离心喷雾干燥在鑫源公司白炭黑生产中的应用研究

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摘 要：鑫源公司中试车间利用离心喷雾干燥方式对白炭黑进行干燥。热风由干燥塔底部引入，由中心风管输送至塔顶， 再与雾化后的液滴顺流而下，由塔底引出，干粉直接由布袋除尘器收集。由于有别于其他干燥方式的塔顶进风，布置在塔顶的雾化器工作在较低的温度环境中， 有利于雾化器的安全、长期运行，而且使进入塔内的热风温度可以很高，提高了干燥热效率。实践表明，该干燥方式获得的产品在各项工艺指标方面表现优异，为工业化连续生产提供扎实的实践。

关键词：白炭黑;干燥方式;应用研究

1 概述

鑫源公司自主研发的“低温低压碱法”从粉煤灰中提取二氧化硅，制备白炭黑工艺，因其技术先进、操作简单、易于实现工业化而被作为山西省循环经济转型示范项目，在全国进行推广。但在干燥脱水过程中，由于水具有较大的表面张力，且粒子越小表面能越大，粒子有自动结合以降低表面能而达到较稳定状态的趋势，这使得超细颗粒易交联而发生团聚，影响最终产品的各种性能。因此，干燥方式对得到性能优异的干燥产品显得至关重要。

2 离心喷雾干燥工艺介绍及技术要求

经板框压滤机卸出的原料，经过打浆成为可泵送的流体，料液由泵送至干燥器顶部的离心雾化器，使料液（在雾化盘高速转动过程中）喷成极小的雾状液滴，热风由干燥塔底部引入，由中心风管输送至塔顶， 料液和热空气逆流接触，水分迅速蒸发，在极短时间内干燥成成品，成品由布袋除尘器收集，废气由引风机排出。其流程见图1。

技术要求：

2.1 干燥过程对用于打浆的原料固含量有限制，当固含量大于20%时，即使能打成具有流动性的浆料，也因为流动性差而不适于喷雾干燥，因此原料固含量一般控制在18%左右。

1――打浆机;2――鼓风机;3――热源;4――料仓;5――干燥塔;

6――离心雾化器;7――布袋除尘器;8――引风机

图1 离心喷雾干燥工艺流程示意图

2.2 操作中应使干燥塔内保持一定量负压以防粉尘飞扬，雾化盘转动频率保持在300Hz。

2.3 干燥时，进料压力过高导致浆液流速加快，这样容易堵塞雾化盘的喷雾口，进料压力过低则会使进入雾化盘的浆液量减少，导致干燥效率降低。在中试干燥过程中，进料压力一般保持在0.10～0.15MPa之间，在此压力范围内进料，浆料流速均匀，既提高了干燥效率又不易堵塞雾化盘。

2.4 根据进料量选择合适的进出口温度，保证干燥效率，减少热量的损失。中试干燥时，干燥塔热风进口温度保持在230～270℃，出口温度保持在100～105℃之间。

3 离心喷雾干燥工艺存在的问题及解决措施

离心喷雾干燥机在白炭黑生产中的应用，实践证明是可行的，但尚有许多关键技术有待完善。一是由于打浆后的白炭黑料液为悬浊液，其中的不规则晶体对离心雾化盘有极强的磨损作用，雾化盘在高转速过程中，液体离开盘面的速度太高，这加大了雾化器的磨损。另外，在离心喷雾干燥流程中，成品是由布袋收集的，由于干燥塔排风温度很高，对滤袋的耐温要求较高，因此滤袋材料问题也成为该工艺的一个制约因素。

解决措施：

3.1 采用陶瓷或氧化锆镶嵌喷嘴的雾化盘，提高雾化盘的抗磨损能力，打浆物料品质来选择调节雾化盘合适的转速。

3.2 尝试使用以玻璃纤维针刺毡为主要材料的布袋进行收尘，该种布袋具有孔隙率高、气体过滤阻力小、过滤风速大、除尘效率高，同时具有耐弯折、耐磨、耐高温等特点。

4 离心喷雾干燥工艺制备成品指标

在白炭黑生产中，通过干燥使原本浆状式膏状的白炭黑湿料变成水份要求达4.0～8.0% 的疏松絮状粉粒。该过程主要影响颗粒的比表面（BET）、吸油值（DBP）、加热减量及灼减量等。离心喷雾干燥工艺制备成品指标一览表见表1。

表1 离心喷雾干燥工艺制备成品指标一览表

5 结论

离心喷雾干燥方式得到的产品具有流动性好、干燥造粒一次成型、有较高的比表面积和吸油值、在使用时不起粉尘，混合容易，分散性好等特点。

在工业化生产前，要继续优化干燥工艺参数，应注意进料压力、进气压力、进出口气温、风量等几项参数的最优化组合，改进雾化盘及布袋材质，延长设备折旧周期，降低安全风险，要加强离心喷雾干燥和其他干燥方式（如，低压混流喷雾造粒干燥）的优势互补，使干燥工艺更加适合白炭黑物料的生产。