鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2018年05月15日
鋰離子電池材料制備中的噴霧干燥技術的原理及優點是什么?
噴霧干燥是同時具備造粒和干燥兩種過程的工藝,通過連續操作可控制粉末的特性保持穩定。噴霧干燥技術已有100多年的歷史,在工業上的應用也有近百年的歷史,開始只限于蛋粉、奶粉、洗滌劑等少數產品的生產,隨著研究的不斷深入,現已在多種工業超細粉體及納米粉體生產中廣泛應用。采用噴霧干燥技術可制備出質量均一、重復性良好的球形粉料,縮短粉料的制備過程,也有利于自動化、連續化生產,是大規模制備優良粉體的有效方法,已成為多種產品超微細化及干燥的最優方法之一。
1.噴霧干燥法的基本原理及特點
常用噴霧器有3種類型:壓力式噴霧器、氣流式噴霧器、離心式噴霧器。壓力式噴霧器應用較多,因此本文就壓力式噴霧干燥技術進行詳解。噴霧干燥技術是從料液中獲得超微干粉料的一種較好方法,料液的形式可以是溶液、懸浮液、乳濁液等泵可以輸送的液體。其基本原理是利用霧化器將一定濃度的料液噴射成霧狀液滴,落入一定流速的熱氣流中,使之迅速干燥,獲得粉狀產品,基本原理簡圖如圖1所示。
噴霧干燥法的具體過程為(圖2所示):加熱器產生的熱氣(熱干燥介質)經熱風管道從干燥塔的頂部進入塔內,與此同時,進樣泵送來的料液經霧化噴嘴噴射成極細的球形霧滴,落于一定流速的熱氣流中進行熱交換,由于霧滴微細,比表面積很大,使溶劑迅速蒸發,干燥和成粒過程于瞬間完成。干燥后的成品料從塔體下錐形出料口進入旋風分離器,與干燥介質分離后收集于產品接收器,熱廢氣經引風機由排氣口排出。
一般噴霧干燥包括4個階段:①料液霧化;②霧群與熱干燥介質接觸混合;③霧滴的蒸發干燥;④干燥產品與干燥介質分離。干燥的產品可以是粉狀、顆粒狀或顆粒團聚體。
與其它一些粉體制備方法相比,噴霧干燥法具有如下優點:
(1)噴霧干燥可使造粒、干燥一步完成,生產過程簡單,操作控制方便,適用于連續化工業生產,易實現自動化。
(2)干燥速率高、時間短,對熱敏性成分影響較小,因而特別適用于熱敏性物料的干燥。
(3)噴霧干燥時,料液是在不斷攪拌狀態下噴成霧化分散體,瞬間完成干燥,因此均勻度較好。
(4)在噴霧干燥中,由于溶劑迅速氣化,成品為疏松的細小顆粒,在與溶劑接觸時,溶劑易進入顆粒內部,不需進一步處理也可以獲得好的分散和好的溶解性。
(5)由于噴霧干燥是一種連續的密閉式生產,使產品純度高,杜絕了在生產環境中暴露及與操作者接觸的機會,減少了環境污染。
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