Keramik

3.1.1 Beredning av slam

Vid spraytorkningsgranulering är framställningen av slammet en avgörande nyckel. Slammets fasta innehåll, finhet och fluiditet påverkar direkt det torra pulvrets utmatning och partikelstorlek.

Eftersom pulvret i denna typ av aluminiumoxidporslin är kargt är det nödvändigt att tillsätta en lämplig mängd bindemedel för att förbättra ämnets formningsprestanda. Vanligt förekommande organiska ämnen som dextrin, polyvinylalkohol, karboximetylcellulosa, polystyren etc. Polyvinylalkohol (PVA), ett vattenlösligt bindemedel, valdes i detta experiment. Det är mer känsligt för miljöfuktighet, och förändringar i omgivningsfuktigheten kommer att påverka egenskaperna hos det torra pulvret avsevärt.

Polyvinylalkohol har många olika typer, olika grader av hydrolys och polymerisationsgrad, vilket påverkar spraytorkningsprocessen. Dess allmänna hydrolysgrad och polymerisationsgrad påverkar spraytorkningsprocessen. Doseringen är vanligtvis 0,14-0,15 viktprocent. För mycket tillsats gör att spraygranuleringspulvret bildar hårda torra pulverpartiklar för att förhindra att partiklarna deformeras under pressning. Om partikelegenskaperna inte kan elimineras under pressning lagras dessa defekter i den gröna kroppen och kan inte elimineras efter bränning, vilket påverkar slutproduktens kvalitet. För lite tillsats av bindemedel ökar driftsförlusten. Experimentet visar att när en lämplig mängd bindemedel tillsätts observeras tvärsnittet av den gröna billeten under mikroskop. Det kan ses att när trycket ökas från 3 MPa till 6 MPa ökar tvärsnittet jämnt, och det finns ett litet antal sfäriska partiklar. När trycket är 9Mpa är sektionen slät och det finns i princip inga sfäriska partiklar, men det höga trycket kommer att leda till stratifiering av grönt billet. PVA öppnas vid cirka 200 ℃

Börja brinna och töm vid cirka 360 ℃. För att lösa upp det organiska bindemedlet och fukta partiklarna av ämnet, bilda ett flytande mellanlager mellan partiklarna, förbättra ämnets plasticitet, minska friktionen mellan partiklarna och friktionen mellan materialen och formen, främja densitetsökningen hos det pressade ämnet och homogeniseringen av tryckfördelningen, och tillsätt även lämplig mängd mjukgörare, som vanligtvis används är glycerin, etyloxalsyra etc.

Eftersom bindemedlet är en organisk makromolekylär polymer är metoden för att tillsätta bindemedlet till slammet också mycket viktig. Det är bäst att tillsätta det beredda bindemedlet till den jämnt formade slammet med den erforderliga fasta halten. På så sätt kan man undvika att olösta och odispergerade organiska ämnen hamnar i slammet, och eventuella defekter efter bränning kan minskas. När bindemedlet tillsätts kan slammet enkelt genereras genom kulmalning eller omrörning. Luften som lindas in i droppen finns i det torra pulvret, vilket gör de torra partiklarna ihåliga och minskar volymdensiteten. För att lösa detta problem kan skumdämpare tillsättas.

På grund av ekonomiska och tekniska krav krävs en hög torrhalt. Eftersom torkens produktionskapacitet avser avdunstningsvattnet per timme, kommer en uppslamning med hög torrhalt att öka torrpulverproduktionen avsevärt. När torrhalten ökar från 50 % till 75 % kommer torkens produktion att öka med det dubbla.

