一种干燥和气粉一体化工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种干燥和气粉一体化工艺，特别是直接将悬浮浆液制备成微米级产品的工艺，属于喷雾干燥和粉碎【技术领域】；工艺包含以下步骤：（a）调节目标产品浆料至质量浓度为10%-30%；（b）将浆料送至孔径为6mm-10mm的分布器进行均化，均化后再和压缩气体混合进入孔径为4mm-6mm的喷嘴形成浆雾，所述浆料的进料压力不低于0.5MPa，所述压缩气体的进气压力不低于0.5MPa；（c）浆雾在干燥塔内进行干燥；（d）收集干燥塔尾部的干燥后的粉体；本发明的干燥和气粉一体化工艺，压缩空气经喷嘴后形成超音速气流雾化料浆，能够将原料悬浮浆液直接制备成产品粉体，克服现有技术浆液经过干燥后必须通过气粉才能得到产品粉体的缺点，有效的提高产品的流动性和分散性指标，通过该工艺可直接将浆料制备成微米级粉体且可控性高。
【专利说明】一种干燥和气粉一体化工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种干燥和气粉一体化工艺，尤其是一种直接将悬浮浆液制备成微米级产品的方法，属于喷雾干燥和粉碎【技术领域】。
【背景技术】
[0002]通过化学沉淀法将目标粉体的浆料中固形物的直径制备成微米甚至纳米级别的技术已经成熟。
[0003]喷雾干燥有离心干燥和压力干燥，离心喷雾干燥的产品粒径050在30-40微米之间，压力喷雾干燥产品的粒径050在15-70微米之间，两种喷雾干燥的产品因粒径较粗，虽然流动性较好，但分散性差。为进一步制备更细粒径的粉体产品，现阶段都是通过干燥和气粉两步完成，造成大量能源消耗，人工、包装、检修成本居高不下，虽然产品粒径050在5-9微米可控，但产品流动性差，分散性不好。
[0004]实现干燥和气粉一体化工艺制备粒径的粉体，难点在于:(1)喷头的雾化状态要能实现喷雾的快速干燥，不因为干燥的时间而影响形成固相产品的粒径，(2)喷雾中固相的粒径本身要能满足产品的要求。
【发明内容】
[0005]本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题，提供一种干燥和气粉一体化工艺，通过该工艺能够将原料悬浮浆液直接制备成产品粉体，克服现有技术浆液经过干燥后必须通过气粉才能得到产品粉体的缺点，以降低粉体的生产成本和设备投入、维护成本，同时解决传统离心干燥和压力干燥工艺粉体之间的团聚问题，有效的提高产品的流动性和分散性指标。
[0006]本发明采用的技术方案如下:
一种干燥和气粉一体化工艺，其特征在于:包含以下步骤:
(^)调节目标产品浆料至质量浓度为10%-30% ；
(^)将浆料送至孔径为6.-10.的分布器进行均化，均化后再和压缩气体混合进入孔径为4111111-6111111的喷嘴形成楽雾，所述楽料的进料压力不低于0.51？3，所述压缩气体的进气压力不低于0.51？8 ；
(0)浆雾在干燥塔内进行干燥，所述干燥塔进口段温度为2201: -320X:，出口温度不低于 110。。；
((1)收集干燥塔尾部的干燥后的粉体。
[0007]本发明的干燥和气粉一体化工艺，通过调节适合的浆料浓度，在喷雾效果和过程经济性上得到平衡，并创造性的将浆料通过分布器进行均化后再喷出，通过分布器孔径和喷嘴孔径的设计，供料和供气压力的设计，压缩空气经喷嘴后形成超音速气流雾化料浆，使得喷出的浆雾能够快速的进行干燥，并通过干燥塔进口温度和出口温度设计，解决了粉料的干燥问题，上述的技术措施有效的解决了粉体之间的团聚问题，使得能够生产出符合要求的粉体，且相比于传统的离心干燥和压力干燥工艺，该工艺所得产品具有流动性好和分散性好的优点，且生产工艺简单、设备投入低且运转稳定，有效降低了粉体的生产成本，通过该工艺使得可以将浆料直接干燥和气粉至微米级别。
