Керамика

3.1.1 Припрема суспензије

Коришћењем процеса гранулације распршивањем, припрема суспензије је кључна. Садржај чврстих материја, финоћа и флуидност блата директно ће утицати на излаз и величину честица сувог праха.

Пошто је прах ове врсте алуминијумског порцелана неплодан, потребно је додати одговарајућу количину везива како би се побољшале перформансе обликовања бланка. Уобичајено коришћене органске супстанце као што су декстрин, поливинил алкохол, карбоксиметилцелулоза, полистирен итд. У овом експерименту је изабран поливинил алкохол (ПВА), везиво растворљиво у води. Он је осетљивији на влажност околине, а промена влажности околине значајно ће утицати на својства сувог праха.

Поливинил алкохол има много различитих врста, различитих степена хидролизе и степена полимеризације, што ће утицати на процес сушења распршивањем. Његов општи степен хидролизе и степен полимеризације ће утицати на процес сушења распршивањем. Његова доза је обично 0,14 - 0,15 тежинских%. Додавање превише ће узроковати да прах за гранулацију распршивањем формира тврде, суве честице праха, што спречава деформацију честица током пресовања. Ако се карактеристике честица не могу елиминисати током пресовања, ови недостаци ће се складиштити у зеленом телу и неће се моћи елиминисати након печења, што ће утицати на квалитет финалног производа. Премало зелене чврстоће додатка везива повећаће губитке током рада. Експеримент показује да када се дода одговарајућа количина везива, пресек зеленог гребка се посматра под микроскопом. Може се видети да када се притисак повећа са 3 МПа на 6 МПа, пресек се глатко повећава и постоји мали број сферних честица. Када је притисак 9 МПа, пресек је гладак и у основи нема сферних честица, али висок притисак ће довести до стратификације зеленог гредица. ПВА се отвара на око 200 ℃.

Почиње да гори и оцеђује се на око 360 ℃. Да би се растворило органско везиво и навлажиле честице гредице, формира се течни међуслој између честица, побољшала пластичност гредице, смањило трење између честица и трење између материјала и калупа, подстакло повећање густине пресоване гредице и хомогенизацију расподеле притиска, а такође се додаје одговарајућа количина пластификатора, који се најчешће користе као глицерин, етил-оксална киселина итд.

Пошто је везиво органски макромолекуларни полимер, метод додавања везива у суспензију је такође веома важан. Најбоље је додати припремљено везиво у уједначену масу са потребним садржајем чврстих материја. На овај начин се може избећи уношење нерастворених и недиспергованих органских материја у суспензију, а могући дефекти након печења могу се смањити. Када се дода везиво, суспензија се лако ствара млином кугли или мешањем. Ваздух умотан у капљицу је у сувом праху, што чини суве честице шупљим и смањује запреминску густину. Да би се решио овај проблем, могу се додати средства против пене.

Због економских и техничких захтева, потребан је висок садржај чврстих материја. Пошто се производни капацитет сушаре односи на количину воде која испарава на сат, суспензија са високим садржајем чврстих материја значајно ће повећати излаз сувог праха. Када се садржај чврстих материја повећа са 50% на 75%, излаз сушаре ће се повећати за два пута.

Низак садржај чврстих материја је главни разлог за формирање шупљих честица. Током процеса сушења, вода мигрира на површину капљице и носи чврсте честице, што чини унутрашњи део капљице шупљим; ако се око капљице формира еластични филм ниске пропустљивости, због мале брзине испаравања, температура капљице се повећава, а вода испарава из унутрашњег дела, што доводи до испупчења капљице. У оба случаја, облик лоптице ће бити уништен, а произвешће се шупље прстенасте или честице облика јабуке или крушке, што ће смањити флуидност и густину сувог праха. Поред тога, суспензија са високим садржајем чврстих материја може смањити...

У кратком процесу сушења, смањење процеса сушења може смањити количину лепка који се преноси на површину честица заједно са водом, како би се избегло да концентрација везива на површини честице буде већа него у центру, тако да честице имају тврду површину и да се честице не деформишу и не дробе током процеса пресовања и обликовања, чиме се смањује маса обрадка. Стога, да би се добио висококвалитетни суви прах, садржај чврстих материја у суспензији мора се повећати.

Суспензија која се користи за сушење распршивањем треба да има довољну флуидност и што је могуће мање влаге. Ако се вискозност суспензије смањи увођењем више воде, не само да се повећава потрошња енергије за сушење, већ се смањује и густина производа. Стога је неопходно смањити вискозност суспензије уз помоћ коагуланта. Осушена суспензија се састоји од неколико микрона или мањих честица, што се може сматрати колоидним дисперзионим системом. Теорија колоидне стабилности показује да на честице суспензије делују две силе: ван дер Валсова сила (Кулонова сила) и електростатичка сила одбијања. Ако је сила углавном гравитација, доћи ће до агломерације и флокулације. Укупна потенцијална енергија (VT) интеракције између честица повезана је са њиховом удаљеношћу, током које је VT у неком тренутку збир гравитационе енергије VA и одбојне енергије VR. Када VT између честица представља максималну позитивну потенцијалну енергију, то је систем деполимеризације. За дату суспензију, VA је сигурна, тако да је стабилност система оне функције које контролишу VR: површинско наелектрисање честица и дебљина двоструких електричних слојева. Дебљина двослоја је обрнуто пропорционална квадратном корену валентне везе и концентрацији равнотежног јона. Компресија двоструког слоја може смањити потенцијалну баријеру флокулације, тако да је потребно да валентна веза и концентрација равнотежних јона у раствору буду ниске. Најчешће коришћени деемулгатори су HCl, HNO3, NaOH, (CH)3noh (кватернарни амин), GA итд.

