Кераміка

3.1.1 Падрыхтоўка пульпы

Пры выкарыстанні працэсу распыляльнай сушкі грануляцыі падрыхтоўка суспензіі з'яўляецца найважнейшым фактарам. Змест цвёрдых рэчываў, дробнасць і цякучасць суспензіі непасрэдна ўплываюць на выхад і памер часціц сухога парашка.

Паколькі парашок гэтага віду алюмініевага фарфору бясплодны, неабходна дадаць адпаведную колькасць злучнага рэчыва для паляпшэння фармавальных характарыстык нарыхтоўкі. Звычайна выкарыстоўваюцца такія арганічныя рэчывы, як дэкстрын, полівінілавы спірт, карбаксіметылцэлюлоза, полістырол і г.д. У гэтым эксперыменце быў абраны полівінілавы спірт (ПВС), водарастваральны злучны рэчыва. Ён больш адчувальны да вільготнасці навакольнага асяроддзя, прычым змена вільготнасці навакольнага асяроддзя будзе істотна ўплываць на ўласцівасці сухога парашка.

Полівінілавы спірт мае мноства розных відаў, розныя ступені гідролізу і палімерызацыі, што ўплывае на працэс распыляльнай сушкі. Яго агульная ступень гідролізу і ступень палімерызацыі ўплываюць на працэс распыляльнай сушкі. Яго дазоўка звычайна складае 0,14 - 0,15% па вазе. Залішняе даданне прывядзе да таго, што парашок для распыляльнага гранулявання ўтворыць цвёрдыя сухія часціцы, што прадухіліць дэфармацыю часціц падчас прэсавання. Калі характарыстыкі часціц нельга ліквідаваць падчас прэсавання, гэтыя дэфекты будуць захоўвацца ў сырам вырабе і не могуць быць ліквідаваны пасля абпалу, што паўплывае на якасць гатовага прадукту. Занадта нізкая трываласць сырога вырабу прывядзе да павелічэння эксплуатацыйных страт. Эксперымент паказвае, што пры даданні належнай колькасці звязальнага рэчыва пад мікраскопам назіраецца сячэнне сырога вырабу. Можна бачыць, што пры павелічэнні ціску з 3 МПа да 6 МПа сячэнне павялічваецца плаўна, і ёсць невялікая колькасць сферычных часціц. Пры ціску 9 МПа сячэнне гладкае, і сферычных часціц практычна няма, але высокі ціск прывядзе да стратыфікацыі зялёнай нарыхтоўкі. ПВА адкрываецца пры тэмпературы каля 200 ℃.

Пачынае гарэць і сцякае пры тэмпературы каля 360 ℃. Для растварэння арганічнага звязальнага рэчыва і намакання часціц нарыхтоўкі, утварэння вадкага прамежкавага пласта паміж часціцамі, паляпшэння пластычнасці нарыхтоўкі, зніжэння трэння паміж часціцамі і трэння паміж матэрыяламі і формай, садзейнічання павелічэнню шчыльнасці прэсаванай нарыхтоўкі і гамагенізацыі размеркавання ціску, а таксама дадання адпаведнай колькасці пластыфікатара, звычайна выкарыстоўваюцца гліцэрын, этылавая кіслата і г.д.

Паколькі звязальнае рэчыва з'яўляецца арганічным макрамалекулярным палімерам, спосаб яго дадання ў суспензію таксама вельмі важны. Лепш за ўсё дадаваць падрыхтаванае звязальнае рэчыва ў аднастайную суспензію з неабходным утрыманнем цвёрдых рэчываў. Такім чынам можна пазбегнуць траплення нераствораных і недыспергаваных арганічных рэчываў у суспензію, а таксама паменшыць магчымыя дэфекты пасля абпалу. Пры даданні звязальнага рэчыва суспензія лёгка ўтвараецца з дапамогай шаровага млына або перамешвання. Паветра, загорнутае ў кроплю, знаходзіцца ў сухім парашку, што робіць сухія часціцы пустымі і памяншае аб'ёмную шчыльнасць. Каб вырашыць гэтую праблему, можна дадаць пенагаснікі.

З-за эканамічных і тэхнічных патрабаванняў патрабуецца высокае ўтрыманне цвёрдых рэчываў. Паколькі вытворчая магутнасць сушылкі адносіцца да колькасці выпарвання вады ў гадзіну, суспензія з высокім утрыманнем цвёрдых рэчываў значна павялічыць выхад сухога парашка. Калі ўтрыманне цвёрдых рэчываў павялічыцца з 50% да 75%, прадукцыйнасць сушылкі павялічыцца ўдвая.

