Keramik

3.1.1 Fremstilling af opslæmning

Ved brug af spraytørringsgranulering er fremstillingen af ​​​​opslæmning en afgørende nøgle. Tørstofindhold, finhed og flydeevne af slammet vil direkte påvirke outputtet og partikelstørrelsen af ​​​​tørt pulver.

Da pulveret i denne type aluminiumoxidporcelæn er ufrugtbart, er det nødvendigt at tilsætte en passende mængde bindemiddel for at forbedre emnets formningsevne. Almindeligt anvendte organiske stoffer såsom dextrin, polyvinylalkohol, carboxymethylcellulose, polystyren osv. Polyvinylalkohol (PVA), et vandopløseligt bindemiddel, blev valgt i dette eksperiment. Det er mere følsomt over for miljøfugtighed, og ændringer i den omgivende luftfugtighed vil påvirke det tørre pulvers egenskaber betydeligt.

Polyvinylalkohol findes i mange forskellige typer, forskellige grader af hydrolyse og polymerisationsgrad, hvilket vil påvirke spraytørringsprocessen. Dens generelle hydrolysegrad og polymerisationsgrad vil påvirke spraytørringsprocessen. Doseringen er normalt 0,14-0,15 vægt%. For meget tilsætning vil få spraygranuleringspulveret til at danne hårde, tørre pulverpartikler for at forhindre partiklerne i at deformeres under presning. Hvis partikelegenskaberne ikke kan elimineres under presning, vil disse defekter blive lagret i det grønne legeme og kan ikke elimineres efter brænding, hvilket vil påvirke kvaliteten af ​​det endelige produkt. For lidt grøn styrke ved tilsætning af bindemiddel vil øge driftstabet. Eksperimentet viser, at når en passende mængde bindemiddel tilsættes, kan sektionen af ​​det grønne emne observeres under mikroskop. Det kan ses, at når trykket øges fra 3 MPa til 6 MPa, øges sektionen jævnt, og der er et lille antal sfæriske partikler. Når trykket er 9Mpa, er sektionen glat, og der er stort set ingen sfæriske partikler, men det høje tryk vil føre til lagdeling af grøn billet. PVA åbnes ved ca. 200 ℃

Begynd at brænde og drænes ved ca. 360 ℃. For at opløse det organiske bindemiddel og befugte barrepartiklerne, danne et flydende mellemlag mellem partiklerne, forbedre barrens plasticitet, reducere friktionen mellem partiklerne og friktionen mellem materialerne og formen, fremme densitetsforøgelsen af ​​den pressede barre og homogeniseringen af ​​trykfordelingen, og tilsæt også den passende mængde blødgører, der almindeligvis anvendes glycerin, ethyloxalsyre osv.

Da bindemidlet er en organisk makromolekylær polymer, er metoden til at tilsætte bindemidlet til opslæmningen også meget vigtig. Det er bedst at tilsætte det fremstillede bindemiddel til den ensartede muddermasse med det nødvendige faststofindhold. På denne måde kan det undgås, at uopløste og udispergerede organiske stoffer kommer ind i opslæmningen, og mulige defekter efter brænding kan reduceres. Når bindemidlet tilsættes, kan opslæmningen let dannes ved kugleformaling eller omrøring. Luften, der er pakket ind i dråben, er i det tørre pulver, hvilket gør de tørre partikler hule og reducerer volumendensiteten. For at løse dette problem kan der tilsættes skumdæmpende midler.

På grund af økonomiske og tekniske krav kræves der et højt faststofindhold. Da tørretumblerens produktionskapacitet refererer til fordampningsvandet pr. time, vil opslæmningen med et højt faststofindhold øge tørpulverproduktionen betydeligt. Når faststofindholdet stiger fra 50 % til 75 %, vil tørretumblerens produktion fordobles.

