喷雾干燥机常见问题其应用领域

喷雾干燥机是一种可以同时完成干燥和造粒的装备，主要由浆料供应系统、雾化器、干燥塔、热风系统、废气排放和除尘系统、卸料及粉料输送系统等组成。

一、喷雾干燥工作原理

喷雾干燥是利用雾化器将料液分散为细小的雾滴，并在热干燥介质汇总迅速蒸发溶剂形成干粉的过程，一般喷雾干燥分为四个阶段：a料液雾化；b雾群与热干燥介质接触混合；c雾滴的蒸发干燥；d干燥产品与干燥介质分离。

原料液可以是溶液、乳浊液或悬浮液，也可以是熔融液或膏状物等泵可以运输的液体形式，产品是粉状、颗粒状，空心球或团粒状。

二、常见的喷雾干燥机

用喷雾干燥器将稀料液（如含水量在75%-85%以上的溶液）喷成雾滴分散于热气流中，使水分迅速蒸发而得到固体产品，干燥时间一般仅需数秒到数十秒。喷雾器是喷雾干燥的关键部分，主要离心式，压力式及气流式喷雾器。

喷雾干燥系统

1、压力喷雾干燥机

通过2-20MPa的高压将液料（经过过滤的液料）送入压力式雾化器雾化成小液滴，经过雾化后的液滴（表面积大大增加）与热空气充分接触，在10-30秒内迅速完成干燥过程，经分离得到粉体或细小颗粒的成品。

2、离心喷雾干燥机

空气通过过滤器和加热器，进入离心喷雾干燥器顶部的空气分配器，热空气呈螺旋状均匀进入干燥器。料液由料液槽经过滤器由泵送至干燥器顶部的离心雾化器，使料液喷成极小的雾状液滴，料液和热空气并流接触，水分迅速蒸发，在极短时间内干燥成成品，成品由干燥塔底部和旋风分离器排出，废气由风机排出。

3、气流喷雾干燥机

主要是将空气或水蒸气通过高速从喷嘴喷出，靠摩擦力使料液分离成细小雾滴，使其与热空气*接触来形成热交换，整个过程不到半分钟。对粘性较大的物料效果很好，是其他喷雾干燥机*的，而且操作方便。

三、喷雾干燥应用领域

在喷雾干燥的100多年历史中，初始于蛋粉，奶粉，洗涤剂，化妆品等少产品的生产，随着研究的不断深入，现已在多种工业超细粉体及纳米粉体生产中广泛应用，如化学工业里的电池原料，白炭黑；陶瓷工业里的氧化铝；制药领域的药物干燥造粒等。相比于非喷雾干燥的方式，喷雾干燥可有效的减少超细粉的团聚，经喷雾干燥工序可制得球形度高，流动性好、细度高的颗粒以适应特定领域的要求。

下文将对一些相关领域做简单的介绍。

1、喷雾干燥用于特种陶瓷造粒

在陶瓷材料成型烧结之前素坯的成型对制品的性能有着直接影响，粉料的特性对素坯的均匀性及干压成型后的密度影响很大。喷雾造粒技术被广泛用于制备特种陶瓷粉料。通常采用压力喷雾对特陶粉体进行喷雾造粒处理，在合适的工艺条件下，制备出来的粉体化学均匀性好、细度高、流动性好，压实密度高，可适用于特陶粉体的干压成型或等静压成型等成型工艺。

举例：氧化铝的喷雾造粒工艺流程：

氧化铝陶瓷喷雾造粒制备工艺流程图

2、喷雾干燥在锂电正极材料磷酸铁锂的应用

锂电池主要由正极材料、负极材料、电解质、隔膜组成。正极材料在成本及性能上都制约锂离子电池的发展，因而正极材料的研究与开发是推动锂离子电池技术更新的关键。目前国内正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂及三元材料。其中磷酸铁锂具有安全性好，循环寿命长，热稳定性好，原材料来源广泛，价格便宜的优点，但振实密度低和低温导电性差。

磷酸铁锂/C正极材料的简单制备过程：取LiOH和FePO4加入球磨罐加入纯净水，球磨之后加入一定量的碳源，球墨3h后取出浆料打入喷雾干燥机中进行喷雾干燥。在一定的进出口温度下（进200-250℃，出口温度＜100℃）进行喷雾干燥。物料干燥后放在气氛炉*行低温煅烧2h，在高温煅烧6h后得到LiFePO4/C正极材料。

实验表明，喷雾干燥步骤，赋予了烧结前的前驱体材料很好的球形度，粒径在20-20微米。在喷雾干燥条件下，材料的化学组分比较均匀。在煅烧时球形颗粒之间并没有发生固相变化，LiFePO4/C的晶粒生产被限制在一个球形颗粒之间，因此可以得到小的LiFePO4/C晶粒，而细小的晶粒对LiFePO4/C的电性能有利。

3、喷雾干燥用于白炭黑的干燥

沉淀二氧化硅又叫白炭黑，表达式多写为mSiO2·nH2O，是橡胶工业重要的补强原料，因其微观结构和聚集形态和炭黑相似，并在橡胶中有相近的补强性能，故称为白炭黑。白炭黑的生产方法有气相法及沉淀法，气相法产品纯度高，性能好，但生产过程能源消耗大，技术难度大，成本高。

相比之下沉淀法制备白炭黑，技术成熟，操作简单，成本优势大。但在干燥脱水过程中，超细颗粒易发生团聚，影响性能。研究表明，喷雾干燥能够得到颗粒分散均匀、比表面积和吸油值都很高的白炭黑，符合推荐的吸油值和比表面积的配合曲线 ，适用高性能轮胎的补强剂及彩色轮胎的补强剂。

彩色轮胎&黑色轮胎

4、喷雾干燥在药物制剂中的应用

干燥在制药生产中，特别是中药制药生产中具有重要地位。喷雾干燥制备的药剂有如下几个特点：

a.成品均匀度好：喷雾干燥时，药液是在不断的搅拌下喷成雾化分散体，瞬间完成干燥，因此均匀度较好。

b.成品流动性好、疏松性、溶解度较好：喷雾干燥时，水分迅速气化，成品粒度小，流动性好，压片平整；在分剂量包装时，剂量更准确。与水接触时，更易进去颗粒内部，更利于药物溶解。

c、简化生产工艺：喷雾干燥可使浓缩干燥一步完成，此外干燥时间也比较短，利于热敏性药物成品保持药效。

d、生产洁净：采用密闭的喷雾环境，杜绝药物被细菌污染也减少粉尘污染车间。

因此喷雾干燥非常适合中药制药过程中的干燥。中药制品要求洁净度高，因此会装有多个空气净化器。药材喷雾干燥的简单工艺流程：药材→提取→浓缩→喷雾干燥→收集药粉。

中药原料西洋参