“這批粉料流動性不好，是什么原因？”老板問。
“可能是造粒沒做好吧。”一個被逮住，接受提問的技術(shù)人員抓了抓腦袋。
“有道理，那具體是什么影響到造粒了”
“啊，這...我就不太清楚了”
“嗯？”老板的眼神突然犀利了起來。
——《第二天，我因為左腳先邁入廠房而被開除》
一
以上在現(xiàn)實(shí)肯定不會發(fā)生，畢竟懂技術(shù)，肯關(guān)注技術(shù)的老板不會這么枯燥且乏味。就像親自翻墻，偷拍敵情的某電機(jī)董事長，真得說一句敬業(yè)且魔幻。而在以技術(shù)工藝作為導(dǎo)向的粉體行業(yè)，做大做強(qiáng)的那些企業(yè)老板們，也能稱上半個技術(shù)專家。
但是知易行難，不可否認(rèn)的是，對于粉體造粒，多數(shù)人未必專精。老板一知半解足夠，相關(guān)技術(shù)人員總要盡可能的了解。至少，多了解點(diǎn)，總沒壞處吧。
造粒就是通過在較細(xì)的粉體中加入一定量的塑化劑，制成粒度較大、具有一定假顆粒度級配并且流動性好的球體。這個球體叫做團(tuán)粒，它的質(zhì)量能夠十分顯著的影響后續(xù)的成型和燒結(jié)。
比較常用的方法有以下幾種：（1）一般造粒法；（2）加壓造粒法；（3）噴霧造粒法；（4）凍結(jié)干燥法。
噴霧造粒法在其中比較特別，這種方法的產(chǎn)量很大，特別適合工業(yè)化生產(chǎn)。
噴霧造粒(SprayDrying，又稱噴霧干燥)是通過機(jī)械作用，將需干燥的物料進(jìn)行流態(tài)化處理，分散成很細(xì)的像霧一樣的微粒，與熱空氣接觸的瞬間將大部分水分除去，使物料中的固體物質(zhì)干燥成形狀規(guī)則的球狀粉粒。
從19世紀(jì)50年代開始，人們把噴霧造粒工藝應(yīng)用在陶瓷工業(yè)中，用來生產(chǎn)墻、地磚的粉料，直到80年代中期，才開始在氧化鋯、氮化硅、氧化鋁、鐵氧體等特種陶瓷的制備中應(yīng)用。
在特種陶瓷生產(chǎn)中應(yīng)用噴霧造粒工藝，可以避免各組份的再團(tuán)聚和沉降分離，保持了料漿原有的均勻性。
同時料漿霧化均勻，干燥速度快，料液經(jīng)霧化后表面積大大增加，得到的產(chǎn)品為球狀顆粒，粒度分布均勻，流動性好。
二
噴霧造粒工藝的過程包括漿料霧化成液滴、液滴與熱氣體接觸、溶劑蒸發(fā)形成顆粒、干燥顆粒與介質(zhì)分離四部分。其中的前三個工藝對造粒粉體的性能影響較大。
1.噴入漿料霧化成液滴狀
霧化的主要目的是使料漿產(chǎn)生大量的小液滴，比表面積大大增加，液滴的大小決定最終顆粒的尺寸，控制顆粒的尺寸最終在于控制液滴的尺寸。
常見方式為：氣流式噴嘴霧化(動力能)、壓力式噴嘴霧化(壓力能)、離心式霧化(離心能)。
2.液滴與熱氣體混合
干燥室內(nèi)的氣體流動方式對液滴在干燥室內(nèi)的運(yùn)動時間、干燥時間、干燥程度和粘壁程度有很大的影響。
根據(jù)液滴和干燥氣體在干燥室中的相對運(yùn)動形式，可將液滴、氣體混合方式分為順流式(co-current)、逆流式(counter-current)和混流式(mixed-flow)。
3.液滴的干燥
而液滴和熱氣體的混合過程主要是由氣體在干燥室中的流動方式影響的。液滴的液相的過程如下圖所示。
