Keramikk

3.1.1 Tilberedning av slam

Ved bruk av spraytørking og granulering er fremstillingen av slammet en avgjørende nøkkel. Tørrstoffinnhold, finhet og flyteevne i slammet vil direkte påvirke produksjonen og partikkelstørrelsen til tørt pulver.

Fordi pulveret i denne typen aluminaporselen er karrig, er det nødvendig å tilsette en passende mengde bindemiddel for å forbedre formingsevnen til emnet. Vanlig brukte organiske stoffer som dekstrin, polyvinylalkohol, karboksymetylcellulose, polystyren, etc. Polyvinylalkohol (PVA), et vannløselig bindemiddel, ble valgt i dette eksperimentet. Det er mer følsomt for miljøfuktighet, og endringer i omgivelsesfuktigheten vil påvirke egenskapene til tørt pulver betydelig.

Polyvinylalkohol finnes i mange forskjellige typer, med ulik hydrolysegrad og polymerisasjonsgrad, noe som påvirker spraytørkingsprosessen. Den generelle hydrolysegraden og polymerisasjonsgraden vil påvirke spraytørkingsprosessen. Doseringen er vanligvis 0,14–0,15 vekt%. For mye tilsetning vil føre til at spraygranuleringspulveret danner harde, tørre pulverpartikler for å forhindre at partiklene deformeres under pressing. Hvis partikkelegenskapene ikke kan elimineres under pressing, vil disse defektene lagres i grønnmaterialet og kan ikke elimineres etter brenning, noe som vil påvirke kvaliteten på sluttproduktet. For lite grønnmaterialetilsetning vil øke operasjonstapet. Eksperimentet viser at når en riktig mengde bindemiddel tilsettes, kan seksjonen av grønnmaterialet observeres under mikroskop. Det kan sees at når trykket økes fra 3 MPa til 6 MPa, økes seksjonen jevnt, og det er et lite antall sfæriske partikler. Når trykket er 9Mpa, er seksjonen glatt, og det er i utgangspunktet ingen sfæriske partikler, men det høye trykket vil føre til lagdeling av grønn billet. PVA åpnes ved omtrent 200 ℃

Begynn å brenne og la det renne av ved omtrent 360 ℃. For å løse opp det organiske bindemidlet og fukte barrepartiklene, danne et flytende mellomlag mellom partiklene, forbedre barrens plastisitet, redusere friksjonen mellom partiklene og friksjonen mellom materialene og formen, fremme tetthetsøkningen av den pressede barren og homogeniseringen av trykkfordelingen, og tilsett også passende mengde mykner, som vanligvis brukes er glyserin, etyloksalsyre, etc.

Fordi bindemidlet er en organisk makromolekylær polymer, er metoden for å tilsette bindemidlet i slammet også svært viktig. Det er best å tilsette det fremstilte bindemidlet i det jevne slammet med det nødvendige faststoffinnholdet. På denne måten kan man unngå at uoppløste og udispergerte organiske stoffer kommer inn i slammet, og mulige defekter etter brenning kan reduseres. Når bindemidlet tilsettes, kan slammet enkelt genereres ved kulemalling eller omrøring. Luften som er pakket inn i dråpen er i det tørre pulveret, noe som gjør de tørre partiklene hule og reduserer volumtettheten. For å løse dette problemet kan man tilsette skumdempere.

På grunn av økonomiske og tekniske krav kreves det et høyt faststoffinnhold. Ettersom tørkerens produksjonskapasitet refererer til fordampningsvannet per time, vil oppslemming med høyt faststoffinnhold øke tørrpulverproduksjonen betydelig. Når faststoffinnholdet øker fra 50 % til 75 %, vil tørkerens produksjon dobles.

