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        【原創(chuàng)】三元材料干燥設備的選擇問題


        來源:中國粉體網   胡一

        [導讀]  洗滌干凈的前驅體濾餅含有10%~50%的水分,需要將其除去以便后續(xù)工段使用。干燥是用加熱的方法使固體物料中的水分或其他溶劑汽化,從而除去固體物料中濕分的過程。干燥過程十分復雜,它涉及流體力學、傳熱、傳質三方面基礎理論。

        中國粉體網訊  洗滌干凈的前驅體濾餅含有10%~50%的水分,需要將其除去以便后續(xù)工段使用。干燥是用加熱的方法使固體物料中的水分或其他溶劑汽化,從而除去固體物料中濕分的過程。干燥過程十分復雜,它涉及流體力學、傳熱、傳質三方面基礎理論。


        一、干燥工藝


        干燥工藝包括干燥時間、干燥溫度和干燥氣氛等的確定。三元材料前驅體為變價金屬的低價化合物,在空氣中會被氧化,且干燥溫度越高氧化程度越嚴重。但由于真空干燥和惰性氣氛保護干燥成本高且干燥效率低,而在空氣氣氛下適當溫度干燥出來的前驅體品質基本能滿足要求,所以一般選擇空氣氣氛干燥。

         



        不同干燥溫度處理后的三元前驅體XRD圖


        從圖中可以看出150℃處理后的前驅體XRD譜圖和真空100℃處理的XRD譜圖已有明顯差異,因此前驅體濾餅在空氣中的干燥溫度應小于150℃。當溫度達到400℃時,前驅體會被氧化變成三價氧化物。不同干燥溫度下前驅體的總金屬含量隨著干燥溫度的升高而升高,比表面積在高200℃后突然增大。



         

        不同干燥溫度下前驅體的總金屬含量和比表面積


        當確定前驅體的干燥溫度不能高于150℃后,可以根據(jù)干燥設備的干燥效率和前驅體水分控制標準為水分含量小于1%,不同干燥設備所需的干燥時間不同。


        二、干燥設備


        根據(jù)傳導方式的不同,干燥可分為傳導干燥、對流干燥、輻射干燥、介電干燥和聯(lián)合干燥。

        選擇三元材料前驅體的干燥機至少需要考慮以下幾點:

        產品的水分含量要求;

        濾餅的水分含量以及濾餅含水量是否均勻;

        干燥機生產能力,物料的進給方式;

        干燥機與三元材料前驅體接觸部分材質需要耐堿性,并且不能帶入金屬雜質或其他雜質;

        需要達到的干燥溫度等。

        三元材料前驅體的干燥可采用熱風循環(huán)烘箱、回轉干燥機、盤式干燥機、耙式干燥機、微波干燥機等。


        1、熱風循環(huán)烘箱


        熱風循環(huán)烘箱外形像箱子,外壁是絕熱保溫層。



         

        熱風循環(huán)烘箱內部結構圖


        由風機產生的循環(huán)流動的熱風,吹到潮濕物料的表面達到干燥目的,熱空氣反復循環(huán)通過物料。

        1腳輪 2熱電偶 3控制面板 4保溫外殼 5風機 6排氣口 7加熱絲

        8料盤 9料盤支架


        優(yōu)點:容易裝卸,物料損失小,料盤易清洗。因此,對于需要經常更換產品、價高的成品或小批量物料,廂式干燥器的優(yōu)點十分顯著。熱風循環(huán)的主要缺點是:物料得不到分散,干燥不均勻,干燥時間長;裝卸物料耗時、耗人工,勞動強度大,設備利用率低;卸物料時粉塵飛揚,環(huán)境污染嚴重;熱效率低,一般在40%左右,每干燥1kg水分約需消耗加熱蒸汽2.5kg。


        2、轉筒干燥器


        轉筒干燥器的主體是略帶傾斜并能回轉的圓筒體。

         



        轉筒干燥器的優(yōu)點是:生產能力大,可連續(xù)操作;適用范圍廣,可用于干燥顆粒狀物料,對于那些附著性大的物料也很有利;易清掃。

        缺點:價格較高;安裝、拆卸困難;熱效率低;物料顆粒之間的停留時間差異較大,因此不適合于對溫度有嚴格要求的物料。 


        3、盤式連續(xù)干燥器

         



        盤式干燥器結構圖


        1導熱油箱 2熱油泵 3截止閥 4溫度計 5連續(xù)干燥器 6進料口

        7排氣口 8刮掃器 9加熱盤 10減速機 11下料口 12支腿


        空心加熱盤是該干燥器的主要部件,在其內部以一定排列方式焊有折流隔板或短管,一方面增加了加熱介質在空心盤內的擾動,提高了傳熱效果;另一方面增加了空心盤的剛度并提高了其承載能力。每個加熱盤上均有熱載體的進出口接管。各層加熱盤間保持一定間距,水平固定在框架上。


        特點:

        熱效率高、能耗低、干燥時間短;可調控性好;被干燥物料不易破損;環(huán)境整潔等。

        注意事項,采用板框壓濾機壓濾的三元材料前驅體濾餅含水率較高,屬于膏狀物料,不能采用盤式干燥器。所以,若干燥器選擇盤式干燥,則前段的過濾洗滌設備需要選擇離心機。


        4、帶式干燥器


        帶式干燥器是一種連續(xù)帶真空的高傳導干燥器,根據(jù)物料干燥工藝可設置多層干燥帶,溫度在40~180℃,運行速率可調節(jié)。 

         



        帶式干燥器結構圖


        1熱媒進口 2殼體 3擋料板 4傳動軸 5加熱板 6導帶 7進料口

        8進料閥 9真空管 10排污口 11放料閥 12熱煤出口


        特點:

        真空干燥下完成連續(xù)進料與出料;產品收率高;產品干燥室不與金屬物接觸,干燥后不損形貌;產品干燥工藝容易優(yōu)化,可調整性強;能耗低;適合大批量連續(xù)自動生產。

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        作者:胡一

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