Låg torrhalt är den främsta orsaken till bildandet av ihåliga partiklar. Under torkningsprocessen migrerar vatten till droppens yta och bär med sig fasta partiklar, vilket gör droppens inre ihålig. Om en elastisk film med låg permeabilitet bildas runt droppen, ökar droppens temperatur på grund av den låga avdunstningshastigheten, och vattnet avdunstar från den inre delen, vilket gör att droppen buktar ut. I båda fallen kommer partiklarnas kulform att förstöras, och ihåliga ringformade eller äppelformade eller päronformade partiklar kommer att produceras, vilket minskar det torra pulvrets fluiditet och skrymdensitet. Dessutom kan uppslamningar med hög torrhalt minska

I en kort torkningsprocess kan en förkortning av torkningsprocessen minska mängden lim som överförs till partikelytan tillsammans med vattnet, för att undvika att bindemedelskoncentrationen på partikelytan är större än i mitten, så att partiklarna får en hård yta och partiklarna inte deformeras och krossas under pressning och formning, vilket minskar ämnets massa. För att få ett högkvalitativt torrt pulver måste därför slammets fasta innehåll ökas.

Den uppslamning som används för spraytorkning bör ha tillräcklig flytförmåga och så lite fukt som möjligt. Om uppslamningens viskositet minskas genom att mer vatten tillsätts, ökar inte bara energiförbrukningen för torkningen, utan även produktens skrymdensitet. Därför är det nödvändigt att minska uppslamningens viskositet med hjälp av koaguleringsmedel. Den torkade uppslamningen består av flera mikrometer eller mindre partiklar, vilka kan betraktas som ett kolloidalt dispersionssystem. Teorin om kolloidal stabilitet visar att det finns två krafter som verkar på suspensionspartiklarna: van der Waals kraft (Coulombkraft) och elektrostatisk repulsionskraft. Om kraften huvudsakligen är gravitationen, kommer agglomerering och flockulering att ske. Den totala potentiella energin (VT) för interaktionen mellan partiklarna är relaterad till deras avstånd, under vilket VT vid någon tidpunkt är summan av gravitationsenergin VA och repulsionsenergin VR. När VT mellan partiklarna uppvisar den maximala positiva potentiella energin, är det depolymerisationssystemet. För en given suspension är VA säker, så systemets stabilitet är de funktioner som styr VR: partiklarnas ytladdning och tjockleken på de dubbla elektriska skikten. Tjockleken på dubbelskiktet är omvänt proportionell mot kvadratroten ur valensbindningen och koncentrationen av jämviktsjonen. Dubbelskiktskompression kan minska den potentiella flockuleringsbarriären, så valensbindningen och koncentrationen av jämviktsjoner i lösningen måste vara låg. De vanligt förekommande demulgeringsmedlen är HCl, HNO3, NaOH, (CH)3noh (kvaternär amin), GA, etc.

Eftersom den vattenbaserade uppslamningen av 95-aluminiumoxidkeramikpulver är neutral och alkalisk, förlorar många koaguleringsmedel som har god utspädningseffekt på andra keramiska uppslamningar sin funktion. Därför är det mycket svårt att framställa en uppslamning med högt fastämnesinnehåll och god fluiditet. Den karga aluminiumoxiduppslamningen, som tillhör amfotär oxid, har olika dissociationsprocesser i sura eller alkaliska medier och bildar dissociationsstatus för olika micellsammansättningar och strukturer. Uppslamningens pH-värde kommer direkt att påverka graden av dissociation och adsorption, vilket resulterar i förändringar av ζ-potential och motsvarande flockulering eller dissociation.

Aluminiumoxiduppslamning har maximala värden för positiv och negativ ζ-potential i surt eller alkaliskt medium. Vid denna tidpunkt är uppslamningens viskositet i det lägsta värdet av dekoaguleringstillståndet, medan när uppslamningen är i neutralt tillstånd ökar dess viskositet och flockulering sker. Det har visat sig att uppslamningens fluiditet förbättras avsevärt och uppslamningens viskositet minskas genom att tillsätta ett lämpligt demulgeringsmedel, så att dess viskositetsvärde ligger nära vattnets. Vattnets fluiditet mätt med en enkel viskometer är 3 sekunder/100 ml, och uppslamningens fluiditet är 4 sekunder/100 ml. Uppslamningens viskositet minskas, så att den fasta substanshalten i uppslamningen kan ökas till 60 % och en stabil packning kan bildas. Eftersom torkens produktionskapacitet hänvisar till avdunstningen av vatten per timme, så suspensionen.

