高岭土项目中的干燥技术创新

（查建军  常州市武进明星干燥设备有限公司， 常州 213004）

摘 要  详细介绍了高岭土项目中的干燥技术创新，LPG 离心干燥机的革新， 突破了传统的生产工艺。通过干燥的原理、 特性及过程分析， 说明LPG 离心干燥机在高岭土干燥中的优异性能。

关键词 LPG 离心干燥机  高岭土  液滴  喷雾干燥  技术创新

高岭土造纸级产品需具有严格的粒度分布和较高的白度， 所以加工工序比较复杂。干燥在其生产过程中， 是最后的关键工序。改进干燥设备， 强化干燥过程和干燥设备的大型化、 系列化、 自动化已势在必行。常州市武进明星干燥设备有限公司总结了多年的经验， 摸索出一套行之有效的解决高岭土干燥过程中一些关键技术的办法， 从热风炉、 雾化器、 干

燥塔、 除尘器到电控等可全套供应。研发的 LPG 系列高速离心喷雾干燥机和 YPG 压力干燥机， 提高了热容量系数和蒸发强度， 还解决了生产废气中的微粒回收和烟气中SO2 回收等问题。

1 LPG离心喷雾干燥机

1.1  工作原理  LPG 喷雾干燥机将高岭土浆料在热风中喷成雾状液滴， 在液滴下落过程中， 水分被蒸发而成为粉末状或颗粒状的产品。在干燥塔顶部导入热风， 同时将料浆泵送至塔顶， 经过雾化器喷成雾状的液滴， 这些液滴群的比表面积很大， 与高温热风接触后水分迅速蒸发， 在极短的时间内便成为干燥产品， 从干燥塔底部排出。液滴与热风接触后， 热风温度显著降低， 湿度增大， 它作为废气由排风机抽出。废气中夹带的微粉， 用分

离装置回收。高岭土物料干燥过程， 分等速阶段和减速阶段两个部分进行。等速阶段， 水分蒸发在高岭土液滴表面发生， 蒸发速度由蒸汽通过周围气膜的扩散速度控制。 主要的推动力是周围热风和液滴的温度差，温度差越大蒸发速度越快， 水分通过颗粒的扩散速度大于蒸发速度。当扩散速度降低而不能再维持颗度大于蒸发速度。当扩散速度降低而不能再维持颗粒表面的饱和时， 蒸发速度开始减慢， 干燥进入减速阶段。此时， 颗粒温度开始上升， 干燥结束时， 高岭土物料的温度接近于周围空气的温度。

1.2  特点 

本机在高岭土产品干燥中， 具有很多特点：

①     干燥速度迅速。高岭土料液经离心喷雾后， 表面积大幅增加， 在高温气流中， 瞬间就可蒸发95%~98% 水分， 完成干燥时间仅需几秒钟。达到了产品质量要求， 同时也节省了时间和费用。

②     采用并流型喷雾干燥形式， 能使液滴与热风同方向流动。虽然热风的温度较高， 但由于热风进入干燥室内与喷雾液滴接触， 室温急降， 不致使干燥物料受热过度。

③ 由于干燥过程在瞬间完成， 颗粒基本上能保持液滴近似的球状， 产品具有良好的分散性、 流动性和溶解性。
④ 生产过程简化， 操作控制方便。喷雾干燥通常用于湿含量 40%~60% 的浆料， 特殊物料即使含湿量高达 90%， 同样能一次干燥成粉状产品。产品干燥后， 不再进行粉碎和筛选， 简化了生产工艺流程， 提高了产品的纯度。 对于产品的粒径、 松密度、水分， 在一定范围内， 可改变操作条件下进行有效控水分， 在一定范围内， 可改变操作条件下进行有效控制。
⑤为使物料不受污染和延长设备寿命， 凡与物料接触部分， 均采用1Cr18Ni9Ti的不锈钢材料制作；为使操作方便， 控制系统采用一体化操作， 即在控制柜安装各部件的指示装置和启闭装置。现我公司已创新生产了 6000kg/h 蒸发量的大型干燥机， 替代国

外进口设备， 其性能已达到国际先进水平。

1.3　技术参数　见表 1。

表1　LPG喷雾干燥机的技术参数

2 高岭土液滴的干燥特性及过程解析

高岭土产品生产过程中的干燥， 可归属于可溶性固体液滴的蒸发干燥类中。LPG 喷雾干燥机在干燥过程中， 液滴在气流中运动的大部分时间内， 其相对速度一般都很低， 即使初速度很高， 但由于液滴很小， 其雷诺数 Re 值一般都是很低的， 约在 10-1~102

范围以内。小于 50µm的液滴， 虽以 100~150m/s 的相对速度运动， 该值也不超过 200。当液滴速度很快地衰减到与气流速度相等时， 液滴便在Stokes 所描述的范围内运动， 该值小于 2。因此， 以边界层理论为基础的、 在静止空气中的液滴蒸发理论， 可用于喷雾干燥条件中。据资料介绍，液滴直径为500µm时，在 300℃的热风中完全干燥时间约需 4.6s；而直径 100µm、热风温度为150℃以上时，其完全干燥时间在1s 以内。高岭土液滴中含有溶质，在干燥过程中情况比较复杂。在等速阶段，液滴中的内部水分能迅速扩散到液滴表面蒸发汽化。当液滴表面转化为固体时，蒸发速度减慢，干燥进入减速阶段。在液滴表面形成一层硬化的表层外壳后，残留在内部的水分将产生一定的气压，当气压增大造成表层外壳爆裂形成穿孔时，产品呈多孔性疏松状态。因此，该过程要比纯液滴蒸发干燥时间长得多，约为10~15s。从上分析可知，含有可溶性溶质的高岭土液滴干燥的时间，等于等速和减速两个阶段干燥时间的总和，主要与初始液滴直径和临界湿含量有关。由于高岭土料浆中有溶解盐的存在而引起蒸气压的降低程度，将随每个液滴大小而不同，固相的生成也因液滴大小而有先后，因而水分传递的阻力也随之而有区别。在料浆喷雾干燥过程中，由于原浆浓度的差异，其特性也各不相同。LPG 喷雾干燥机利用高效先进的雾化器技术和布风技术，自动进行调整，以适应不同浓度的料浆。各种型号 LPG 喷雾干燥机的工况曲线图，见图 1。

图1 LPG喷雾干燥机工况曲线图

3  结语    

高岭土产品具有广泛的应用前景，因此，大型喷雾干燥机在高岭土产品加工中也必将获得广泛应用。

典型用户：

1、兖矿集团广西北海高岭土有限公司  年产10万吨高岭土喷雾干燥设备 3台套（蒸发量4500kg，3000kg，2000kg）配套本厂自产热风炉 3台套，供热量：400万大卡,300万大卡，200万大卡

2、淮北矿务局下属企业  淮北金岩高岭土有限公司  年产1万吨高岭土喷雾干燥设备 LPG2000型

3、茂名新丽高岭土有限公司  年产1万吨高岭土喷雾干燥机

4、云南云天化集团下属企业去南临沧博尚高岭土有限公司 年产3万吨高岭土喷雾干燥设备，配直接式燃煤热风炉