Нізкае ўтрыманне цвёрдых рэчываў з'яўляецца асноўнай прычынай утварэння полых часціц. У працэсе сушкі вада мігруе да паверхні кроплі і пераносіць цвёрдыя часціцы, што робіць унутраную частку кроплі полай; калі вакол кроплі ўтвараецца эластычная плёнка з нізкай пранікальнасцю, з-за нізкай хуткасці выпарэння тэмпература кроплі павышаецца, і вада выпараецца з унутранай часткі, што прыводзіць да выпукласці кроплі. У абодвух выпадках шаровідная форма часціц будзе разбурана, і будуць утварацца полыя кальцавыя, яблыкападобныя або грушападобныя часціцы, што знізіць цякучасць і аб'ёмную шчыльнасць сухога парашка. Акрамя таго, суспензія з высокім утрыманнем цвёрдых рэчываў можа знізіць

Пры кароткім працэсе сушкі скарачэнне працэсу сушкі можа паменшыць колькасць клею, які перадаецца на паверхню часціц разам з вадой, каб пазбегнуць таго, каб канцэнтрацыя звязальнага рэчыва на паверхні часціц была большай, чым у цэнтры, каб часціцы мелі цвёрдую паверхню, і каб часціцы не дэфармаваліся і не здрабняліся ў працэсе прэсавання і фармавання, тым самым памяншаючы масу нарыхтоўкі. Такім чынам, для атрымання высакаякаснага сухога парашка неабходна павялічыць утрыманне цвёрдых рэчываў у суспензіі.

Суспензія, якая выкарыстоўваецца для распыляльнай сушкі, павінна мець дастатковую цякучасць і як мага менш вільгаці. Калі глейкасць суспензіі зніжаецца шляхам дадання большай колькасці вады, то не толькі павялічваецца спажыванне энергіі на сушку, але і зніжаецца аб'ёмная шчыльнасць прадукту. Такім чынам, неабходна знізіць глейкасць суспензіі з дапамогай каагулянта. Высушаная суспензія складаецца з некалькіх мікронаў або меншых часціц, якія можна разглядаць як калоідную дысперсійную сістэму. Тэорыя калоіднай стабільнасці паказвае, што на часціцы суспензіі дзейнічаюць дзве сілы: сіла Ван-дэр-Ваальса (сіла Кулона) і сіла электрастатычнага адштурхвання. Калі сіла ў асноўным гравітацыйная, адбудзецца агламерацыя і флокуляцыя. Агульная патэнцыяльная энергія (VT) узаемадзеяння паміж часціцамі звязана з іх адлегласцю, падчас якой VT у пэўны момант складае суму гравітацыйнай энергіі VA і энергіі адштурхвання VR. Калі VT паміж часціцамі мае максімальную дадатную патэнцыяльную энергію, адбываецца дэпалімерызацыя сістэмы. Для дадзенай суспензіі VA пэўная, таму стабільнасць сістэмы — гэта тыя функцыі, якія кантралююць VR: павярхоўны зарад часціц і таўшчыня падвойных электрычных слаёў. Таўшчыня бісла адваротна прапарцыйная квадратнаму кораню з валентнай сувязі і канцэнтрацыі раўнаважнага іона. Сцісканне падвойнага слоя можа знізіць патэнцыяльны бар'ер флокуляцыі, таму валентная сувязь і канцэнтрацыя раўнаважных іонаў у растворы павінны быць нізкімі. Звычайна выкарыстоўваюцца дээмульгатары: HCI, HNO3, NaOH, (CH)3noh (чацвярцічны амін), GA і г.д.

Паколькі водная суспензія керамічнага парашка аксіду алюмінію 95 з'яўляецца нейтральнай і шчолачнай, многія каагулянты, якія добра разводзяць іншыя керамічныя суспензіі, губляюць сваю функцыянальнасць. Таму вельмі цяжка прыгатаваць суспензію з высокім утрыманнем цвёрдых рэчываў і добрай цякучасцю. Бясколая суспензія аксіду алюмінію, якая належыць да амфатэрнага аксіду, мае розныя працэсы дысацыяцыі ў кіслых або шчолачных асяроддзях і ўтварае міцэлы рознага складу і структуры. Значэнне pH суспензіі непасрэдна ўплывае на ступень дысацыяцыі і адсорбцыі, што прыводзіць да змены патэнцыялу ζ і адпаведнай флокуляцыі або дысацыяцыі.

Алюмінавая суспензія мае максімальнае значэнне станоўчага і адмоўнага ζ-патэнцыялу ў кіслым або шчолачным асяроддзі. У гэты час глейкасць суспензіі знаходзіцца ў самым нізкім значэнні стану дэкаагуляцыі, у той час як у нейтральным стане яе глейкасць павялічваецца і адбываецца флокуляцыя. Выяўлена, што цякучасць суспензіі значна паляпшаецца, а глейкасць суспензіі зніжаецца пры даданні адпаведнага дээмульгатара, так што яе значэнне глейкасці блізкае да значэння глейкасці вады. Цякучасць вады, вымераная простым вісказіметрам, складае 3 секунды / 100 мл, а цякучасць суспензіі - 4 секунды / 100 мл. Вязкасць суспензіі зніжаецца, так што ўтрыманне цвёрдых рэчываў у суспензіі можа быць павялічана да 60% і можа быць утворана стабільная ўпакоўка. Як вытворчая магутнасць сушылкі адносіцца да выпарэння вады ў гадзіну, так і суспензія.