Пошто је суспензија керамичког праха алуминијума 95 на бази воде неутрална и алкална, многи коагуланти који имају добар ефекат разблаживања других керамичких суспензија губе своју функцију. Стога је веома тешко припремити суспензију са високим садржајем чврстих материја и добром флуидношћу. Неплодна суспензија алуминијума, која припада амфотерном оксиду, има различите процесе дисоцијације у киселим или алкалним срединама и формира статус дисоцијације различитог састава и структуре мицела. pH вредност суспензије ће директно утицати на степен дисоцијације и адсорпције, што резултира променом ζ потенцијала и одговарајућом флокулацијом или дисоцијацијом.

Алумина суспензија има максималну вредност позитивног и негативног ζ потенцијала у киселој или алкалној средини. У овом тренутку, вискозитет суспензије је у најнижој вредности стања декоагулације, док када је суспензија у неутралном стању, њен вискозитет се повећава и долази до флокулације. Утврђено је да се флуидност суспензије значајно побољшава, а вискозитет суспензије смањује додавањем одговарајућег деемулгатора, тако да је њена вредност вискозитета блиска вискозитету воде. Флуидност воде мерена једноставним вискозиметром је 3 секунде / 100 мл, а флуидност суспензије је 4 секунде / 100 мл. Вискозитет суспензије се смањује, тако да се садржај чврстих материја у суспензији може повећати на 60%, и може се формирати стабилно паковање. Како се производни капацитет сушаре односи на испаравање воде на сат, тако се односи и на суспензију.

3.1.2 Контрола главних параметара у процесу сушења распршивањем

Проток ваздуха у торњу за сушење утиче на време сушења, време задржавања, преосталу воду и лепљење капљица на зидове. У овом експерименту, процес мешања капљица са ваздухом је мешовити ток, односно врући гас улази у торњ за сушење одозго, а млазница за распршивање је постављена на дну торња за сушење, формирајући фонтански млаз, а капљица је парабола, тако да се капљица меша са ваздухом у супротном смеру, и када капљица достигне врх хода, постаје низводни ток и прска се у конусни облик. Чим капљица уђе у торњ за сушење, ускоро ће достићи максималну брзину сушења и ући у фазу сушења константном брзином. Дужина фазе сушења константном брзином зависи од садржаја влаге у капљици, вискозности блата, температуре и влажности сувог ваздуха. Гранична тачка C од фазе сушења константном брзином до фазе брзог сушења назива се критична тачка. У овом тренутку, површина капљице више не може да одржи засићено стање миграцијом воде. Са смањењем брзине испаравања, температура капљица се повећава, а површина капљица у тачки D је засићена, формирајући слој тврде љуске. Испаравање се помера у унутрашњост, а брзина сушења наставља да опада. Даље уклањање воде повезано је са пропустљивошћу влаге тврде љуске. Стога је неопходно контролисати разумне параметре рада.

Садржај влаге у сувом праху углавном се одређује излазном температуром распршивача. Садржај влаге утиче на густину и флуидност сувог праха и одређује квалитет пресованог дела. ПВА је осетљив на влажност. Под различитим условима садржаја влаге, иста количина ПВА може проузроковати различиту тврдоћу површинског слоја честица сувог праха, што доводи до флуктуација притиска и нестабилности квалитета производње током процеса пресовања. Стога, излазна температура треба да буде строго контролисана како би се осигурао садржај влаге у сувом праху. Генерално, излазна температура треба да буде контролисана на 110 ℃, а улазна температура треба да се прилагоди у складу са тим. Улазна температура не сме бити већа од 400 ℃, генерално се контролише на око 380 ℃. Ако је улазна температура превисока, температура врућег ваздуха на врху торња ће се прегрејати. Када капљице магле достигну највишу тачку и наиђу на прегрејани ваздух, за керамички прах који садржи везиво, ефекат везива ће бити смањен, а на крају ће бити погођене и перформансе пресовања сувог праха. Друго, ако је улазна температура превисока, то ће такође бити погођено, а облога грејача ће отпасти и ући у торањ за сушење са врућим ваздухом, загађујући суви прах. Под условом да су улазна и излазна температура у основи одређене, излазна температура се такође може подесити притиском пумпе за напајање, разликом притиска циклонског сепаратора, садржајем чврстих материја у суспензији и другим факторима.

Разлика притиска циклонског сепаратора. Разлика притиска циклонског сепаратора је велика, што ће повећати излазну температуру, повећати сакупљање финих честица и смањити принос сушаре.

3.1.3 Особине праха сушеног распршивањем

Флуидност и густина паковања праха алуминијумске керамике припремљеног методом сушења распршивањем су генерално боље од оних припремљених уобичајеним поступком. Прах ручне гранулације не може да протиче кроз уређај за детекцију без вибрација, а прах гранулације распршивањем то може у потпуности. Позивајући се на ASTM стандард за испитивање флуидности и густине металног праха, мерене су густина и флуидност честица добијених сушењем распршивањем под различитим условима садржаја воде. Видети Табелу 1.