Mga keramika
Ang alumina ceramic ay isang uri ng wear-resistant, corrosion-resistant at high-strength ceramic na materyal. Ito ay malawakang ginagamit at sa kasalukuyan ay ang pinaka-tinatanggap na ginagamit na kategorya ng high-temperature structural ceramics. Upang mabuo ang mass production at matugunan ang mga kinakailangan ng regular na hitsura ng produkto, maliit na halaga ng paggiling at madaling paggiling ng pinong paggiling, napakahalagang piliin ang paraan ng pagbuo ng dry pressing.Ang paghuhulma ng compression ay nangangailangan na ang blangko ay isang pulbos na may tiyak na gradasyon, na may mas kaunting kahalumigmigan at panali.Samakatuwid, ang slurry ng batch pagkatapos ng paggiling ng bola at pinong pagdurog ay dapat na tuyo at mas mahusay na pagdurog. Ang spray drying granulation ay naging pangunahing paraan para sa paggawa ng mga gusali ng keramika at mga bagong keramika.
Ang spray drying ay isang proseso kung saan ang mga likidong materyales (kabilang ang slurry) ay na-atomize at pagkatapos ay na-convert sa mga dry powder na materyales sa isang mainit na drying medium. Ang mga materyales ay na-atomize sa napakahusay na spherical fogdrop, dahil ang mga fogdrop ay napakapino at ang ratio ng surface area sa volume ay napakalaki, ang moisture ay mabilis na sumingaw, at ang mga proseso ng pagpapatayo at granulation ay nakumpleto sa isang iglap. Ang laki ng butil, moisture content at bulk density ng mga materyales ay maaaring kontrolin sa pamamagitan ng pagsasaayos ng mga parameter ng pagpapatuyo ng operasyon. Ang spherical powder na may pare-parehong kalidad at mahusay na repeatability ay maaaring gawin sa pamamagitan ng paggamit ng spray drying technology, sa gayon ay nagpapaikli sa proseso ng produksyon ng powder, nagpapadali sa awtomatiko at tuluy-tuloy na produksyon, at pagiging isang epektibong paraan para sa malakihang paghahanda ng fine alumina ceramic dry powder materials.
2.1.1 Paghahanda ng Slurry
Ang first-class na pang-industriya na alumina na may kadalisayan ng 99% ay idinagdag na may humigit-kumulang 5% ng mga additives upang maghanda ng 95% na materyal na porselana, at ang paggiling ng bola ay isinasagawa ayon sa ratio ng materyal: bola: tubig = 1: 2: 1, at binder, deflocculant at naaangkop na dami ng tubig ay idinagdag upang maihanda ang matatag na suspensyon na viscosrry na may naaangkop na lagkit ng suspensyon. nilalaman, uri at dosis ng deflocculant.
2.1.2 Proseso ng pagpapatuyo ng spray
Ang mga pangunahing parameter ng proseso ng kontrol sa proseso ng spray drying ay: a). Ang temperatura ng labasan ng dryer.Karaniwang kinokontrol sa 110℃.b). Inner diameter ng nozzle.Gumamit ng 0.16mm o 0. 8mm orifice plate. c), Cyclone separator pressure difference, kontrol sa 220Pa.
2.1.3 Pag-inspeksyon sa Pagganap ng Powder pagkatapos ng Spray Drying
Ang pagtukoy ng kahalumigmigan ay dapat isagawa ayon sa mga karaniwang pamamaraan ng pagtukoy ng kahalumigmigan ng seramik. Ang particleAng morpolohiya at laki ng butil ay sinusunod ng mikroskopyo. Ang pagkalikido at bulk density ng pulbos ay sinusubok ayon sa mga pamantayang pang-eksperimentong ASTM para sa pagkalikido at bulk density ng metal powder. Ang pamamaraan ay: sa ilalim ng kondisyon na walang vibration, ang 50g powder (tumpak sa 0. 01g) ay dumadaan sa isang glass funnel neck na may diameter na 6mm at isang haba na 3mm para sa pagkalikido nito;Sa ilalim ng kondisyon na walang vibration, ang powder ay dumadaan sa parehong glass funnel at nahuhulog sa isang lalagyan na 25mm ang taas mula sa parehong glass funnel. Ang non-vibrating density ay ang loose packing density.
