“這批粉料流動(dòng)性不好，是什么原因？”老板問。
“可能是造粒沒做好吧。”一個(gè)被逮住，接受提問的技術(shù)人員抓了抓腦袋。
“有道理，那具體是什么影響到造粒了”
“啊，這...我就不太清楚了”
“嗯？”老板的眼神突然犀利了起來。
——《第二天，我因?yàn)樽竽_先邁入廠房而被開除》
一
以上在現(xiàn)實(shí)肯定不會(huì)發(fā)生，畢竟懂技術(shù)，肯關(guān)注技術(shù)的老板不會(huì)這么枯燥且乏味。就像親自翻墻，偷拍敵情的某電機(jī)董事長，真得說一句敬業(yè)且魔幻。而在以技術(shù)工藝作為導(dǎo)向的粉體行業(yè)，做大做強(qiáng)的那些企業(yè)老板們，也能稱上半個(gè)技術(shù)專家。
但是知易行難，不可否認(rèn)的是，對(duì)于粉體造粒，多數(shù)人未必專精。老板一知半解足夠，相關(guān)技術(shù)人員總要盡可能的了解。至少，多了解點(diǎn)，總沒壞處吧。
造粒就是通過在較細(xì)的粉體中加入一定量的塑化劑，制成粒度較大、具有一定假顆粒度級(jí)配并且流動(dòng)性好的球體。這個(gè)球體叫做團(tuán)粒，它的質(zhì)量能夠十分顯著的影響后續(xù)的成型和燒結(jié)。
比較常用的方法有以下幾種：（1）一般造粒法；（2）加壓造粒法；（3）噴霧造粒法；（4）凍結(jié)干燥法。
噴霧造粒法在其中比較特別，這種方法的產(chǎn)量很大，特別適合工業(yè)化生產(chǎn)。
噴霧造粒(SprayDrying，又稱噴霧干燥)是通過機(jī)械作用，將需干燥的物料進(jìn)行流態(tài)化處理，分散成很細(xì)的像霧一樣的微粒，與熱空氣接觸的瞬間將大部分水分除去，使物料中的固體物質(zhì)干燥成形狀規(guī)則的球狀粉粒。
從19世紀(jì)50年代開始，人們把噴霧造粒工藝應(yīng)用在陶瓷工業(yè)中，用來生產(chǎn)墻、地磚的粉料，直到80年代中期，才開始在氧化鋯、氮化硅、氧化鋁、鐵氧體等特種陶瓷的制備中應(yīng)用。
在特種陶瓷生產(chǎn)中應(yīng)用噴霧造粒工藝，可以避免各組份的再團(tuán)聚和沉降分離，保持了料漿原有的均勻性。
同時(shí)料漿霧化均勻，干燥速度快，料液經(jīng)霧化后表面積大大增加，得到的產(chǎn)品為球狀顆粒，粒度分布均勻，流動(dòng)性好。
二
噴霧造粒工藝的過程包括漿料霧化成液滴、液滴與熱氣體接觸、溶劑蒸發(fā)形成顆粒、干燥顆粒與介質(zhì)分離四部分。其中的前三個(gè)工藝對(duì)造粒粉體的性能影響較大。
1.噴入漿料霧化成液滴狀
霧化的主要目的是使料漿產(chǎn)生大量的小液滴，比表面積大大增加，液滴的大小決定最終顆粒的尺寸，控制顆粒的尺寸最終在于控制液滴的尺寸。
常見方式為：氣流式噴嘴霧化(動(dòng)力能)、壓力式噴嘴霧化(壓力能)、離心式霧化(離心能)。
2.液滴與熱氣體混合
干燥室內(nèi)的氣體流動(dòng)方式對(duì)液滴在干燥室內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間、干燥時(shí)間、干燥程度和粘壁程度有很大的影響。
根據(jù)液滴和干燥氣體在干燥室中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式，可將液滴、氣體混合方式分為順流式(co-current)、逆流式(counter-current)和混流式(mixed-flow)。
3.液滴的干燥
而液滴和熱氣體的混合過程主要是由氣體在干燥室中的流動(dòng)方式影響的。液滴的液相的過程如下圖所示。