[0008]进一步的，所述步骤匕)中，调节目标产品浆料至质量浓度为14%-18%。在该浓度范围内拥有较好的均化和雾化指标，且经济性更好。
[0009]进一步的，所述步骤(13)中，将楽料送至孔径为8111111的分布器进行均化，均化后再和压缩气体混合并进入孔径为5.5.的喷嘴形成浆雾，所述浆料的进料压力为0.51^8-0.8腿^，压缩气体的进气压力为0.51^8-0.8腿通过该工艺可以产生可以将将浆料直接干燥和气粉至5-9微米级别，具有更加的可控性，且产品具有更加的流动性和分散性。
[0010]进一步的，所述步骤匕)中，所述干燥塔采用高温气切向进气干燥，进口段温度为280V -3001，出口段温度为1101: -1301:。切向进高温其使得空气在塔体内部呈螺旋型下降，一方面加强了浆雾和热气流的混合，强化了换热蒸发，另一方面延长了浆雾固相在塔体内部的停留时间，得到更好的干燥效果。
[0011]进一步的，所述干燥塔塔体的内径为3111-4111，塔高8111-12111。该参数的干燥塔塔体具有较优的干燥能力，且能在一定程度上优化粉体间的团聚。
[0012]本发明的干燥和气粉一体化工艺，所述步骤(6)在喷头内进行，所述喷头包括中空腔体结构的喷头本体，所述喷头本体的腔体通过分散板分隔成进料腔和混合腔，所述分散板上设置有均匀布置的孔径为的分散孔，喷头本体上设置有进料口、进气口和喷嘴，所述进料口设置于进料腔上，所述进气口设置于混合腔上，所述喷嘴设置于混合腔的端部，喷嘴的喷眼孔径为4臟-61111110
[0013]本发明的干燥和气粉一体化工艺的喷头，其结构实现了浆料和气体的独立进入，并且在带压进料状态下，浆料通过分散板上的分散孔进一步实现浆料固、液相均匀和分散，特别是不均匀的固相再次均匀和分散，分散后的浆料再进入混合腔中与高压的气体进行混合并通过喷嘴喷出，这种喷头结构不仅解决了传统喷头固、液两相浆料在喷头内的分散难题，同时相对独立的进料、进气结构辅以多点分布的分散孔实现了气、液、固三相在混合腔内高度均匀的混合，压缩空气经喷嘴后形成超音速气流雾化料浆，使得喷出的物料具有相当高的雾化程度且固相粒径均匀，便于在下一步的蒸发过程中水分快速的蒸发，有效的提高产品的粒径指标，从而有利于实现干燥和气粉工艺一体化。
[0014]进一步的，所述喷嘴的出口呈锥型结构，其锥角0为70。-80°。锥型结构的喷嘴出口不仅提高了喷液的雾化能力，由于该喷头工作压力较高，锥型结构的喷嘴出口还有利于降低喷嘴的磨损，喷嘴的上述结构参数有利于进一步提高喷嘴的雾化和固相分散程度，提高干燥效率和产品质量。
[0015]进一步的，所述混合腔的腔体的直径为80111111-120111111，长度为150111111-250111111。混合腔的该设计使得浆液与气体得到最佳的混合和粉碎状态，有利于产品质量的提高。
[0016]本发明的干燥和气粉一体化工艺，所述步骤((1)中，还进一步包括在干燥粉体收集前进行分级。
[0017]进一步的，所述步骤((1)中采用空气分级机进行分级。优选的采用气流分级机。
[0018]本发明的干燥和气粉一体化工艺，步骤匕)中，所述浆料中含有分散剂。分散剂有利于浆料的固、液两相形成均匀混合物。