3.1.1 Paghahanda ng slurry
Gamit ang proseso ng spray drying granulation, ang paghahanda ng slurry ay isang mahalagang susi. Ang solid content, fineness at fluidity ng putik ay direktang makakaapekto sa output at laki ng particle ng dry powder.
Dahil baog ang pulbos ng ganitong uri ng alumina porselana, kinakailangang magdagdag ng wastong dami ng binder upang mapabuti ang pagganap ng pagbubuo ng blangko. Karaniwang ginagamit na mga organikong sangkap tulad ng dextrin, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, polystyrene, atbp. Ang polyvinyl alcohol (PVA), isang water-soluble binder, ay napili sa eksperimentong ito, na may humidity na pagbabago sa kapaligiran. makabuluhang nakakaapekto sa mga katangian ng dry powder.
Ang polyvinyl alcohol ay may maraming iba't ibang uri, iba't ibang antas ng hydrolysis at antas ng polymerization, na makakaapekto sa proseso ng spray drying. Ang pangkalahatang hydrolysis degree at polymerization degree nito ay makakaapekto sa proseso ng spray drying. Ang dosis nito ay karaniwang 014 - 015wt%.Ang pagdaragdag ng labis ay magiging sanhi ng spray granulation powder upang bumuo ng mga hard dry powder particle upang maiwasan ang mga particle na mag-deform sa panahon ng pagpindot. Kung ang mga katangian ng particle ay hindi maalis sa panahon ng pagpindot, ang mga depektong ito ay maiimbak sa berdeng katawan at hindi maaaring alisin pagkatapos ng pagpapaputok, na makakaapekto sa kalidad ng huling produkto. Binder karagdagan masyadong maliit na berdeng lakas ay magpapataas ng operasyon pagkawala. Ipinapakita ng eksperimento na kapag nagdagdag ng wastong dami ng binder, ang seksyon ng berdeng billet ay sinusunod sa ilalim ng mikroskopyo. Makikita na kapag ang presyon ay nadagdagan mula 3Mpa hanggang 6Mpa, ang seksyon ay tumataas nang maayos, at mayroong isang maliit na bilang ng mga spherical na particle. Kapag ang presyon ay 9Mpa, ang seksyon ay makinis, at walang mga spherical particle, ngunit ang mataas na presyon ay hahantong sa pagsasapin-sapin ng berdeng billet. Ang PVA ay binuksan sa humigit-kumulang 200 ℃
Magsimulang magsunog, at alisan ng tubig sa humigit-kumulang 360 ℃. Upang matunaw ang organic binder at mabasa ang mga particle ng billet, bumuo ng likidong interlayer sa pagitan ng mga particle, pagbutihin ang plasticity ng billet, bawasan ang alitan sa pagitan ng mga particle at ang alitan sa pagitan ng mga materyales at amag, itaguyod ang pagtaas ng density ng pinindot na billet at ang homogenization ng naaangkop na pamamahagi ng presyon ng plasticizer, at idagdag din ang glycerol sa naaangkop na pamamahagi ng presyur, at magdagdag din ng glycerol. oxalic acid, atbp.
Dahil ang binder ay isang organic macromolecular polymer, ang paraan ng pagdaragdag ng binder sa slurry ay napakahalaga din. Pinakamainam na idagdag ang inihandang panali sa pare-parehong putik na may kinakailangang solidong nilalaman. Sa ganitong paraan, ang mga hindi natunaw at hindi natutunaw na mga organikong bagay ay maiiwasan na madala sa slurry, at ang posibleng mga depekto pagkatapos ng pagpapaputok ay madaling mabawasan ang binder. paggiling o pagpapakilos. Ang hangin na nakabalot sa droplet ay nasa dry powder, na ginagawang guwang ang mga tuyong particle at binabawasan ang density ng volume. Upang malutas ang problemang ito, maaaring magdagdag ng mga defoamer.
Dahil sa pang-ekonomiya at teknikal na pangangailangan, kinakailangan ang mataas na solidong nilalaman. Dahil ang kapasidad ng produksyon ng dryer ay tumutukoy sa pagsingaw ng tubig kada oras, ang slurry na may mataas na solidong nilalaman ay makabuluhang magpapataas ng dry powder na output. Kapag ang solid content ay tumaas mula 50% hanggang 75%, ang output ng dryer ay tataas ng dalawang beses.