Lavt faststoffinnhold er hovedårsaken til dannelsen av hule partikler. I tørkeprosessen migrerer vann til overflaten av dråpen og bærer faste partikler, noe som gjør den indre delen av dråpen hul. Hvis det dannes en elastisk film med lav permeabilitet rundt dråpen, øker temperaturen på dråpen på grunn av den lave fordampningshastigheten, og vannet fordamper fra den indre delen, noe som gjør at dråpen buler ut. I begge tilfeller vil partiklenes kuleform bli ødelagt, og det vil produseres hule ringformede eller epleformede eller pæreformede partikler, noe som vil redusere flytbarheten og bulktettheten til tørt pulver. I tillegg kan oppslemming med høyt faststoffinnhold redusere

I en kort tørkeprosess kan en reduksjon av tørkeprosessen redusere mengden lim som overføres til partikkeloverflaten sammen med vannet, for å unngå at bindemiddelkonsentrasjonen på partikkeloverflaten er større enn i midten, slik at partiklene får en hard overflate, og partiklene ikke deformeres og knuses under pressing og forming, noe som reduserer barrens masse. For å oppnå tørt pulver av høy kvalitet må derfor det faste innholdet i oppslemmingen økes.

Slurryen som brukes til spraytørking bør ha tilstrekkelig flytende egenskaper og så lite fuktighet som mulig. Hvis viskositeten til slurryen reduseres ved å tilsette mer vann, øker ikke bare energiforbruket til tørking, men også produktets bulktetthet reduseres. Derfor er det nødvendig å redusere viskositeten til slurryen ved hjelp av koagulant. Den tørkede slurryen består av flere mikron eller mindre partikler, som kan betraktes som et kolloidalt dispersjonssystem. Teorien om kolloidal stabilitet viser at det er to krefter som virker på suspensjonspartiklene: van der Waals-kraft (Coulomb-kraft) og elektrostatisk frastøtningskraft. Hvis kraften hovedsakelig er tyngdekraften, vil agglomerering og flokkulering oppstå. Den totale potensielle energien (VT) i samspillet mellom partiklene er relatert til avstanden deres, der VT på et tidspunkt er summen av gravitasjonsenergien VA og frastøtingsenergien VR. Når VT mellom partiklene presenterer den maksimale positive potensielle energien, er det depolymeriseringssystemet. For en gitt suspensjon er VA sikker, så systemets stabilitet er de funksjonene som kontrollerer VR: overflateladningen til partiklene og tykkelsen på de doble elektriske lagene. Tykkelsen på dobbeltlaget er omvendt proporsjonal med kvadratroten av valensbindingen og konsentrasjonen av likevektsionet. Dobbeltlagskompresjon kan redusere den potensielle flokkuleringsbarrieren, så valensbindingen og konsentrasjonen av likevektsioner i løsningen må være lav. De vanlig brukte demulgatorene er HCI, HNO3, NaOH, (CH)3noh (kvaternært amin), GA, etc.

Fordi den vannbaserte oppslemmingen av 95 alumina keramisk pulver er nøytral og alkalisk, mister mange koaguleringsmidler som har god fortynningseffekt på annen keramisk oppslemming sin funksjon. Derfor er det svært vanskelig å fremstille oppslemmingen med høyt faststoffinnhold og god fluiditet. Den karrige aluminaoppslemmingen, som tilhører amfotert oksid, har forskjellige dissosiasjonsprosesser i sure eller alkaliske medier, og danner dissosiasjonsstatusen til ulik micellsammensetning og -struktur. PH-verdien til oppslemmingen vil direkte påvirke graden av dissosiasjon og adsorpsjon, noe som resulterer i endring av ζ-potensial og tilsvarende flokkulering eller dissosiasjon.

Alumina-oppslemming har maksimal verdi av positivt og negativt ζ-potensial i surt eller alkalisk medium. På dette tidspunktet er viskositeten til oppslemmingen i den laveste verdien av dekoaguleringstilstanden, mens når oppslemmingen er i nøytral tilstand, øker viskositeten, og flokkulering oppstår. Det er funnet at oppslemmingens fluiditet forbedres betraktelig, og oppslemmingens viskositet reduseres ved å tilsette et passende demulgeringsmiddel, slik at viskositetsverdien er nær vannets. Vannets fluiditet målt med et enkelt viskometer er 3 sekunder / 100 ml, og oppslemmingens fluiditet er 4 sekunder / 100 ml. Viskositeten til oppslemmingen reduseres, slik at det faste stoffinnholdet i oppslemmingen kan økes til 60 %, og en stabil pakning kan dannes. Ettersom tørkerens produksjonskapasitet refererer til fordampning av vann per time, er suspensjonen.