[0019]本发明所述的喷头安装于干燥和气粉一体化工艺装置上，所述干燥和气粉一体化工艺装置包括干燥塔、喷头、浆料供应装置和压缩空气供应装置；所述喷头设置于干燥塔内顶部的中间位置上，所述浆料供应装置和压缩空气供应装置位于干燥塔外部，所述浆料供应装置与喷头的进料口连通，所述压缩空气供应装置与喷头的进气口连通。
[0020]进一步的，所述喷头的混合腔上还设置有清洗气进口，所述清洗气进口与压缩空气供应装置连通。清洗气进口与压缩空气供应装置连通，能够节省单独的清洗气进口供气装置投入。
[0021]进一步的，所述清洗气进口与混合腔相切设置。
[0022]所述清洗气进口在停车前可以对喷头内部进行吹扫，防止滞留的浆料将腔体内和喷嘴阻塞，相切设置使得进入的高压清洗气沿腔体杯壁切向螺旋状流入，更好的实现腔体内壁的吹扫和清洗，同时这种设计能够进一步降低清洗气进口对腔体气、液、固相混合过程的影响。
[0023]所述干燥塔塔体的顶部设置有热风进口，塔体的底部设置有粉体收集装置。所述热风进口与塔体相切设置，所述粉体收集装置为旋风分离器或者袋式除尘器，或者旋风分离器和袋式除尘器的串联组合。
[0024]所述浆料供应装置为浆料压力罐，所述压缩空气供应装置为压缩空气罐。
[0025]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:
所述的干燥和气粉一体化工艺，压缩空气经喷嘴后形成超音速气流雾化料浆，通过该工艺能够将原料悬浮浆液直接制备成产品粉体，克服现有技术浆液经过干燥后必须通过气粉才能得到产品粉体的缺点，以降低粉体的生产成本和设备投入、维护成本，同时解决传统离心干燥和压力干燥工艺粉体之间的团聚问题，有效的提高产品的流动性和分散性指标，通过该工艺可直接将浆料制备成微米级粉体，且可控性高。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中:
图1是本发明的干燥和气粉一体化工艺装置图；
图2是本发明的干燥和气粉一体化工艺装置的喷头结构示意图；
图3是本发明图2喷头的喷嘴结构示意图。
[0027]图中标记:1-干燥塔、11-热风进口、12-粉体收集装置、2-喷头、21-喷头本体、22-分散板、23-进料腔、24-混合腔、25-分散孔、26-进料口、27-进气口、28-喷嘴、29-清洗气进口、210-出口、211-喷眼、3-浆料供应装置、4-压缩空气供应装置。
【具体实施方式】
[0028]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0029]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0030]本发明的一种干燥和气粉一体化工艺，通过以下步骤进行:
(^)调节目标产品浆料至质量浓度为10%-30% ；
(^)将浆料送至孔径为6.-10.的分布器进行均化，均化后再和压缩气体混合进入孔径为4111111-6111111的喷嘴形成楽雾，所述楽料的进料压力不低于0.51？3，所述压缩气体的进气压力不低于0.51？8 ；
(0)浆雾在干燥塔内进行干燥，所述干燥塔进口段温度为2201: -320X:，出口温度不低于 110。。；
((1)收集干燥塔尾部的干燥后的粉体。
[0031]为提高目标产品浆料分散性能，浆料中加入配伍的分散剂。
[0032]本发明的干燥和气粉一体化工艺，其浆料产品浆料中固形物的粒径不大于所述制备的目标粉体的粒径，本实施例中，以浆料中固形物0X50粒径不大于3微米为例。