3.1.2 Kontroll av huvudparametrar i spraytorkningsprocessen

Luftflödesmönstret i torktornet påverkar torktiden, retentionstiden, kvarvarande vatten och hur mycket droppar som fastnar i väggarna. I detta experiment är droppluftblandningsprocessen ett blandat flöde, det vill säga den heta gasen kommer in i torktornet uppifrån, och finfördelningsmunstycket är installerat längst ner i torktornet, vilket bildar en fontänspray, och droppen är parabel, så att droppen blandas med luften motströms, och när droppen når toppen av slaget blir den ett nedströms flöde och sprayen får en konisk form. Så snart droppen kommer in i torktornet når den snart maximal torkhastighet och går in i torkstadiet med konstant hastighet. Längden på torkstadiet med konstant hastighet beror på droppens fukthalt, lerans viskositet, temperaturen och fuktigheten hos den torra luften. Gränspunkten C från torkstadiet med konstant hastighet till det snabba torkstadiet kallas den kritiska punkten. Vid denna tidpunkt kan droppens yta inte längre bibehålla det mättade tillståndet genom vattenmigration. Med minskande avdunstningshastighet ökar dropparnas temperatur, och dropparnas yta vid punkt D mättas och bildar ett hårt skallager. Avdunstningen rör sig inåt och torkningshastigheten fortsätter att minska. Den ytterligare elimineringen av vatten är relaterad till det hårda skalets fuktgenomsläpplighet. Därför är det nödvändigt att kontrollera rimliga driftsparametrar.

Fukthalten i torrt pulver bestäms huvudsakligen av spraytorkens utloppstemperatur. Fukthalten påverkar det torra pulvrets skrymdensitet och fluiditet och avgör kvaliteten på det pressade ämnet. PVA är känsligt för fuktighet. Under olika fukthaltsförhållanden kan samma mängd PVA orsaka olika hårdhet i ytskiktet av torra pulverpartiklar, vilket gör att tryckmätningen fluktuerar och produktionskvaliteten blir instabil under pressprocessen. Därför bör utloppstemperaturen kontrolleras strikt för att säkerställa fukthalten i torrt pulver. Generellt sett bör utloppstemperaturen kontrolleras till 110 ℃, och inloppstemperaturen bör justeras därefter. Inloppstemperaturen är inte mer än 400 ℃, generellt kontrollerad till cirka 380 ℃. Om inloppstemperaturen är för hög kommer varmluftstemperaturen på toppen av tornet att överhettas. När dimdropparna stiger till sin högsta punkt och stöter på överhettad luft, kommer bindemedlets effekt att minska för det keramiska pulvret som innehåller bindemedel, och slutligen påverkas pressförmågan hos det torra pulvret. För det andra, om inloppstemperaturen är för hög, påverkas även värmarens livslängd, och värmarens yta faller av och kommer in i torktornet med varm luft, vilket förorenar det torra pulvret. Under förutsättning att inloppstemperaturen och utloppstemperaturen i princip bestäms, kan utloppstemperaturen också justeras med hjälp av matarpumpens tryck, cyklonseparatorns tryckskillnad, slammets fasta innehåll och andra faktorer.

Tryckskillnad i cyklonseparatorn. Tryckskillnaden i cyklonseparatorn är stor, vilket ökar utloppstemperaturen, ökar uppsamlingen av fina partiklar och minskar torkens utbyte.

3.1.3 Egenskaper hos spraytorkat pulver

Fluiditeten och packningsdensiteten hos aluminiumoxidkeramikpulver som framställts med spraytorkningsmetoden är generellt bättre än de som framställts med vanliga processer. Pulvret från manuell granulering kan inte flöda genom detekteringsanordningen utan vibrationer, och pulver från spraygranulering kan göra detta helt och hållet. Med hänvisning till ASTM-standarden för testning av metallpulverfluiditet och bulkdensitet mättes bulkdensiteten och fluiditeten hos partiklar som erhållits genom spraytorkning under olika vattenhaltsförhållanden. Se tabell 1.