氧化铝粉料喷雾造粒的制备工艺及性能研究

    唐小能

    摘 要：本文采用离心式喷雾造粒工艺制备氧化铝粉末，并对其性能进行研究。实践证明，在氧化铝粉料喷雾造粒的实际生产过程中，通过严格控制工艺参数，能够制备出具有形状和性能良好；呈近似圆球状的实心颗粒；造粒粉含水率低、流动性好、松装密度大；颗粒级配合理的氧化铝粉料。而且，氧化铝粉料的利用率得到了提高，生产环节其能耗降低。

    关键词：氧化铝；离心；喷雾造粒；圆球状

    1 前言

    氧化铝陶瓷作为特种陶瓷的一种，因其具有高机械强度、良好的电绝缘性能和耐高温等优异性能而得到广泛的开发和应用。喷雾造粒是将溶液或悬浮液等原料喷雾固化后，制成一定形状、一定强度，以及一定颗粒级配的细小颗粒。氧化铝陶瓷造粒粉颗粒形状的好坏将直接影响到产品的流动性和松装密度。流动性和松装密度的变化则会引起坯体压制密度的变化，进而影响到陶瓷烧成密度、收缩率的变化。因此，怎样保证造粒粉有良好的颗粒形状，是生产工艺必须要解决的问题。现结合实际生产，本文着重介绍氧化铝陶瓷喷雾造粒粉的制备工艺及性能研究。

    2 实验内容

    2.1 氧化铝陶瓷喷雾造粒制备工艺流程

    氧化铝陶瓷喷雾造粒制备工艺流程如图1所示。

    2.2 实验原料

    （1） 无机原料

    本实验的无机原料主要以进口氧化铝粉为主，然后添加少量的苏州土、硅微粉、碳酸钙、滑石等辅料。氧化铝粉的理化性能指标如表1所示。

    （2） 有机添加剂

    本实验添加的有机添加剂主要有添加粘结剂、消泡剂、润滑剂、分散剂等，根据配方不同使用量也不同，其详情如下：

    1） 粘结剂采用的是10%聚乙烯醇水溶液，一般添加量为10%～15%；

    2） 消泡剂采用的是聚醚类抑泡剂，一般添加量为0.1%～0.3%；

    3） 润滑剂采用的是以硬脂酸为主要成份的乳液，一般添加量为0.5%～2.5%；

    4） 分散剂采用的是聚羧酸盐型的乳液，一般添加量为0.2%～1.0%。

    2.3 喷雾造粒主要设备

    喷雾干燥塔是喷雾造粒的主要设备，如图2所示。除此之外，还需配备浆料搅拌罐、粉料匀化机等辅助设备。

    3 喷雾造粒过程中的主要工艺参数控制

    3.1 氧化铝浆料性能

    氧化铝浆料性能控制如下：

    （1） 浆料黏度：6800～7200 MPa·s；

    （2） 浆料颗粒细度D50：1.5～2.0μm；

    （3） 浆料固含量：60±1%；

    （4） 浆料比重：1.85±0.1 g/cm3。

    3.2 造粒塔工艺条件

    造粒塔工艺条件控制如下：

    （1） 进口温度：310 ℃；

    （2） 出口温度：110 ℃；

    （3） 塔内负压：20 Pa；

    （4） 送料泵转速：840 r/min；

    （5） 雾化器转速：6200 r/min。

    4 造粒粉主要性能检测

    造粒好的粉料通过80～180目的振动筛进行处理，然后将大于80目的大颗粒和小于180目的小颗粒除去，并对造粒好的粉料进行性能检测。

    4.1 粉料检测仪器

    氧化铝粉料的主要检测仪器如表2所示。

    4.2 粉料检测结果

    氧化铝粉料通过检测后得到的数据如下：

    （1） 颗粒含水率：≤2.71‰；

    （2） 粉料流动性：≥2.52 g/s；

    （3） 粉料松装密度：≥1.10 g/cm3；

    （4） 粉末颗粒度级配：60～180目>97%。

    颗粒级配积累分布图如图3所示。

    4.3 氧化铝粉料的外观形貌

    氧化铝造粒粉颗粒外观形貌如图4所示。

    从图4可知，造粒粉颗粒非常接近圆球状，球上有个浅浅的小坑似苹果状，虽不及圆球状理想，但是在规模化的工业生产中已属形状良好，其流动性也能够满足生产需要。

    5 结语

    实践证明，在氧化铝粉料喷雾造粒的实际生产过程中，通过严格控制工艺参数，能够制备出具有形状和性能良好；呈近似圆球状的实心颗粒；造粒粉含水率低、流动性好、松装密度大；颗粒级配合理的氧化铝粉料。而且，氧化铝粉料的利用率得到了提高，在生产环节中能耗降低。

    参考文献

    [1] 傅宪辉，沈志刚.喷雾造粒中形成的各种颗粒形貌和结构[J].中

    国粉体技术，2005.

    [2] 张本清，戴端木.氧化铝陶瓷造粒粉颗粒不良形状的成因及防

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