[0033]本发明的干燥和气粉一体化工艺装置，其结构如图1所示，包括干燥塔1、喷头2、浆料供应装置3和压缩空气供应装置4，所述喷头2设置于干燥塔1内顶部的中间位置上，所述浆料供应装置3和压缩空气供应装置4位于干燥塔外部，所述浆料供应装置3和压缩空气供应装置4与喷头2连通。
[0034]所述干燥塔1塔体的顶部设置有相切进气的热风进口 11，塔体的底部设置有粉体收集装置12，塔体的内径为30-細，塔高80-12%粉体收集装置12为旋风分离器或者袋式除尘器，或者旋风分离器和袋式除尘器的串联组合。
[0035]所述浆料供应装置3浆料压力罐设计并以压缩空气提供压力的方式供料，所述浆料压力罐设置有浆料进口和压缩空气进口，压缩空气供应装置4为压缩空气罐进行供气。
[0036]本发明所述喷头2结构如图2所示，包括中空腔体结构的喷头本体21，所述喷头本体21的腔体通过分散板22分隔成进料腔23和混合腔24，所述分散板22上设置有均匀布置的分散孔25，喷头本体21上设置有进料口 26、进气口 27和喷嘴28，所述进料口 26设置于进料腔23上，所述进气口 27设置于混合腔24上，所述喷嘴28设置于混合腔24的端部。所述浆料供应装置3与喷头2的进料口 26连通，所述压缩空气供应装置4与喷头2的进气口 27连通。
[0037]所述混合腔24上还设置有清洗气进口 29，所述清洗气进口 29与混合腔24相切设置，清洗气进口 29与压缩空气供应装置4连通。
[0038]本实施例中，所述分散孔25的孔径为6臟-10臟，较优的为8臟，分散孔25在分散板22上均匀的矩阵布置、平行错位布置或者以同心圆方式布置。所述喷头本体21腔体的直径为80111111-120111111，整个腔体长度为250臟-350111111，混合腔24的长度为150臟-250111111。
[0039]本实施例中，喷嘴28的结构示意如图3所示，所述喷嘴28的出口 210呈锥型结构，其锥角0为70。-80°，较优的为75。；喷嘴28的喷眼211孔径13为4111111-6111111，较优的为5.5^ ；所述混合腔24端部沿圆周均匀设置有4-8个喷嘴28，较优的为6个，且喷嘴28的轴心与喷头的轴心夹角为锐角。
[0040]实施例1
(^)调节目标产品浆料至质量浓度为10% ；
(^)将浆料送至孔径为6皿的分布器进行均化，均化后再和压缩气体混合进入孔径为4臟的喷嘴形成浆雾，所述浆料的进料压力为0.51？3，所述压缩气体的进气压力为0.51？3 ； (0)浆雾在干燥塔内进行干燥，通过喷雾量和干燥塔进风量调节所述干燥塔进口段温度为220。〇-2301，出口温度为110。〇~12000 ；
((1)收集干燥塔尾部的干燥后的粉体。
[0041]本实施例在所述干燥和气粉一体化工艺装置中完成。
[0042]所述喷头分散孔25的孔径为分散孔25在分散板22上均匀的矩阵布置，所述喷头本体21腔体的直径为80臟，整个腔体长度为250臟，混合腔24的长度为150臟，喷嘴28的结构示意如图3所示，其出口 210呈锥型结构，其锥角0为70。，喷眼211孔径6为4.11111 ；所述混合腔24端部沿圆周均匀设置有4喷嘴28，且喷嘴28的轴心与喷头的轴心夹角为锐角设置。
[0043]所述干燥塔1塔体的内径为3111，塔高8111。
[0044]本实施例以活性磷酸钙进行生产，其浆料中固形物050粒径为3微米，生产出来的产品粉体经检测其050粒径为5-9微米，流动性指标采用固定圆锥法测定，其休止角为30度，日生产量1吨。
[0045]实施例2
(^)调节目标产品浆料至质量浓度为14% ；
(^)将浆料送至孔径为800的分布器进行均化，均化后再和压缩气体混合进入孔径为5.5^的喷嘴形成浆雾，所述浆料的进料压力为0.51？^所述压缩气体的进气压力为0.51？8 ；