Ang mababang solidong nilalaman ay ang pangunahing dahilan para sa pagbuo ng mga guwang na particle.Sa proseso ng pagpapatayo, ang tubig ay lumilipat sa ibabaw ng droplet at nagdadala ng mga solidong particle, na ginagawang guwang ang panloob na bahagi ng droplet; kung ang isang mababang pagkamatagusin na nababanat na pelikula ay nabuo sa paligid ng droplet, dahil sa mababang bilis ng pagsingaw, ang temperatura ng droplet ay tumataas, at ang tubig ay sumingaw mula sa panloob na bahagi, na nagiging sanhi ng pag-umbok ng droplet. Sa parehong mga kaso, ang hugis ng bola ng mga particle ay masisira, at guwang na annular o hugis ng mansanas o hugis peras na mga particle ay bubuo, na makakabawas ng mataas na pulbos na nilalaman, na makakabawas ng mataas na pulbos na nilalaman. maaaring mabawasan
Sa maikling proseso ng pagpapatayo, ang pagbabawas ng proseso ng pagpapatayo ay maaaring mabawasan ang dami ng malagkit na inilipat sa ibabaw ng butil kasama ang tubig, upang maiwasan na ang konsentrasyon ng binder sa ibabaw ng butil ay mas malaki kaysa sa gitna, upang ang mga particle ay magkaroon ng matigas na ibabaw, at ang mga particle ay hindi nababago at nadudurog sa proseso ng pagpindot at pagbuo, upang mabawasan ang bigat ng katawan ng billet. Samakatuwid, upang makakuha ng mataas na kalidad na dry powder, ang solidong nilalaman ng slurry ay dapat na tumaas.
Ang slurry na ginagamit para sa spray drying ay dapat magkaroon ng sapat na pagkalikido at kaunting moisture hangga't maaari. Kung ang lagkit ng slurry ay nababawasan sa pamamagitan ng pagpapapasok ng mas maraming tubig, hindi lamang ang konsumo ng enerhiya sa pagpapatuyo ay nadagdagan, kundi pati na rin ang bulk density ng produkto ay nabawasan. Samakatuwid, ito ay kinakailangan upang bawasan ang lagkit ng slurry sa tulong ng ilang mga microcomgulant na nakalagay sa maliit na coagulant. particle, na maaaring ituring bilang isang colloidal dispersion system. Ang teorya ng colloidal stability ay nagpapakita na mayroong dalawang pwersa na kumikilos sa mga particle ng suspensyon: van der Waals force (Coulomb force) at electrostatic repulsion force. Kung ang puwersa ay pangunahing gravity, magaganap ang agglomeration at flocculation. Ang kabuuang potensyal na enerhiya (VT) ng interaksyon sa pagitan ng mga particle ay nauugnay sa kanilang distansya, kung saan ang VT sa ilang mga punto ay ang kabuuan ng gravitational energy VA at ang repulsive energy VR. Kapag ang VT sa pagitan ng mga particle ay nagpapakita ng maximum na positibong potensyal na enerhiya, ito ang sistema ng depolymerization. VR: ang singil sa ibabaw ng mga particle at ang kapal ng double electric layers.Ang kapal ng bilayer ay inversely proportional sa square root ng valence bond at konsentrasyon ng equilibrium ion.Ang double layer compression ay maaaring mabawasan ang potensyal na hadlang ng flocculation, kaya ang valence bond at konsentrasyon ng equilibrium ions sa solusyon ay kinakailangan na mababa, HCI, ang karaniwang ginagamit na demuls, HNOCH3). 3noh (quaternary amine), GA, atbp.
