni ali hruškasti delci, kar bo zmanjšalo fluidnost in gostoto suhega prahu. Poleg tega lahko gnojevka z visoko vsebnostjo trdnih delcev zmanjša

Pri krajšem postopku sušenja lahko zmanjšanje časa sušenja zmanjša količino lepila, ki se skupaj z vodo prenese na površino delcev, s čimer se prepreči, da bi bila koncentracija veziva na površini delcev večja kot v središču, tako da imajo delci trdo površino in se med stiskanjem in oblikovanjem ne deformirajo in drobijo, s čimer se zmanjša masa obdelovanca. Zato je treba za pridobitev visokokakovostnega suhega prahu povečati vsebnost trdnih snovi v suspenziji.

Suspenzija, ki se uporablja za sušenje z razprševanjem, mora imeti dovolj tekočnosti in čim manj vlage. Če se viskoznost suspenzije zmanjša z dodajanjem več vode, se ne poveča le poraba energije za sušenje, temveč se zmanjša tudi gostota produkta v razsutem stanju. Zato je treba viskoznost suspenzije zmanjšati s pomočjo koagulanta. Posušena suspenzija je sestavljena iz več mikronov ali manjših delcev, ki jih lahko obravnavamo kot koloidni disperzijski sistem. Teorija koloidne stabilnosti kaže, da na delce suspenzije delujeta dve sili: van der Waalsova sila (Coulombova sila) in elektrostatična odbojna sila. Če je sila predvsem gravitacija, pride do aglomeracije in flokulacije. Skupna potencialna energija (VT) interakcije med delci je povezana z njihovo razdaljo, pri čemer je VT na neki točki vsota gravitacijske energije VA in odbojne energije VR. Ko VT med delci predstavlja največjo pozitivno potencialno energijo, gre za sistem depolimerizacije. Za dano suspenzijo je VA določen, zato je stabilnost sistema odvisna od funkcij, ki nadzorujejo VR: površinskega naboja delcev in debeline dvojnih električnih plasti. Debelina dvojne plasti je obratno sorazmerna s kvadratnim korenom valentne vezi in koncentracijo ravnotežnega iona. Stiskanje dvojne plasti lahko zmanjša potencialno oviro flokulacije, zato morata biti valentna vez in koncentracija ravnotežnih ionov v raztopini nizki. Pogosto uporabljeni deemulgatorji so HCl, HNO3, NaOH, (CH)3noh (kvaternarni amin), GA itd.

Ker je vodna suspenzija keramičnega prahu aluminijevega oksida 95 nevtralna in alkalna, mnogi koagulanti, ki imajo dober učinek redčenja z drugimi keramičnimi suspenzijami, izgubijo svojo funkcijo. Zato je zelo težko pripraviti suspenzijo z visoko vsebnostjo trdnih snovi in ​​dobro tekočnostjo. Neplodna suspenzija aluminijevega oksida, ki spada v amfoterni oksid, ima v kislih ali alkalnih medijih različne disociacijske procese in tvori disociacijski status z različno sestavo in strukturo micelov. pH vrednost suspenzije neposredno vpliva na stopnjo disociacije in adsorpcije, kar povzroči spremembo ζ potenciala in ustrezno flokulacijo ali disociacijo.

Aluminijeva suspenzija ima največjo vrednost pozitivnega in negativnega ζ potenciala v kislem ali alkalnem mediju. V tem času je viskoznost suspenzije v najnižji vrednosti stanja dekoagulacije, medtem ko se v nevtralnem stanju suspenzija poveča in pride do flokulacije. Ugotovljeno je, da se fluidnost suspenzije močno izboljša in zmanjša viskoznost suspenzije z dodatkom ustreznega deemulgatorja, tako da je njena vrednost viskoznosti blizu vrednosti vode. Fluidnost vode, izmerjena s preprostim viskozimetrom, je 3 sekunde / 100 ml, fluidnost suspenzije pa 4 sekunde / 100 ml. Viskoznost suspenzije se zmanjša, tako da se lahko vsebnost trdnih snovi v suspenziji poveča na 60 % in se lahko oblikuje stabilna polnitev. Proizvodna zmogljivost sušilnika se nanaša na izhlapevanje vode na uro, tako kot suspenzija.