液滴進(jìn)入干燥室后會蒸發(fā)速度會很快提高至最大，保持這個速度的一段時間后，開始減速，而此時液滴的溫度會提高，表面會形成固體殼層，顆粒中的液體會穿透這個殼層干燥，形成干燥的顆粒。
三
噴霧造粒的工藝比較復(fù)雜，首先要確定配制漿料的參數(shù)，其次要設(shè)定造粒過程中的參數(shù)。
配制漿料時需要考慮的因素有溶劑的種類，粘結(jié)劑的種類和加入量，增塑劑的種類和加入量，以及漿料的固相含量。
首先講溶劑，噴霧造粒的溶劑可以選擇水或者酒精。
水的優(yōu)勢在于成本低并且噴霧造粒時的安全性高。但水是極性分子，作為溶劑可能會加劇粉體的團(tuán)聚。另外，以水為溶劑時，噴霧造粒的溫度較高，漿料中的有機(jī)物不能很好的保留，得到的顆粒可能會比較硬，且球形不佳。
那用酒精能克服這些困難嗎？答案是能！目前，有研究嘗試使用酒精作為溶劑配置噴霧造粒的漿料。
其優(yōu)勢在于可以使?jié){料中的粉體更好的分散，并且大大降低噴霧造粒的溫度，能夠使造粒得到的粉體球形更佳，且結(jié)構(gòu)疏松，利于后期的成型和燒結(jié)。
但酒精比水貴多了，在控制成本為工作要點(diǎn)的企業(yè)看來，這一點(diǎn)可太致命了。并且酒精還有另一個顯而易見的缺點(diǎn)，它能爆炸。如果不能很好的控制造粒時的溫度，酒精蒸汽就可能引起爆炸，所以在操作時需要格外小心。
噴霧造粒中的粘結(jié)劑和增塑劑的選擇也十分重要。
其中粘結(jié)劑是噴霧造粒中最重要的成分，因為粘結(jié)劑能夠決定造粒粉體的流動性，體積密度以及成型和燒結(jié)性能。
合適的粘結(jié)劑能夠在加入量非常小的情況下，幫助粉體形成顆粒。另外，好的粘結(jié)劑能夠避免在噴霧造粒的過程中從顆粒的內(nèi)部轉(zhuǎn)移到表面，形成一層硬殼。這個硬殼可不是好東西，它會使顆粒在成型的過程中不完全被壓碎，從而在坯體中形成大尺寸的缺陷，嚴(yán)重影響到最終燒結(jié)體的各項性能。
因為這些缺點(diǎn)，粘結(jié)劑我也不能用了？你的問題，早就有人想到了，增塑劑就是解決辦法。
如果只在漿料中加入粘結(jié)劑會比較容易形成較硬的顆粒，而如果在其中加入結(jié)構(gòu)與粘結(jié)劑相似的增塑劑就能夠很好的解決這個問題。
增塑劑的分子能夠進(jìn)入粘結(jié)劑的分子結(jié)構(gòu)中，并且分散在粘結(jié)劑的大分子之間。這能夠使分子鏈較長的粘結(jié)劑分子排列較為疏松，并且彼此之間的作用力減弱，從而使粘結(jié)劑的分子變軟，造粒形成的顆粒硬度也有所降低。
至于在噴霧造粒過程中的進(jìn)料口溫度，出料口溫度，進(jìn)料速度等參數(shù)。以得到大小比較均勻，并且球形好的顆粒為目的，在實(shí)驗過程中調(diào)整到合理數(shù)值，在映射到生產(chǎn)流程上。
然后還要考慮漿料的固相含量，漿料的固相含量是根據(jù)配置過程中漿料流動性較佳時的上限確定。
這后面幾點(diǎn)都需要實(shí)際情況實(shí)際考量，沒有一成不變的規(guī)則，只有技術(shù)人員合乎標(biāo)準(zhǔn)與經(jīng)驗的準(zhǔn)確試驗與操作。任重道遠(yuǎn)，就是這樣了。
參考來源
梁玥.氧化鋯粉體的表面改性處理
王紅兵.噴霧造粒制備ZrO2(Y2O3)/A12O3粉體及ZTA性能研究
潘曉.噴霧造粒干燥機(jī)的使用與日常維護(hù)
中國粉體網(wǎng)訊