Dahil ang water-based na slurry ng 95 alumina ceramic powder ay neutral at alkalescent, maraming coagulants na may magandang diluting effect sa iba pang ceramic slurry ang nawawalan ng function. Samakatuwid, napakahirap ihanda ang slurry na may mataas na solid content at magandang fluidity. katayuan ng dissociation ng iba't ibang komposisyon at istraktura ng micelle. Ang halaga ng pH ng slurry ay direktang makakaapekto sa antas ng dissociation at adsorption, na nagreresulta sa pagbabago ng ζ potensyal at ang kaukulang flocculation o dissociation
Ang alumina slurry ay may pinakamataas na halaga ng positibo at negatibong ζ na potensyal sa acid o alkaline na medium. Sa oras na ito, ang lagkit ng slurry ay nasa pinakamababang halaga ng estado ng de coagulation, habang kapag ang slurry ay nasa neutral na kondisyon, ang lagkit nito ay tumataas, at ang flocculation ay nangyayari. Napag-alaman na ang pagkalikido ng slurry ay lubos na nagpapabuti sa viscosity ng slurry. nabawasan sa pamamagitan ng pagdaragdag ng wastong demulsifier, upang ang halaga ng lagkit nito ay malapit sa halaga ng tubig. Ang pagkalikido ng tubig na sinusukat ng isang simpleng viscometer ay 3 segundo / 100 ml, at ang pagkalikido ng slurry ay 4 segundo / 100 ml. ang lagkit ng slurry ay nabawasan, upang ang solidong nilalaman sa slurry ay maaaring tumaas sa 60%, at ang isang matatag na packing ay maaaring mabuo. Dahil ang kapasidad ng produksyon ng dryer ay tumutukoy sa pagsingaw ng tubig kada oras, kaya ang suspensyon.
3.1.2 Kontrol ng mga pangunahing parameter sa proseso ng spray drying
Ang pattern ng daloy ng hangin sa drying tower ay nakakaapekto sa drying time, retention time, tira ng tubig at wall sticking ng droplets. umabot sa tuktok ng stroke, ito ay nagiging isang downstream na daloy at spray sa korteng kono hugis. Sa sandaling ang droplet ay pumasok sa drying tower, ito ay malapit nang maabot ang pinakamataas na bilis ng pagpapatayo at papasok sa patuloy na bilis ng pagpapatayo yugto. Ang haba ng patuloy na yugto ng pagpapatayo ng bilis ay depende sa moisture content ng droplet, ang lagkit ng putik, ang temperatura at halumigmig ng tuyong hangin. Ang boundary point C mula sa constant speed drying stage hanggang sa rapid drying stage ay tinatawag na critical point. Sa oras na ito, ang ibabaw ng droplet ay hindi na mapanatili ang puspos na estado sa pamamagitan ng paglipat ng tubig, Sa pagbaba ng rate ng pagsingaw, ang temperatura ng mga droplet ay tumataas, at ang ibabaw ng mga droplet sa punto D ay puspos, na bumubuo ng isang layer ng hard shell. Ang pagsingaw ay gumagalaw sa loob, at ang rate ng pagpapatayo ay patuloy na bumababa. Ang karagdagang pag-aalis ng tubig ay nauugnay sa moisture permeability ng hard shell.Samakatuwid, ito ay kinakailangan upang kontrolin ang mga makatwirang mga parameter ng operasyon.
Ang moisture content ng dry powder ay pangunahing tinutukoy ng outlet temperature ng spray dryer. Ang moisture content ay nakakaapekto sa bulk density at fluidity ng dry powder, at tinutukoy ang kalidad ng pinindot na blangko. Ang PVA ay sensitibo sa kahalumigmigan. Sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ng nilalaman ng kahalumigmigan, ang parehong dami ng PVA ay maaaring magdulot ng iba't ibang katigasan ng ibabaw na layer ng mga particle ng tuyong pulbos, na ginagawang pabagu-bago ang pagpapasiya ng presyon at hindi matatag ang kalidad ng produksyon sa panahon ng proseso ng pagpindot. Samakatuwid, ang temperatura ng labasan ay dapat na mahigpit na kinokontrol upang matiyak ang moisture content ng dry powder. Sa pangkalahatan, ang temperatura ng labasan ay dapat na kontrolado sa 110 ℃, at ang temperatura ng pumapasok ay dapat na naaayon. Kapag bumagsak ang ambon sa pinakamataas na punto at nakatagpo ng sobrang init na hangin, para sa ceramic powder na naglalaman ng binder, mababawasan ang epekto ng binder, at sa wakas ay maaapektuhan ang pagpindot ng dry powder. Pangalawa, kung ang temperatura ng pumapasok ay masyadong mataas, ang buhay ng serbisyo ng heater ay maaapektuhan din, at ang balat ng heater ay mahuhulog at papasok sa drying na pulbos na may mainit na kondisyon ng hangin. ang temperatura ng outlet ay karaniwang tinutukoy, ang temperatura ng labasan ay maaari ding iakma sa pamamagitan ng presyon ng feed pump, ang pagkakaiba ng presyon ng cyclone separator, ang solidong nilalaman ng slurry at iba pang mga kadahilanan.