Lavt faststofindhold er hovedårsagen til dannelsen af ​​hule partikler. Under tørringsprocessen migrerer vand til dråbens overflade og bærer faste partikler, hvilket gør den indre del af dråben hul. Hvis der dannes en elastisk film med lav permeabilitet omkring dråben, stiger dråbens temperatur på grund af den lave fordampningshastighed, og vandet fordamper fra den indre del, hvilket får dråben til at bule ud. I begge tilfælde vil partiklernes kugleform blive ødelagt, og der vil blive produceret hule ringformede eller æbleformede eller pæreformede partikler, hvilket vil reducere det tørre pulvers fluiditet og bulkdensitet. Derudover kan opslæmning med højt faststofindhold reducere

I en kort tørreproces kan en reduktion af tørreprocessen reducere mængden af ​​klæbemiddel, der overføres til partikeloverfladen sammen med vandet, for at undgå, at bindemiddelkoncentrationen på partikeloverfladen er større end midten, så partiklerne får en hård overflade, og partiklerne ikke deformeres og knuses under presning og formning, hvilket reducerer barrens masse. For at opnå tørt pulver af høj kvalitet skal derfor opslæmningens faste stofindhold øges.

Den opslæmning, der anvendes til spraytørring, skal have tilstrækkelig flydeevne og så lidt fugt som muligt. Hvis opslæmmelsens viskositet reduceres ved at tilføre mere vand, øges ikke kun energiforbruget til tørring, men også produktets bulkdensitet reduceres. Derfor er det nødvendigt at reducere opslæmmelsens viskositet ved hjælp af koagulant. Den tørrede opslæmning er sammensat af flere mikrometer eller mindre partikler, som kan betragtes som et kolloidt dispersionssystem. Teorien om kolloid stabilitet viser, at der er to kræfter, der virker på suspensionspartiklerne: van der Waals kraft (Coulomb-kraft) og elektrostatisk frastødningskraft. Hvis kraften primært er tyngdekraften, vil der forekomme agglomeration og flokkulering. Den samlede potentielle energi (VT) af interaktionen mellem partiklerne er relateret til deres afstand, hvor VT på et tidspunkt er summen af ​​tyngdekraftsenergien VA og frastødningsenergien VR. Når VT mellem partiklerne præsenterer den maksimale positive potentielle energi, er det depolymerisationssystemet. For en given suspension er VA sikker, så systemets stabilitet er de funktioner, der styrer VR: partiklernes overfladeladning og tykkelsen af ​​de dobbelte elektriske lag. Tykkelsen af ​​dobbeltlaget er omvendt proportional med kvadratroden af ​​valensbindingen og koncentrationen af ​​ligevægtsionen. Dobbeltlagskompression kan reducere den potentielle flokkuleringsbarriere, så valensbindingen og koncentrationen af ​​ligevægtioner i opløsningen skal være lav. De almindeligt anvendte demulgatorer er HCI, HNO3, NaOH, (CH)3noh (kvaternær amin), GA osv.

Fordi den vandbaserede opslæmning af 95 aluminiumoxid keramisk pulver er neutral og alkalisk, mister mange koaguleringsmidler, der har en god fortyndende effekt på andre keramiske opslæmninger, deres funktion. Derfor er det meget vanskeligt at fremstille opslæmningen med et højt faststofindhold og god fluiditet. Den golde aluminiumoxidopslæmning, der tilhører det amfotere oxid, har forskellige dissociationsprocesser i sure eller alkaliske medier og danner dissociationsstatus for forskellig micellesammensætning og -struktur. Opslæmningens pH-værdi vil direkte påvirke graden af ​​dissociation og adsorption, hvilket resulterer i ændringen af ​​ζ-potentialet og den tilsvarende flokkulering eller dissociation.

Alumina-opslæmning har den maksimale værdi af positivt og negativt ζ-potentiale i surt eller alkalisk medium. På dette tidspunkt er opslæmningens viskositet i den laveste værdi af dekoagulationstilstanden, mens opslæmningens viskositet stiger, og der forekommer flokkulering, når den er i neutral tilstand. Det har vist sig, at opslæmningens fluiditet forbedres betydeligt, og opslæmningens viskositet reduceres ved at tilsætte en passende demulgator, så dens viskositetsværdi er tæt på vandets. Vandets fluiditet målt med et simpelt viskometer er 3 sekunder / 100 ml, og opslæmningens fluiditet er 4 sekunder / 100 ml. Opslæmningens viskositet reduceres, så det faste stofindhold i opslæmningen kan øges til 60%, og der kan dannes en stabil pakning. Da tørretumblerens produktionskapacitet refererer til fordampningen af ​​vand pr. time, er suspensionen.