3.1.2 Nadzor glavnih parametrov v procesu sušenja z razprševanjem

Vzorec pretoka zraka v sušilnem stolpu vpliva na čas sušenja, čas zadrževanja, preostalo vodo in lepljenje kapljic na steno. V tem poskusu je postopek mešanja kapljic z zrakom mešani tok, to pomeni, da vroč plin vstopa v sušilni stolp od zgoraj, razpršilna šoba pa je nameščena na dnu sušilnega stolpa in tvori fontanski pršilnik, kapljica pa je parabolična, zato se kapljice mešajo z zrakom v nasprotnem toku in ko kapljica doseže vrh giba, postane tok navzdol in prši v stožčasto obliko. Takoj ko kapljica vstopi v sušilni stolp, kmalu doseže največjo hitrost sušenja in vstopi v fazo sušenja s konstantno hitrostjo. Trajanje faze sušenja s konstantno hitrostjo je odvisno od vsebnosti vlage v kapljici, viskoznosti blata, temperature in vlažnosti suhega zraka. Mejna točka C med fazo sušenja s konstantno hitrostjo in fazo hitrega sušenja se imenuje kritična točka. V tem času površina kapljice ne more več vzdrževati nasičenega stanja z migracijo vode. Z zmanjšanjem hitrosti izhlapevanja se temperatura kapljic poveča in površina kapljic v točki D je nasičena, kar tvori plast trde lupine. Izhlapevanje se premakne v notranjost in hitrost sušenja se še naprej zmanjšuje. Nadaljnje izločanje vode je povezano s prepustnostjo vlage trde lupine. Zato je treba nadzorovati ustrezne obratovalne parametre.

Vsebnost vlage v suhem prahu je v glavnem odvisna od izhodne temperature razpršilnega sušilnika. Vsebnost vlage vpliva na gostoto in tekočnost suhega prahu ter določa kakovost stisnjenega surovca. PVA je občutljiv na vlažnost. Pri različnih pogojih vsebnosti vlage lahko enaka količina PVA povzroči različno trdoto površinske plasti delcev suhega prahu, zaradi česar določanje tlaka niha in kakovost proizvodnje med postopkom stiskanja nista stabilni. Zato je treba izhodno temperaturo strogo nadzorovati, da se zagotovi vsebnost vlage v suhem prahu. Na splošno je treba izhodno temperaturo nadzorovati pri 110 ℃, vhodno temperaturo pa ustrezno prilagoditi. Vhodna temperatura ne sme presegati 400 ℃, običajno pa pri približno 380 ℃. Če je vhodna temperatura previsoka, se bo temperatura vročega zraka na vrhu stolpa pregrela. Ko kapljice meglice dosežejo najvišjo točko in naletijo na pregreto zrak, se učinek veziva za keramični prah, ki vsebuje vezivo, zmanjša, kar bo vplivalo na učinkovitost stiskanja suhega prahu. Drugič, če je vhodna temperatura previsoka, se bo to odrazilo tudi na življenjski dobi grelnika, saj bo obloga grelnika odpadla in skupaj z vročim zrakom vstopila v sušilni stolp, kar bo onesnažilo suhi prah. Če sta vhodna in izhodna temperatura v osnovi določeni, se lahko izhodna temperatura prilagodi tudi s tlakom dovodne črpalke, tlačno razliko ciklonskega separatorja, vsebnostjo trdnih snovi v gnojevki in drugimi dejavniki.

Razlika v tlaku ciklonskega separatorja. Razlika v tlaku ciklonskega separatorja je velika, kar bo povečalo izhodno temperaturo, povečalo zbiranje drobnih delcev in zmanjšalo izkoristek sušilnika.

3.1.3 Lastnosti praška, posušenega z razprševanjem

Tekočina in gostota pakiranja aluminijevega keramičnega prahu, pripravljenega z metodo sušenja z razprševanjem, sta na splošno boljši od tistih, pripravljenih z običajnim postopkom. Prah ročne granulacije ne more teči skozi detektorsko napravo brez vibracij, medtem ko prah z granulacijo z razprševanjem to lahko stori v celoti. V skladu s standardom ASTM za testiranje tekočnosti in gostote kovinskega prahu sta bili izmerjeni gostota in tekočnost delcev, pridobljenih z sušenjem z razprševanjem, pri različnih pogojih vsebnosti vode. Glej tabelo 1.