1、 4000388958纳米碳酸钙粉体干燥技术现状纳 米 碳 酸 钙 粉 体 是 指 粒 径 在 1100mm， 并 且 具 有 与 常 规 碳 酸 钙 性 能 不 同的 无 机 粉 体 产 品 。 由 于 其 独 特 的 电 学 、 磁 学 、 热 学 及 光 学 性 能 ， 被 广 泛 应 用 于 塑料 、 橡 胶 、 涂 料 、 油 墨 、 造 纸 、 化 妆 品 、 医 药 、 粘 结 剂 等 行 业 作 为 颜 料 和 填 充 物 。纳 米 碳 酸 钙 不 仅 具 有 填 充 作 用 ， 还 具 有 半 补 强 或 补 强 作 用 ， 广 泛 引 起 世 人 瞩 目 。 当 采 用 湿
2、 化 学 法 合 成 纳 米 碳 酸 钙 粉 体 时 ， 一 般 都 要 涉 及 沉 淀 物 干 燥 这 一 后处 理 过 程 。 由 于 纳 米 碳 酸 钙 粉 体 的 粒 度 小 ， 表 面 能 高 ， 处 于 热 力 学 非 稳 定 状 态 ，如 果 干 燥 方 法 选 择 不 当 ， 就 会 出 现 纳 米 碳 酸 钙 颗 粒 的 团 聚 ， 这 将 对 它 的 使 用 性 能产 生 不 良 影 响 。 因 此 ， 如 何 保 证 纳 米 碳 酸 钙 颗 粒 在 干 燥 过 程 中 保 持 分 散 而 不 团 聚“长 大 ”， 是 纳 米 碳 酸 钙 粉 体 生 产 的 关 键 步 骤
3、 之 一 。 此 处 ， 在 纳 米 碳 酸 钙 粉 体 的 应用 过 程 中 ， 特 别 强 调 其 疏 水 亲 油 性 能 ， 即 对 产 品 的 最 终 含 水 量 要 求 很 高 （ 亦 即 产品 的 水 分 含 量 要 求 很 低 ） 。 1、 纳 米 碳 酸 钙 工 业 干 燥 技 术 现 状 1.1 一 级 干 燥 在 纳 米 级 碳 酸 钙 的 工 业 生 产 过 程 中 ， 干 燥 操 作 过 程 除 了 要 防 止 颗 粒 间 的 团聚 外 ， 最 大 难 题 是 如 何 降 低 干 燥 温 度 ， 同 时 又 使 装 置 具 备 一 定 的 生 产 规 模 。 纳 米碳
4、酸 钙 粉 体 通 常 都 要 进 行 粒 子 表 面 的 包 覆 改 性 处 理 ， 而 有 机 物 的 热 稳 定 性 能 一 般较 差 ， 温 度 过 高 易 使 其 焦 化 变 质 ， 直 接 影 响 颗 粒 的 分 散 性 白 度 等 。 例 如 ， 硬 脂 酸或 硬 脂 酸 盐 在 135 的 条 件 下 ， 可 以 在 很 短 时 间 内 焦 化 ， 使 产 品 的 白 度 降 低78%， 焦 化 的 程 度 与 时 间 和 温 度 呈 对 应 关 系 。 因 此 ， 要 保 证 产 品 不 焦 化 ， 必 须 对干 燥 温 度 和 时 间 加 以 控 制 ， 根 据 表 面 改
5、 性 剂 的 特 性 ， 寻 求 适 宜 的 干 燥 温 度 和 干 燥时 间 。 目 前 国 内 生 产 纳 米 级 碳 酸 钙 的 企 业 常 采 用 烘 房 干 燥 、 输 送 带 式 干 燥 、 盘 式干 燥 、 回 转 圆 筒 干 燥 、 喷 雾 干 燥 、 真 空 耙 式 干 燥 、 旋 转 快 速 干 燥 等 一 级 干 燥 设 备 。但 几 乎 每 种 干 燥 设 备 都 遇 到 产 品 颗 粒 的 二 次 团 聚 问 题 ， 致 使 一 些 纳 米 级 碳 酸 钙 粒子 无 法 以 一 次 颗 粒 或 接 近 于 该 状 态 而 存 在 ， 最 终 影 响 其 产 品 的 功