液滴進(jìn)入干燥室后會(huì)蒸發(fā)速度會(huì)很快提高至最大，保持這個(gè)速度的一段時(shí)間后，開始減速，而此時(shí)液滴的溫度會(huì)提高，表面會(huì)形成固體殼層，顆粒中的液體會(huì)穿透這個(gè)殼層干燥，形成干燥的顆粒。
三
噴霧造粒的工藝比較復(fù)雜，首先要確定配制漿料的參數(shù)，其次要設(shè)定造粒過程中的參數(shù)。
配制漿料時(shí)需要考慮的因素有溶劑的種類，粘結(jié)劑的種類和加入量，增塑劑的種類和加入量，以及漿料的固相含量。
首先講溶劑，噴霧造粒的溶劑可以選擇水或者酒精。
水的優(yōu)勢(shì)在于成本低并且噴霧造粒時(shí)的安全性高。但水是極性分子，作為溶劑可能會(huì)加劇粉體的團(tuán)聚。另外，以水為溶劑時(shí)，噴霧造粒的溫度較高，漿料中的有機(jī)物不能很好的保留，得到的顆粒可能會(huì)比較硬，且球形不佳。
那用酒精能克服這些困難嗎？答案是能！目前，有研究嘗試使用酒精作為溶劑配置噴霧造粒的漿料。
其優(yōu)勢(shì)在于可以使?jié){料中的粉體更好的分散，并且大大降低噴霧造粒的溫度，能夠使造粒得到的粉體球形更佳，且結(jié)構(gòu)疏松，利于后期的成型和燒結(jié)。
但酒精比水貴多了，在控制成本為工作要點(diǎn)的企業(yè)看來，這一點(diǎn)可太致命了。并且酒精還有另一個(gè)顯而易見的缺點(diǎn)，它能爆炸。如果不能很好的控制造粒時(shí)的溫度，酒精蒸汽就可能引起爆炸，所以在操作時(shí)需要格外小心。
噴霧造粒中的粘結(jié)劑和增塑劑的選擇也十分重要。
其中粘結(jié)劑是噴霧造粒中最重要的成分，因?yàn)檎辰Y(jié)劑能夠決定造粒粉體的流動(dòng)性，體積密度以及成型和燒結(jié)性能。
合適的粘結(jié)劑能夠在加入量非常小的情況下，幫助粉體形成顆粒。另外，好的粘結(jié)劑能夠避免在噴霧造粒的過程中從顆粒的內(nèi)部轉(zhuǎn)移到表面，形成一層硬殼。這個(gè)硬殼可不是好東西，它會(huì)使顆粒在成型的過程中不完全被壓碎，從而在坯體中形成大尺寸的缺陷，嚴(yán)重影響到最終燒結(jié)體的各項(xiàng)性能。
因?yàn)檫@些缺點(diǎn)，粘結(jié)劑我也不能用了？你的問題，早就有人想到了，增塑劑就是解決辦法。
如果只在漿料中加入粘結(jié)劑會(huì)比較容易形成較硬的顆粒，而如果在其中加入結(jié)構(gòu)與粘結(jié)劑相似的增塑劑就能夠很好的解決這個(gè)問題。
增塑劑的分子能夠進(jìn)入粘結(jié)劑的分子結(jié)構(gòu)中，并且分散在粘結(jié)劑的大分子之間。這能夠使分子鏈較長的粘結(jié)劑分子排列較為疏松，并且彼此之間的作用力減弱，從而使粘結(jié)劑的分子變軟，造粒形成的顆粒硬度也有所降低。
至于在噴霧造粒過程中的進(jìn)料口溫度，出料口溫度，進(jìn)料速度等參數(shù)。以得到大小比較均勻，并且球形好的顆粒為目的，在實(shí)驗(yàn)過程中調(diào)整到合理數(shù)值，在映射到生產(chǎn)流程上。
然后還要考慮漿料的固相含量，漿料的固相含量是根據(jù)配置過程中漿料流動(dòng)性較佳時(shí)的上限確定。
這后面幾點(diǎn)都需要實(shí)際情況實(shí)際考量，沒有一成不變的規(guī)則，只有技術(shù)人員合乎標(biāo)準(zhǔn)與經(jīng)驗(yàn)的準(zhǔn)確試驗(yàn)與操作。任重道遠(yuǎn)，就是這樣了。
參考來源
梁玥.氧化鋯粉體的表面改性處理
王紅兵.噴霧造粒制備ZrO2(Y2O3)/A12O3粉體及ZTA性能研究
潘曉.噴霧造粒干燥機(jī)的使用與日常維護(hù)
中國粉體網(wǎng)訊
