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喷雾干燥机制备金属氧化物需要注意的问题

返回列表 浏览:11 日期:2025-05-30

使用喷雾干燥机制备金属氧化物时,需特别注意设备磨损(如划伤不锈钢旋风干燥器)和物料染色等问题。

以下是具体注意事项、可能原因及解决方案: 

设备划伤(以不锈钢旋风干燥器为例) 

主要原因 物料硬度高:金属氧化物(如氧化铝、氧化锆等)硬度高(莫氏硬度 6-9),干燥后颗粒在高速气流中形成 “固体磨料”,冲刷旋风干燥器内壁,导致不锈钢表面产生划痕、磨损。 气流速度不当:旋风分离器内气流速度过高(超过设计阈值),加剧颗粒对壁面的冲击和切削作用。 设备材质或工艺缺陷:不锈钢内壁粗糙度高、焊接处存在毛刺,或未进行表面硬化处理(如镀层、氮化),抗磨损能力不足。 异物混入:物料中夹杂硬质颗粒(如金属碎屑、未破碎的团聚体),随气流高速撞击设备内壁。

解决方案 旋风干燥器内壁改用耐磨不锈钢(如 316L + 表面硬化处理)或复合材料(如内衬碳化钨、陶瓷涂层)。 - 采用堆焊耐磨层(如钴基合金)或喷涂陶瓷涂层(如氧化铝、氧化锆)增强表面硬度。 结构优化 - 降低旋风分离器的气流速度(控制在 15-25 m/s 合理范围),减少颗粒冲击动能。 - 设计渐扩式出口或导流叶片,引导颗粒平缓运动,避免湍流加剧磨损。 物料预处理 - 原料研磨至均匀细粒度(如 D50<10 μm),减少大颗粒对设备的冲击。 - 增加除杂工序(如磁选、筛分),去除硬质异物。 运行参数调整 - 控制进料浓度和喷雾压力,避免干燥后颗粒过大(建议粒径 20-100 μm)。 - 定期清理设备内壁,避免物料残留硬化后形成 “磨料层”。 定期维护 - 建立设备磨损监测机制,使用超声波测厚仪检测内壁厚度,及时更换磨损严重部件。 - 对焊接缝、拐角等易磨损部位进行定期抛光处理。 

物料染色(金属氧化物被污染变色) 

主要原因 设备材质溶出:不锈钢内壁在酸性 / 碱性物料或高温环境下发生腐蚀,金属离子(如 Fe²+、Cr³+)溶出并混入产品,导致染色(如铁污染使白色氧化物泛黄)。 交叉污染:设备清洗不彻底,残留其他批次物料(尤其是带色物质,如氧化铁、氧化钴),或润滑油、密封材料碎屑混入。 热分解或化学反应:某些金属氧化物(如氧化亚铁)在干燥过程中与空气中的氧气、水蒸气反应,导致颜色变化(如 FeO 氧化为 Fe₂O₃,颜色由黑变红)。 喷雾介质污染:使用压缩空气干燥时,空气中的油、水或粉尘杂质随气流进入干燥塔,污染物料。 2. 解决方案 问题类型 具体措施 材质防腐处理 - 选用耐腐蚀不锈钢(如 316L、904L)或钛合金材质,避免与酸 / 碱性物料直接接触。 - 内壁进行钝化处理(如硝酸钝化),形成致密氧化膜阻隔金属离子溶出。 清洁与隔离 - 每次生产后用去离子水 + 中性清洗剂彻底清洗设备,必要时用超声波清洗死角。 - 采用惰性气体保护干燥(如氮气),隔绝氧气防止物料氧化,同时使用过滤精度≥0.1 μm 的气体过滤器。 工艺优化 - 控制干燥温度在物料稳定范围内(如氧化亚铁需在惰性气氛中低温干燥)。 - 对易染色物料(如白色氧化铝),单独使用专用设备生产,避免交叉污染。 密封与润滑管理 - 采用无油润滑压缩机提供干燥空气,密封件选用 ** 聚四氟乙烯(PTFE)** 等惰性材料,防止润滑油泄漏。 - 定期检查设备密封性能,避免外界杂质吸入。 

其他通用注意事项 

静电控制:金属氧化物颗粒易产生静电,吸附在设备内壁导致残留或污染。可通过接地处理、增加空气湿度(50%-60% RH)或使用抗静电添加剂(如微量表面活性剂)解决。 热稳定性:部分金属氧化物(如氢氧化铝脱水为氧化铝)在高温下易相变,需精确控制进风温度(如设定为 300-350℃),避免过热导致晶型改变或颜色异常。 环保与安全:干燥过程中可能产生粉尘爆炸(如铝粉、镁粉等),需配置防爆装置(如泄爆片),并控制氧含量<10%(体积分数)。 

那艾仪器典型案例分析 

1:氧化铝干燥划伤不锈钢旋风器 原因:氧化铝颗粒硬度高(莫氏硬度 9),气流速度达 30 m/s,导致内壁年磨损量>1 mm。 解决:内壁喷涂氧化锆陶瓷涂层(厚度 0.3 mm,硬度 HV1200),磨损量降至 0.1 mm / 年以下。 

2:氧化亚铁干燥后变红 原因:干燥过程中接触空气,FeO 氧化为 Fe₂O₃。 解决:改用氮气循环干燥系统,氧含量控制在 0.5% 以下,产品保持黑色。 通过以上措施可有效减少喷雾干燥过程中设备划伤和物料染色问题,具体方案需根据金属氧化物种类(如氧化性、酸碱性)、产品纯度要求及设备工况综合设计。

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