6、 能 和 应 用 。 此 处 ，在 一 级 干 燥 后 一 般 都 要 有 再 磨 分 级 和 过 筛 等 过 程 。 4000388958尽 管 烘 房 干 燥 比 较 经 济 、 简 便 ， 但 为 间 歇 操 作 ， 生 产 能 力 低 ， 能 耗 较 大 ，操 作 环 境 恶 劣 ， 工 人 劳 动 强 度 大 ， 很 容 易 引 入 杂 质 ， 且 干 燥 不 均 匀 ， 干 燥 后 还 需有 粉 碎 和 分 级 等 操 作 过 程 。 所 以 ， 这 种 干 燥 设 备 已 逐 步 被 新 的 干 燥 技 术 所 取 代 。 输 送 带 式 干 燥 实 际 上 是 一 种 改 良
7、 的 烘 房 干 燥 ， 它 使 干 燥 过 程 实 现 了 连 续 化 。但 该 设 备 占 地 面 积 大 ， 热 效 率 不 高 。 盘 式 干 燥 机 虽 然 解 决 了 输 送 带 式 干 燥 机 占 地 大 、 热 效 率 不 高 的 问 题 ， 但 设备 结 构 复 杂 、 维 修 困 难 ， 为 减 轻 物 料 在 料 盘 上 的 黏 结 而 增 设 的 抄 板 对 料 盘 的 磨 损比 较 严 重 ， 由 此 产 生 的 杂 质 对 产 品 质 量 有 较 大 影 响 。 回 转 圆 筒 干 燥 机 在 普 通 轻 质 碳 酸 钙 生 产 中 应 用 较 为 广 泛 ， 其
8、生 产 能 力 较 高 ，一 台 直 径 1.8m、 长 21m 的 回 转 圆 筒 干 燥 机 年 产 量 可 达 1.5 2万 吨 。 但 其 干 燥温 度 一 般 为 600 700 ， 无 法 适 应 湿 法 活 化 的 纳 米 碳 酸 钙 生 产 ， 因 为 在 此 高 温 下 ，几 乎 找 不 到 不 会 焦 化 的 表 面 改 性 剂 。 此 处 ， 回 转 圆 筒 干 燥 只 适 用 于 含 水 量 在30% 40%的 纳 米 级 碳 酸 钙 的 干 燥 。 喷 雾 干 燥 可 以 将 含 水 量 60%以 上 的 湿 碳 酸 钙 快 速 干 燥 至 含 水 0.5%以 下的
9、产 品 ， 且 产 品 的 分 散 状 态 良 好 ， 也 不 需 要 再 磨 粉 碎 。 但 对 活 性 纳 米 碳 酸 钙 的 适应 性 较 差 ， 这 是 因 为 纳 米 碳 酸 钙 喷 雾 干 燥 所 需 的 温 度 较 高 （ 一 般 在 400 以上 ） ， 极 易 将 表 面 改 性 剂 烧 掉 。 真 空 耙 式 干 燥 在 纳 米 碳 酸 钙 生 产 中 被 采 用 的 不 多 ， 其 优 点 是 干 燥 温 度 低 ，热 效 率 高 ， 但 其 辅 助 设 备 较 多 ， 多 为 间 歇 操 作 ， 生 产 能 力 受 到 制 约 。 目 前 ， 旋 转 快 速 干 燥 （