3.1.2 Kontrol af hovedparametre i spraytørringsprocessen

Luftstrømningsmønsteret i tørretårnet påvirker tørretiden, retentionstiden, restvandet og vægklæbningen af ​​dråberne. I dette eksperiment er dråbeluftblandingsprocessen en blandet strømning, dvs. den varme gas kommer ind i tørretårnet fra toppen, og forstøverdysen er installeret i bunden af ​​tørretårnet, hvilket danner en springvandsspray, og dråben er parabelformet, så dråben blandes med luften i modstrøm, og når dråben når toppen af ​​slaget, bliver den til en nedstrøms strømning og sprayen får en konisk form. Så snart dråben kommer ind i tørretårnet, vil den snart nå den maksimale tørrehastighed og gå ind i tørretrinnet med konstant hastighed. Længden af ​​tørretrinnet med konstant hastighed afhænger af dråbens fugtighedsindhold, mudderets viskositet samt temperaturen og fugtigheden i den tørre luft. Grænsepunktet C fra tørretrinnet med konstant hastighed til det hurtige tørretrin kaldes det kritiske punkt. På dette tidspunkt kan dråbens overflade ikke længere opretholde den mættede tilstand ved vandmigration. Med faldende fordampningshastighed stiger dråbernes temperatur, og dråbernes overflade ved punkt D mættes og danner et lag af hård skal. Fordampningen bevæger sig indad, og tørringshastigheden fortsætter med at falde. Den yderligere eliminering af vand er relateret til den hårde skals fugtgennemtrængelighed. Derfor er det nødvendigt at kontrollere de rimelige driftsparametre.

Fugtindholdet i tørt pulver bestemmes hovedsageligt af spraytørrerens udløbstemperatur. Fugtindholdet påvirker tørpulverets bulkdensitet og fluiditet og bestemmer kvaliteten af ​​det pressede emne. PVA er følsomt over for fugtighed. Under forskellige fugtindholdsforhold kan den samme mængde PVA forårsage forskellig hårdhed i overfladelaget af tørpulverpartiklerne, hvilket gør trykbestemmelsen svingende og produktionskvaliteten ustabil under presseprocessen. Derfor bør udløbstemperaturen kontrolleres nøje for at sikre fugtindholdet i tørt pulver. Generelt bør udløbstemperaturen kontrolleres til 110 ℃, og indløbstemperaturen bør justeres i overensstemmelse hermed. Indløbstemperaturen er ikke mere end 400 ℃, generelt kontrolleret til ca. 380 ℃. Hvis indløbstemperaturen er for høj, vil varmlufttemperaturen på toppen af ​​tårnet overophede. Når tågedråberne stiger til det højeste punkt og støder på overophedet luft, vil effekten af ​​bindemidlet for det keramiske pulver, der indeholder bindemiddel, blive reduceret, og endelig vil det tørre pulvers presseevne blive påvirket. For det andet, hvis indløbstemperaturen er for høj, vil varmelegemets levetid også blive påvirket, og varmelegemets overflade vil falde af og trænge ind i tørretårnet med varm luft, hvilket forurener det tørre pulver. Under forudsætning af at indløbstemperaturen og udløbstemperaturen grundlæggende bestemmes, kan udløbstemperaturen også justeres ved hjælp af fødepumpens tryk, cyklonseparatorens trykforskel, opslæmningens faste indhold og andre faktorer.

Trykforskel i cyklonseparator. Trykforskellen i cyklonseparatoren er stor, hvilket vil øge udløbstemperaturen, øge opsamlingen af ​​fine partikler og reducere tørretumblerens udbytte.

3.1.3 Egenskaber ved spraytørret pulver

Fluiditeten og pakningstætheden af ​​aluminiumoxidkeramikpulver fremstillet ved spraytørringsmetoden er generelt bedre end dem, der fremstilles ved sædvanlige processer. Pulveret fra manuel granulering kan ikke strømme gennem detektionsanordningen uden vibrationer, og pulveret fra spraygranulering kan gøre dette fuldt ud. Med henvisning til ASTM-standarden for test af metalpulverfluiditet og bulkdensitet blev bulkdensiteten og fluiditeten af ​​partikler opnået ved spraytørring under forskellige vandindholdsforhold målt. Se tabel 1.