(0)浆雾在干燥塔内进行干燥，通过喷雾量和干燥塔进风量调节所述干燥塔进口段温度为280。〇-2901，出口温度为110。〇~12000 ；
((1)采用气流分级机对粉体进行分级，分级机转述为200017111111，收集干燥塔尾部的干燥后的粉体。
[0046]本实施例在所述干燥和气粉一体化工艺装置中完成。
[0047]所述喷头分散孔25的孔径为8.,分散孔25在分散板22上平行错位布置，所述喷头本体21腔体的直径为100臟，整个腔体长度为300臟，混合腔24的长度为200臟，喷嘴28的结构示意如图3所示，其出口 210呈锥型结构，其锥角0为75。，喷眼211孔径6为
5.5臟；所述混合腔24端部沿圆周均匀设置有6个喷嘴28，且喷嘴28的轴心与喷头的轴心夹角为锐角。
[0048]所述塔体的内径为3.5111，塔高10111。
[0049]本实施例以活性磷酸钙浆液进行生产，其浆料中固形物050粒径为100纳米，生产出来的产品粉体经检测其050粒径为5-9微米，流动性指标采用固定圆锥法测定，其休止角为35度，日生产量1.5吨。
[0050]实施例3
(^)调节目标产品浆料至质量浓度为18% ；
(^)将浆料送至孔径为800的分布器进行均化，均化后再和压缩气体混合进入孔径为5.5^的喷嘴形成浆雾，所述浆料的进料压力为0.81？^所述压缩气体的进气压力为0.；
(0)浆雾在干燥塔内进行干燥，通过喷雾量和干燥塔进风量调节所述干燥塔进口段温度为290。〇-3001:，出口温度为120。〇~13000 ； ((1)采用气流分级机对粉体进行分级，分级机转述为200017111111，收集干燥塔尾部的干燥后的粉体。
[0051]本实施例在所述干燥和气粉一体化工艺装置中完成。
[0052]所述喷头分散孔25的孔径为分散孔25在分散板22上平行错位布置，所述喷头本体21腔体的直径为100臟，整个腔体长度为300臟，混合腔24的长度为200臟，喷嘴28的结构示意如图3所示，其出口 210呈锥型结构，其锥角0为75。，喷眼211孔径6为
5.5臟；所述混合腔24端部沿圆周均匀设置有6个喷嘴28，且喷嘴28的轴心与喷头的轴心夹角为锐角。
[0053]所述塔体的内径为3.5111，塔高10111。
[0054]本实施例以活性磷酸钙浆液进行生产，其浆料中固形物050粒径为200纳米，生产出来的产品粉体经检测其050粒径为5-9微米，流动性指标采用固定圆锥法测定，其休止角为42度，日生产量2.1吨。
[0055]实施例4
(^)调节目标产品浆料至质量浓度为30% ；
(^)将浆料送至孔径为10皿的分布器进行均化，均化后再和压缩气体混合进入孔径为6臟的喷嘴形成浆雾，所述浆料的进料压力为0.61？3，所述压缩气体的进气压力为0.61？3 ；
(0)浆雾在干燥塔内进行干燥，通过喷雾量和干燥塔进风量调节所述干燥塔进口段温度为310。〇-3201，出口温度为120。〇~13000 ；
((1)收集干燥塔尾部的干燥后的粉体。
[0056]本实施例在所述干燥和气粉一体化工艺装置中完成。
[0057]所述喷头分散孔25的孔径为川臟，分散孔25在分散板22上同心圆方式布置，所述喷头本体21腔体的直径为120臟，整个腔体长度为350臟，混合腔24的长度为250臟，喷嘴28的结构示意如图3所示，其出口 210呈锥型结构，其锥角0为80。，喷眼211孔径6为；所述混合腔24端部沿圆周均匀设置有8个喷嘴28，且喷嘴28的轴心与喷头的轴心夹角为锐角。
[0058]所述塔体的内径为細，塔高12111。