3.1.2 Кантроль асноўных параметраў у працэсе распыляльнай сушкі

Схема паветранага патоку ў сушыльнай вежы ўплывае на час сушкі, час утрымання, рэшткавую ваду і прыліпанне кропель да сценак. У гэтым эксперыменце працэс змешвання кропель з паветрам з'яўляецца змешаным патокам, гэта значыць гарачы газ паступае ў сушыльную вежу зверху, а распыляльная фарсунка ўсталявана ўнізе сушыльнай вежы, утвараючы фантанны распырсквальнік, прычым кропля мае форму парабалы, таму змешванне кропель з паветрам адбываецца супрацьпаточна, і калі кропля дасягае вяршыні ходу, яна ператвараецца ў паток, які рухаецца па плыні, і распыляецца канічна. Як толькі кропля трапляе ў сушыльную вежу, яна неўзабаве дасягае максімальнай хуткасці сушкі і пераходзіць у стадыю сушкі з пастаяннай хуткасцю. Працягласць стадыі сушкі з пастаяннай хуткасцю залежыць ад утрымання вільгаці ў кроплі, глейкасці сушачнага раствора, тэмпературы і вільготнасці сухога паветра. Памежная кропка C паміж стадыяй сушкі з пастаяннай хуткасцю і стадыяй хуткай сушкі называецца крытычнай кропкай. У гэты час паверхня кроплі больш не можа падтрымліваць насычаны стан за кошт міграцыі вады. Са зніжэннем хуткасці выпарэння тэмпература кропель павышаецца, і паверхня кропак D насычаецца, утвараючы пласт цвёрдай абалонкі. Выпарэнне перамяшчаецца ўнутр, і хуткасць высыхання працягвае зніжацца. Далейшае выдаленне вады звязана з вільгацяпранікальнасцю цвёрдай абалонкі. Таму неабходна кантраляваць разумныя параметры працы.

Вільготнасць сухога парашка ў асноўным вызначаецца тэмпературай на выхадзе з распыляльнай сушылкі. Вільготнасць уплывае на аб'ёмную шчыльнасць і цякучасць сухога парашка, а таксама вызначае якасць прэсаванай нарыхтоўкі. ПВА адчувальны да вільготнасці. Пры розных умовах вільготнасці аднолькавая колькасць ПВА можа прывесці да рознай цвёрдасці павярхоўнага пласта часціц сухога парашка, што прыводзіць да ваганняў ціску і нестабільнасці якасці прадукцыі падчас працэсу прэсавання. Таму тэмпературу на выхадзе неабходна строга кантраляваць, каб забяспечыць вільготнасць сухога парашка. Як правіла, тэмпературу на выхадзе трэба кантраляваць на ўзроўні 110 ℃, а тэмпературу на ўваходзе трэба адпаведна карэктаваць. Тэмпература на ўваходзе не павінна перавышаць 400 ℃, звычайна каля 380 ℃. Калі тэмпература на ўваходзе занадта высокая, тэмпература гарачага паветра ў верхняй частцы вежы будзе перагравацца. Калі кроплі туману падымаюцца да найвышэйшай кропкі і сутыкаюцца з перагрэтым паветрам, для керамічнага парашка, які змяшчае звязальнае рэчыва, эфект звязальнага рэчыва будзе зніжацца, і, у рэшце рэшт, будзе парушана эфектыўнасць прэсавання сухога парашка. Па-другое, калі тэмпература на ўваходзе занадта высокая, гэта таксама паўплывае на тэрмін службы награвальніка, і абалонка награвальніка будзе адвальвацца і трапляць у сушыльную вежу з гарачым паветрам, забруджваючы сухі парашок. Пры ўмове, што тэмпература на ўваходзе і тэмпература на выхадзе ў асноўным вызначаюцца, тэмпературу на выхадзе таксама можна рэгуляваць ціскам падаючага помпы, розніцай ціскаў цыклоннага сепаратара, утрыманнем цвёрдых рэчываў у пульпе і іншымі фактарамі.

Розніца ціскаў цыклоннага сепаратара. Розніца ціскаў цыклоннага сепаратара вялікая, што павялічвае тэмпературу на выхадзе, павялічвае збор дробных часціц і зніжае прадукцыйнасць сушылкі.

3.1.3 Уласцівасці парашка, высушанага распыленнем

Цякучасць і шчыльнасць упакоўкі керамічнага парашка аксіду алюмінію, атрыманага метадам распыляльнай сушкі, звычайна лепшыя, чым у парашка, атрыманага звычайным спосабам. Парашок ручной грануляцыі не можа праходзіць праз дэтэктар без вібрацыі, а парашок распыляльнай грануляцыі можа гэта рабіць цалкам. Зыходзячы са стандарту ASTM для вымярэння цякучасці і аб'ёмнай шчыльнасці металічных парашкоў, былі вымераны аб'ёмная шчыльнасць і цякучасць часціц, атрыманых метадам распыляльнай сушкі, пры розных умовах утрымання вады. Глядзіце табліцу 1.