3.1.2 Kontroll av hovedparametre i spraytørkingsprosessen

Luftstrømningsmønsteret i tørketårnet påvirker tørketiden, retensjonstiden, restvannet og veggklebingen av dråpene. I dette eksperimentet er dråpeluftblandingsprosessen blandet strømning, det vil si at den varme gassen kommer inn i tørketårnet ovenfra, og forstøvningsdysen er installert i bunnen av tørketårnet, og danner fontenespray, og dråpen er parabel, slik at dråpen blandes med luften i motstrøm, og når dråpen når toppen av slaget, blir den en nedstrøms strømning og sprayen får en konisk form. Så snart dråpen kommer inn i tørketårnet, vil den snart nå maksimal tørkehastighet og gå inn i tørketrinnet med konstant hastighet. Lengden på tørketrinnet med konstant hastighet avhenger av fuktighetsinnholdet i dråpen, viskositeten til slammet, temperaturen og fuktigheten til den tørre luften. Grensepunktet C fra tørketrinnet med konstant hastighet til det hurtige tørketrinnet kalles det kritiske punktet. På dette tidspunktet kan ikke lenger dråpens overflate opprettholde den mettede tilstanden på grunn av vannmigrasjon. Med synkende fordampningshastighet øker temperaturen på dråpene, og dråpens overflate ved punkt D mettes og danner et lag med hardt skall. Fordampningen beveger seg innover, og tørkehastigheten fortsetter å synke. Ytterligere fjerning av vann er relatert til fuktighetspermeabiliteten til det harde skallet. Derfor er det nødvendig å kontrollere rimelige driftsparametre.

Fuktighetsinnholdet i tørt pulver bestemmes hovedsakelig av utløpstemperaturen til spraytørkeren. Fuktighetsinnholdet påvirker bulktettheten og fluiditeten til tørt pulver, og bestemmer kvaliteten på det pressede emnet. PVA er følsomt for fuktighet. Under forskjellige fuktighetsforhold kan den samme mengden PVA forårsake ulik hardhet i overflatelaget til tørrpulverpartiklene, noe som gjør at trykkbestemmelsen svinger og produksjonskvaliteten blir ustabil under presseprosessen. Derfor bør utløpstemperaturen kontrolleres strengt for å sikre fuktighetsinnholdet i tørt pulver. Generelt bør utløpstemperaturen kontrolleres til 110 ℃, og innløpstemperaturen bør justeres deretter. Innløpstemperaturen er ikke mer enn 400 ℃, vanligvis kontrollert til omtrent 380 ℃. Hvis innløpstemperaturen er for høy, vil varmluftstemperaturen på toppen av tårnet overopphetes. Når tåkedråpene stiger til det høyeste punktet og møter overopphetet luft, vil effekten av bindemidlet reduseres for det keramiske pulveret som inneholder bindemiddel, og til slutt vil presseevnen til tørrpulveret bli påvirket. For det andre, hvis innløpstemperaturen er for høy, vil også varmerens levetid bli påvirket, og varmelegemets hud vil falle av og komme inn i tørketårnet med varm luft, noe som forurenser tørrpulveret. Under forutsetning av at innløpstemperaturen og utløpstemperaturen er grunnleggende bestemt, kan utløpstemperaturen også justeres av trykket i matepumpen, trykkforskjellen i syklonseparatoren, det faste innholdet i slammet og andre faktorer.

Trykkforskjell i syklonseparator. Trykkforskjellen i syklonseparatoren er stor, noe som vil øke utløpstemperaturen, øke oppsamlingen av fine partikler og redusere tørketrommelens utbytte.

3.1.3 Egenskaper til spraytørket pulver

Fluiditeten og pakningstettheten til alumina-keramisk pulver fremstilt ved spraytørking er generelt bedre enn de som fremstilles ved vanlige prosesser. Pulveret fra manuell granulering kan ikke strømme gjennom deteksjonsenheten uten vibrasjon, og spraygranuleringspulveret kan gjøre dette fullstendig. Med henvisning til ASTM-standarden for testing av metallpulverfluiditet og bulktetthet, ble bulktettheten og fluiditeten til partikler oppnådd ved spraytørking under forskjellige vanninnholdsforhold målt. Se tabell 1.