[0059]本实施例以活性碳酸钙进行生产，其浆料中固形物050粒径为270纳米，生产出来的产品粉体经检测其050粒径为6-9纳米，流动性指标采用固定圆锥法测定，其休止角为53度，日生产量3.2吨。
[0060]本发明的干燥和气粉一体化工艺，压缩空气经喷嘴后形成超音速气流雾化料浆，通过该工艺能够将原料悬浮浆液直接制备成产品粉体，克服现有技术浆液经过干燥后必须通过气粉才能得到产品粉体的缺点，以降低粉体的生产成本和设备投入、维护成本，同时解决传统离心干燥和压力干燥工艺粉体之间的团聚问题，有效的提高产品的流动性和分散性指标，通过该工艺可直接将浆料制备成微米级粉体，且可控性高。
[0061]本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【权利要求】
1.一种干燥和气粉一体化工艺，其特征在于:包含以下步骤: (^)调节目标产品浆料至质量浓度为10%-30% ； (^)将浆料送至孔径为6.-10.的分布器进行均化，均化后再和压缩气体混合进入孔径为4111111-6111111的喷嘴形成楽雾，所述楽料的进料压力不低于0.51？3，所述压缩气体的进气压力不低于0.51？8 ； (0)浆雾在干燥塔内进行干燥，所述干燥塔进口段温度为2201: -320X:，出口温度不低于 110。。； ((1)收集干燥塔尾部的干燥后的粉体。
2.如权利要求1所述的干燥和气粉一体化工艺，其特征在于:所述步骤匕)中，调节目标产品浆料至质量浓度为14%-18%。
3.如权利要求1所述的干燥和气粉一体化工艺，其特征在于:所述步骤(10中，将浆料送至孔径为的分布器进行均化，均化后再和压缩气体混合并进入孔径为5.5111111的喷嘴形成浆雾，所述浆料的进料压力为0.51^8-0.81？3，压缩气体的进气压力为0.51？&-0.81？80
4.如权利要求1所述的干燥和气粉一体化工艺，其特征在于:所述步骤匕)中，所述干燥塔采用高温气切向进气干燥，进口段温度为2801: -3001，出口段温度为1101: -1301。
5.如权利要求5所述的干燥和气粉一体化工艺，其特征在于:所述干燥塔塔体的内径为 塔高
6.如权利要求1所述的干燥和气粉一体化工艺，其特征在于:所述步骤(10在喷头(2)内进行，所述喷头(2)包括中空腔体结构的喷头本体(21),所述喷头本体(21)的腔体通过分散板(22)分隔成进料腔(23)和混合腔(24),所述分散板(22)上设置有均匀布置的孔径为6111111-10111111的分散孔(25),喷头本体(21)上设置有进料口( 26 )、进气口( 27 )和喷嘴(28 )，所述进料口(26)设置于进料腔(23)上，所述进气口(27)设置于混合腔(24)上，所述喷嘴(28)设置于混合腔(24)的端部，喷嘴(28)的喷眼(211
7.如权利要求5所述的干燥和气粉一体化工艺，其特征在于的出口(210)呈锥型结构，其锥角￠(为70。-80°。
8.如权利要求5所述的干燥和气粉一体化工艺，其特征在于:所述混合腔(24)的腔体的直径为 80111111-120111111，长度为
9.如权利要求1所述的干燥和气粉一体化工艺，其特征在于中，还进一步包括在干燥粉体收集前进行分级。
10.如权利要求1所述的干燥和气粉一体化工艺，其特征在于:步骤(￡1)中，所述楽料中含有分散剂。
【文档编号】B01F5/08GK104436723SQ201410716208
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】秦永健, 蓝芸 申请人:四川绵竹川润化工有限公司