高嶺土項目中的干燥技術創新

（查建軍  常州市武進明星干燥設備有限公司， 常州 213004）

摘 要  詳細介紹了高嶺土項目中的干燥技術創新，LPG 離心干燥機的革新， 突破了傳統的生產工藝。通過干燥的原理、 特性及過程分析， 說明LPG 離心干燥機在高嶺土干燥中的優異性能。

關鍵詞 LPG 離心干燥機  高嶺土  液滴  噴霧干燥  技術創新

高嶺土造紙級產品需具有嚴格的粒度分布和較高的白度， 所以加工工序比較復雜。干燥在其生產過程中， 是最后的關鍵工序。改進干燥設備， 強化干燥過程和干燥設備的大型化、 系列化、 自動化已勢在必行。常州市武進明星干燥設備有限公司總結了多年的經驗， 摸索出一套行之有效的解決高嶺土干燥過程中一些關鍵技術的辦法， 從熱風爐、 霧化器、 干

燥塔、 除塵器到電控等可全套供應。研發的 LPG 系列高速離心噴霧干燥機和 YPG 壓力干燥機， 提高了熱容量系數和蒸發強度， 還解決了生產廢氣中的微粒回收和煙氣中SO2 回收等問題。

1 LPG離心噴霧干燥機

1.1  工作原理  LPG 噴霧干燥機將高嶺土漿料在熱風中噴成霧狀液滴， 在液滴下落過程中， 水分被蒸發而成為粉末狀或顆粒狀的產品。在干燥塔頂部導入熱風， 同時將料漿泵送至塔頂， 經過霧化器噴成霧狀的液滴， 這些液滴群的比表面積很大， 與高溫熱風接觸后水分迅速蒸發， 在極短的時間內便成為干燥產品， 從干燥塔底部排出。液滴與熱風接觸后， 熱風溫度顯著降低， 濕度增大， 它作為廢氣由排風機抽出。廢氣中夾帶的微粉， 用分

離裝置回收。高嶺土物料干燥過程， 分等速階段和減速階段兩個部分進行。等速階段， 水分蒸發在高嶺土液滴表面發生， 蒸發速度由蒸汽通過周圍氣膜的擴散速度控制。 主要的推動力是周圍熱風和液滴的溫度差，溫度差越大蒸發速度越快， 水分通過顆粒的擴散速度大于蒸發速度。當擴散速度降低而不能再維持顆度大于蒸發速度。當擴散速度降低而不能再維持顆粒表面的飽和時， 蒸發速度開始減慢， 干燥進入減速階段。此時， 顆粒溫度開始上升， 干燥結束時， 高嶺土物料的溫度接近于周圍空氣的溫度。

1.2  特點 

本機在高嶺土產品干燥中， 具有很多特點：

①     干燥速度迅速。高嶺土料液經離心噴霧后， 表面積大幅增加， 在高溫氣流中， 瞬間就可蒸發95%~98% 水分， 完成干燥時間僅需幾秒鐘。達到了產品質量要求， 同時也節省了時間和費用。

②     采用并流型噴霧干燥形式， 能使液滴與熱風同方向流動。雖然熱風的溫度較高， 但由于熱風進入干燥室內與噴霧液滴接觸， 室溫急降， 不致使干燥物料受熱過度。

③ 由于干燥過程在瞬間完成， 顆粒基本上能保持液滴近似的球狀， 產品具有良好的分散性、 流動性和溶解性。
④ 生產過程簡化， 操作控制方便。噴霧干燥通常用于濕含量 40%~60% 的漿料， 特殊物料即使含濕量高達 90%， 同樣能一次干燥成粉狀產品。產品干燥后， 不再進行粉碎和篩選， 簡化了生產工藝流程， 提高了產品的純度。 對于產品的粒徑、 松密度、水分， 在一定范圍內， 可改變操作條件下進行有效控水分， 在一定范圍內， 可改變操作條件下進行有效控制。
⑤為使物料不受污染和延長設備壽命， 凡與物料接觸部分， 均采用1Cr18Ni9Ti的不銹鋼材料制作；為使操作方便， 控制系統采用一體化操作， 即在控制柜安裝各部件的指示裝置和啟閉裝置。現我公司已創新生產了 6000kg/h 蒸發量的大型干燥機， 替代國

外進口設備， 其性能已達到國際先進水平。

1.3　技術參數　見表 1。

表1　LPG噴霧干燥機的技術參數

2 高嶺土液滴的干燥特性及過程解析

高嶺土產品生產過程中的干燥， 可歸屬于可溶性固體液滴的蒸發干燥類中。LPG 噴霧干燥機在干燥過程中， 液滴在氣流中運動的大部分時間內， 其相對速度一般都很低， 即使初速度很高， 但由于液滴很小， 其雷諾數 Re 值一般都是很低的， 約在 10-1~102

范圍以內。小于 50μm的液滴， 雖以 100~150m/s 的相對速度運動， 該值也不超過 200。當液滴速度很快地衰減到與氣流速度相等時， 液滴便在Stokes 所描述的范圍內運動， 該值小于 2。因此， 以邊界層理論為基礎的、 在靜止空氣中的液滴蒸發理論， 可用于噴霧干燥條件中。據資料介紹，液滴直徑為500μm時，在 300℃的熱風中完全干燥時間約需 4.6s；而直徑 100μm、熱風溫度為150℃以上時，其完全干燥時間在1s 以內。高嶺土液滴中含有溶質，在干燥過程中情況比較復雜。在等速階段，液滴中的內部水分能迅速擴散到液滴表面蒸發汽化。當液滴表面轉化為固體時，蒸發速度減慢，干燥進入減速階段。在液滴表面形成一層硬化的表層外殼后，殘留在內部的水分將產生一定的氣壓，當氣壓增大造成表層外殼爆裂形成穿孔時，產品呈多孔性疏松狀態。因此，該過程要比純液滴蒸發干燥時間長得多，約為10~15s。從上分析可知，含有可溶性溶質的高嶺土液滴干燥的時間，等于等速和減速兩個階段干燥時間的總和，主要與初始液滴直徑和臨界濕含量有關。由于高嶺土料漿中有溶解鹽的存在而引起蒸氣壓的降低程度，將隨每個液滴大小而不同，固相的生成也因液滴大小而有先后，因而水分傳遞的阻力也隨之而有區別。在料漿噴霧干燥過程中，由于原漿濃度的差異，其特性也各不相同。LPG 噴霧干燥機利用高效先進的霧化器技術和布風技術，自動進行調整，以適應不同濃度的料漿。各種型號 LPG 噴霧干燥機的工況曲線圖，見圖 1。

圖1 LPG噴霧干燥機工況曲線圖

3? 結語????

高嶺土產品具有廣泛的應用前景，因此，大型噴霧干燥機在高嶺土產品加工中也必將獲得廣泛應用。

典型用戶：

1、兗礦集團廣西北海高嶺土有限公司  年產10萬噸高嶺土噴霧干燥設備 3臺套（蒸發量4500kg，3000kg，2000kg）配套本廠自產熱風爐 3臺套，供熱量：400萬大卡,300萬大卡，200萬大卡

2、淮北礦務局下屬企業  淮北金巖高嶺土有限公司  年產1萬噸高嶺土噴霧干燥設備 LPG2000型

3、茂名新麗高嶺土有限公司  年產1萬噸高嶺土噴霧干燥機

4、云南云天化集團下屬企業去南臨滄博尚高嶺土有限公司 年產3萬噸高嶺土噴霧干燥設備，配直接式燃煤熱風爐