10、 又 称 旋 转 闪 蒸 干 燥 ） 在 纳 米 碳 酸 钙 生 产 中 应 用 较 为广 泛 ， 该 技 术 在 解 决 颗 粒 团 聚 问 题 上 已 取 得 一 定 的 进 展 ， 但 尚 存 在 粘 壁 和 干 燥 后仍 需 粉 碎 研 磨 等 问 题 。 1.2组 合 干 燥 为 解 决 纳 米 碳 酸 钙 的 工 业 干 燥 技 术 问 题 ， 两 级 干 燥 技 术 越 来 越 被 许 多 企 业所 看 好 ， 它 较 好 地 解 决 了 低 温 干 燥 与 生 产 能 力 之 间 的 矛 盾 ， 同 时 在 第 二 级 干 燥 设备 中 引 入 颗 粒 分 散 解 聚 功 能
11、， 减 少 了 产 品 干 燥 后 的 再 磨 工 序 。 常 见 的 有 输 送 带 式干 燥 机 和 旋 转 快 速 干 燥 、 桨 叶 式 干 燥 和 旋 转 快 速 干 燥 、 桨 叶 式 干 燥 和 微 粉 干 燥 、双 螺 旋 输 送 干 燥 和 盘 式 干 燥 等 的 两 级 干 燥 的 组 合 。 40003889581.2.1输 送 带 式 干 燥 和 旋 转 快 速 干 燥 的 组 合 纳 米 级 碳 酸 钙 的 输 送 带 式 干 燥 和 旋 转 快 速 干 燥 的 两 级 组 合 工 艺 流 程 如 图 1所 示 。 压 滤 后 的 纳 米 级 碳 酸 钙 经 挤 条
12、 机 成 型 后 进 入 输 送 带 式 干 燥 机 中 ， 除 去 大 部分 湿 分 。 当 半 成 品 湿 含 量 20%时 ， 离 开 输 送 带 式 干 燥 机 ， 经 螺 旋 输 送 机 进 入 旋转 快 速 干 燥 机 的 加 料 器 中 ， 再 被 送 入 旋 转 快 速 干 燥 机 内 ， 在 搅 拌 和 旋 转 热 气 流 的作 用 下 被 进 一 步 干 燥 及 破 碎 。 干 燥 好 的 细 粉 与 上 升 的 气 流 一 起 经 分 级 器 进 入 旋 风分 离 器 和 袋 滤 器 ， 分 离 下 来 的 即 为 产 品 。 废 气 经 引 风 机 、 烟 囱 排 空
13、。 1.2.2桨 叶 式 干 燥 和 旋 转 快 速 干 燥 的 组 合 纳 米 级 碳 酸 钙 的 桨 叶 式 干 燥 和 旋 转 快 速 干 燥 的 两 级 组 合 工 艺 流 程 如 图 2所示 。 比 较 图 1和 图 2可 见 ， 这 两 种 流 程 的 主 要 差 别 是 由 桨 叶 式 干 燥 机 代 替 了 输 送 带式 干 燥 机 。 压 滤 后 的 滤 饼 先 被 加 入 到 桨 叶 式 干 燥 机 中 ， 在 空 心 桨 叶 的 旋 转 搅 动 下边 前 进 边 干 燥 。 水 蒸 气 （ 或 导 热 油 ） 从 空 心 桨 叶 和 干 燥 机 夹 套 中 通 过 ， 以
14、 热 传 导方 式 对 纳 米 碳 酸 钙 湿 物 料 进 行 干 燥 。 半 干 产 品 离 开 桨 叶 式 干 燥 机 后 ， 再 进 入 旋 转快 速 干 燥 机 中 ， 被 进 一 步 干 燥 成 合 格 产 品 。 1.2.3桨 叶 式 干 燥 和 微 粉 干 燥 的 组 合 如 果 把 上 述 的 桨 叶 式 干 燥 和 旋 转 快 速 干 燥 的 两 级 组 合 中 的 旋 转 快 速 干 燥 机用 微 粉 干 燥 机 来 代 替 ， 这 就 构 成 了 桨 叶 式 干 燥 和 微 粉 干 燥 的 两 级 组 合 流 程 。 经 一级 桨 叶 式 干 燥 后 得 到 的 松 散