Pagkakaiba ng presyon ng cyclone separator. Malaki ang pressure difference ng cyclone separator, na magpapataas sa temperatura ng labasan, magpapataas ng koleksyon ng mga pinong particle at mabawasan ang ani ng dryer.
3.1.3 Mga katangian ng spray dried powder
Ang pagkalikido at densidad ng packing ng alumina ceramic powder na inihanda sa pamamagitan ng spray drying method ay karaniwang mas mahusay kaysa sa mga inihanda ng karaniwang proseso. Ang pulbos ng manu-manong granulation ay hindi maaaring dumaloy sa pamamagitan ng detecting device nang walang vibration, at ang powder ng spray granulation ay ganap na magagawa ito. Nagre-refer sa pamantayan ng ASTM para sa pagsubok ng pagkalikido ng metal powder at bulk density, Sinusukat ang bulk density at fluidity ng mga particle na nakuha sa pamamagitan ng spray drying sa ilalim ng iba't ibang kundisyon ng nilalaman ng tubig. Tingnan ang Talahanayan 1.
Talahanayan 1 loose density at fluidity ng spray dried powder
Talahanayan 1 Pulbos density at daloy rate
| Nilalaman ng kahalumigmigan (%) | 1.0 | 1.6 | 2.0 | 2.2 | 4.0 |
| Densidad ng higpit (g/cm3) | 1.15 | 1.14 | 1.16 | 1.18 | 1.15 |
| Liquidity (mga) | 5.3 | 4.7 | 4.6 | 4.9 | 4.5 |
Ang moisture content ng spray dried powder ay karaniwang kinokontrol sa 1 - 3%. Sa oras na ito, ang pagkalikido ng pulbos ay mabuti, na maaaring matugunan ang mga kinakailangan ng pagpindot sa paghubog.
Ang DG1 ay ang density ng hand-made granulation powder, at ang DG2 ay ang density ng powder para sa spray granulation.
Ang hand granulated powder ay inihanda sa pamamagitan ng ball milling, drying, sieving at granulation.
Talahanayan 2 density ng mga pressed powder na nabuo sa pamamagitan ng manual granulation at spray granulation
Talahanayan 2 Densidad ng Green Body
| Presyon (MPA) | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 |
| DG1 (g/cm3) | 2.32 | 2.32 | 2.32 | 2.33 | 2.36 | 2.4 |
| DG2 (g/cm3) | 2.36 | 2.46 | 2.53 | 2.56 | 2.59 | 2.59 |
Ang laki ng butil at morpolohiya ng pulbos ay sinusunod ng mikroskopyo. Makikita na ang mga particle ay karaniwang solidong spherical, na may malinaw na interface at makinis na ibabaw. Ang ilang mga particle ay hugis mansanas, hugis peras o tulay, na nagkakahalaga ng 3% ng kabuuan. Ang pamamahagi ng laki ng particle ay ang mga sumusunod: ang maximum na laki ng particle ay 200 μ m (< 1%), ang minimum na laki ng particle ay 20 μ m (indibidwal), karamihan sa mga particle ay humigit-kumulang 100 μm (50%), at karamihan sa mga particle ay humigit-kumulang 50 μm (20%).3.
(1) 95 alumina slurry na may 60% solid content ay maaaring makuha sa pamamagitan ng paggamit ng PVA bilang binder, pagdaragdag ng wastong coagulant at lubricant.
(2) makatwirang kontrol ng spray drying operation parameter ay maaaring makakuha ng perpektong dry powder.
(3) sa pamamagitan ng paggamit ng spray drying process, 95 alumina powder, na angkop para sa bulk dry pressing process, ay maaaring gawin. Ang maluwag na density nito ay humigit-kumulang 1. 1g/cm3at ang sintering density ay 3170g/cm3.
