中國粉體網訊 噴霧干燥技術是一種常用的造粒方法，它具有可將液態物料直接干燥得到粉粒狀產品的特性，并且干燥過程迅速，生產能力大，所以噴霧干燥技術在制藥、食品、陶瓷、水泥等多個領域有著廣泛應用。
1、噴霧干燥工藝流程
噴霧干燥工藝流程圖（圖1）
噴霧干燥裝置由空氣過濾器、鼓風機、霧化器、加熱器、儲料罐、干燥塔、輸料泵、旋風分離器、排風機等組成。圖1是一個常規的噴霧干燥工藝流程圖，空氣進入過濾器過濾后再經加熱器加熱，然后進入干燥塔。與此同時，液態物料在輸料泵的作用下進入干燥塔，物料被塔中的霧化器霧化成細小的霧滴，霧滴與熱空氣接觸，物料中的水分被蒸發，干燥后的物料沉降在干燥塔底部。一部分細粉和廢氣進入旋風分離器進行分離，細粉從旋風分離器底部排出加以回收，廢氣在排風機的作用下排入大氣中。從整個噴霧干燥過程中可見，霧化器是噴霧干燥流程的核心部件。
2、噴霧干燥技術分類
根據霧化器所采用霧化方法的不同，噴霧干燥技術可分為氣流式、壓力式以及離心式三類。
霧化器工作原理示意圖（圖2）
①采用氣流式霧化器的噴霧干燥稱為氣流式噴霧干燥，氣流式霧化器利用壓縮空氣或水蒸氣來霧化物料。
氣流式霧化器是利用高速氣流（壓縮空氣或蒸汽）與溶液之間的速度差使溶液產生摩擦力和剪切力，并使溶液瞬間形成微小的霧滴，如圖2（A）所示，氣流式霧化器中間為物料通道，外邊緣為氣體通道，氣體流速一般在200-340m/s之間，料液流速一般小于2m/s，在霧化器出口氣相和液相存在著巨大的速度差，從而產生巨大的摩擦力和剪切力，使料液霧化。這種霧化器結構簡單、磨損小、操作彈性大、不易堵塞，適用于高粘度物料的霧化，可以獲得5-30μm的霧滴，適用范圍較廣。
②采用壓力式霧化器的噴霧干燥稱為壓力式噴霧干燥，壓力式霧化器利用高壓泵霧化物料。
壓力式霧化器由液體切向入口、流體旋轉室和噴嘴孔組成，如圖2（B）所示，壓力式霧化器中物料通過高壓泵獲得較大的能量，迫使物料在旋轉室內高速運動并形成環形薄膜，物料在旋轉室邊緣靜壓能減小，動壓能增強并從噴嘴高速噴出形成無數液滴。這種霧化器結構簡單、維修簡便，可以獲得0.4-4μm的霧滴，但不適用于高粘度物料的霧化。
③采用離心式霧化器的噴霧干燥稱為離心式噴霧干燥，離心式霧化器利用高速轉動的圓盤將液態物料霧化。
液態物料進入液體分布器被均勻地送到高速旋轉的霧化器上，在霧化器的離心力作用下，物料在霧化器表面以薄膜的形式伸展，并越來越快地向霧化器的邊緣移動。霧化器上液體的慣性以及液體離開霧化器時與空氣界面的相互摩擦作用使物料分散成微小的霧滴，達到霧化的目的。如圖2（C）所示，一般在噴霧干燥塔內只安裝一只離心式霧化器就可以達到設計目標，霧化能力在6-200t/h范圍內可調，生產調節能力大。
對于鋰電負極材料而言，往往需要通過材料復合手段改善和提高其電化學性能。在有些負極材料制備過程中，噴霧干燥技術能夠得到有效應用并發揮重要作用。
針對各類負極材料的產業化技術與國內外市場狀況，中國粉體網將于9月20-21日在青島舉辦2022先進負極材料技術與產業高峰論壇，旨在為負極材料產業鏈上中下游企業搭建深度交流的平臺，開展產、學、研合作，助推負極材料行業持續健康發展。屆時，青島大學材料科學與工程學院副院長李洪亮教授將作《噴霧干燥技術在硅碳復合負極材料制備中的應用》的報告。對于硅基負極，目前，科研人員在嘗試利用不同的硅和碳的前驅體進行復合，硅前驅體包括SiO2的鎂熱和鋁熱還原以及商業納米硅，而碳源包括生物質、碳納米管、石墨烯等。同時，探索經濟有效的復合方法，以獲得結構和性能穩定且具有成本優勢的硅/碳復合負極材料，也是負極材料研究的努力方向之一。基于此，報告將對利用噴霧干燥技術制備硅/碳復合負極材料方面的科研成果進行介紹。
專家簡介：
李洪亮，博士，教授，2001年畢業于北京大學化學與分子工程學院，獲理學博士學位。2001至2005年分別在以色列Bar-Ilan大學和德國馬普學會炭材料研究所從事博士后研究，現任青島大學材料科學與工程學院副院長，主持包括國家重點研發計劃項目子課題、國家自然科學基金、國家“863”計劃項目課題、山東省自然科學基金等國家和省部級項目11項，參與國家自然科學基金等項目7項，在國內外學術期刊發表論文150余篇，授權國家發明專利5項。以第一獲獎人獲2015年山東省高校優秀科研成果自然科學二等獎。以參與人，獲2018年度山東省科學技術進步獎一等獎。科研興趣領域為鋰離子電池正/負極材料的制備及性能研究。
參考來源：
1、閆丙宏等.噴霧干燥技術及其工業應用分析
2、周鐵樁等.噴霧干燥技術研究進展和展望
3、李云青.基于噴霧干燥技術的金屬摻雜的介孔二氧化硅顆粒的可控制備與催化應用研究
（中國粉體網編輯整理/文正）
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