15、物 料 由 螺 旋 输 送 机 连 续 均 匀 地 加 入 到 微 粉 干 燥 机 内 ，进 一 步 干 燥 成 为 合 格 产 品 。 这 种 微 粉 干 燥 机 主 要 由 筒 体 、 回 转 搅 拌 器 和 分 级 器 等组 成 。 它 是 一 种 集 干 燥 、 破 碎 、 分 级 于 一 体 的 多 功 能 干 燥 机 。 回 转 搅 拌 器 的 主 要作 用 是 将 软 团 聚 颗 粒 打 散 ， 使 大 的 软 团 聚 颗 粒 变 成 粒 径 符 合 要 求 的 产 品 。 分 级 器为 离 心 机 式 气 流 分 级 结 构 ， 依 靠 叶 轮 高 速 旋 转 而 产 生 的
16、离 心 力 和 气 流 向 心 力 之 间的 作 用 对 粒 子 进 行 分 级 ， 粒 径 符 合 要 求 的 物 料 经 过 分 级 器 ， 由 热 风 送 入 旋 风 分 离器 和 袋 滤 器 ， 分 离 得 到 合 格 产 品 ； 而 粒 径 较 大 的 物 料 在 离 心 力 的 作 用 下 ， 撞 击 在设 备 筒 体 内 壁 后 返 回 到 底 部 ， 在 回 转 搅 拌 器 和 热 风 的 作 用 下 被 进 一 步 干 燥 及 破 碎 ，直 到 合 格 后 进 入 后 续 的 收 集 装 置 。 1.2.4双 螺 旋 输 送 干 燥 和 盘 式 干 燥 的 组 合 纳 米 碳
17、 酸 钙 的 双 螺 旋 输 送 干 燥 和 盘 式 干 燥 的 两 级 组 合 工 艺 流 程 如 图 40003889583所 示 。 滤 饼 经 皮 带 输 送 机 送 至 料 仓 ， 经 粉 碎 机 破 碎 后 进 入 双 螺 旋 输 送 干 燥 机 的 尾部 排 出 ； 再 经 斗 式 提 升 机 、 料 仓 和 电 子 皮 带 秤 计 量 后 ， 连 续 加 入 盘 式 干 燥 机 顶 部 ，在 盘 式 干 燥 机 内 逐 盘 下 落 ， 干 燥 好 的 产 品 从 底 部 卸 出 。 2、 结 语 国 内 现 有 的 纳 米 碳 酸 钙 干 燥 技 术 尚 未 很 好 解 决 干
18、 燥 过 程 颗 粒 的 团 聚 问 题 ，几 乎 每 种 干 燥 设 备 都 存 在 二 次 粒 子 的 团 聚 问 题 。 所 以 ， 因 团 聚 而 引 起 的 粒 子 分 散性 差 的 问 题 已 成 为 当 前 纳 米 碳 酸 钙 生 产 和 研 究 中 急 待 解 决 的 重 点 和 难 点 。 此 外 ，目 前 纳 米 碳 酸 钙 的 干 燥 技 术 已 滞 后 于 其 他 技 术 ， 正 成 为 其 工 业 生 产 的 瓶 颈 。 因 此 ，必 须 加 强 纳 米 碳 酸 钙 粉 体 的 干 燥 机 理 和 干 燥 理 论 研 究 ， 为 新 型 干 燥 装 置 的 开 发 提供 依 据 和 方 向 ， 进 而 开 发 出 适 用 于 大 规 模 工 业 化 生 产 的 大 型 纳 米 碳 酸 钙 干 燥 设 备 ；要 加 大 新 型 干 燥 技 术 （ 如 共 沸 蒸 馏 干 燥 、 冷 冻 干 燥 等 ） 的 研 发 工 作 力 度 。深圳市千秋钢业有限公司 深圳福田中国有色大厦
