多品種氧化鋁有別于冶煉級(jí)氧化鋁，它在晶形結(jié)構(gòu),、化學(xué)成分,、外觀形狀、粒度分布等方面具有特色,，因而有特殊物理化學(xué)性能,，在多品種氧化鋁如催化劑用氫氧化鋁，阻燃劑用氫氧化鋁,，活性氧化鋁等產(chǎn)品的干燥工藝過程滿足工藝要求,，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少作業(yè)環(huán)節(jié),，節(jié)能降耗的重要過程,，適應(yīng)這些特點(diǎn)的干燥設(shè)備的應(yīng)用是人們所關(guān)心的重要課題。 
  東北大學(xué)遼寧東大粉體工程技術(shù)有限公司,，一九九○年在吸收借鑒國外設(shè)備及工藝基礎(chǔ)上,，設(shè)計(jì)生產(chǎn)出適合國情，具有技術(shù)特點(diǎn)的閃蒸干燥設(shè)備,，已形成專業(yè)化系列化產(chǎn)品,，在化工、建材,、冶金等領(lǐng)域形成工業(yè)化規(guī)模應(yīng)用,，對(duì)多品種氧化鋁的干燥已取得成功的經(jīng)驗(yàn)和較完善的工藝配套系統(tǒng)。本文對(duì)旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)干燥過程作一介紹,，以期有助于對(duì)多品種氧化鋁干燥上的選擇與應(yīng)用,。 
  
1. 顆粒物料干燥過程的機(jī)理 
  顆粒物料進(jìn)入干燥機(jī)后，熱氣流首先將熱量傳給顆粒表面,，水分立即蒸發(fā),，并向外界擴(kuò)散,。表面水分的蒸發(fā)，引起顆粒表面和內(nèi)部的水分差,，水分將從顆粒內(nèi)部不斷地?cái)U(kuò)散到表面,，再由表面向外界蒸發(fā)，此過程循環(huán)往復(fù),，^后達(dá)到整個(gè)顆粒的干燥,。 
1.1 升速干燥階段 
  顆粒置于溫度較高而相對(duì)濕度小于100％的傳熱介質(zhì)中，在較短時(shí)間內(nèi),，表面被加熱到干燥介質(zhì)濕球溫度,，水分蒸發(fā)的速度增長(zhǎng)很快，顆粒吸收的熱量和蒸發(fā)水分耗去的熱量相等,，達(dá)到平衡,。此階段時(shí)間很短，排出水量不大,，之后進(jìn)入等速階段,。 
  
1.2 等速干燥階段 
  在此階段，顆粒表面蒸發(fā)的水分,，由其內(nèi)部向表面源源不斷地補(bǔ)充,，因而顆粒表面總是保持潤(rùn)濕狀態(tài)。此時(shí)干燥速度保持不變,，顆粒表面溫度亦保持不變,。該階段水分的蒸發(fā)，理論上可按外擴(kuò)散（蒸發(fā)）公式及傳熱公式計(jì)算干燥速度： 
         I外 ＝ M /（t·F）＝ a〔η（t濕球－t表）〕,，kg/m2h 
  由上式可看出,，蒸發(fā)速度（干燥速度）與顆粒表面和周圍介質(zhì)水蒸氣濃度及溫度差有關(guān)。其差愈大,，干燥速度也愈大,。另外，干燥速度還與顆粒表面的空氣速度有關(guān),。顆粒表面總有一層不易流動(dòng)的空氣膜,，它的厚度減小有利于水份蒸發(fā)和熱交換,。因而增大顆粒表面氣流的速度,，使空氣膜減薄，可顯著提高干燥速度,。 
1.3 降速干燥階段 
  此階段蒸發(fā)速度和熱量的消耗大為降低,，顆粒表面溫度高于介質(zhì)的濕球溫度并逐漸升高，與載熱體之間溫差減小,，直至接近或相同,。 
1.4 平衡階段 
  此時(shí)顆粒表面水分吸濕和蒸發(fā)達(dá)到平衡,，干燥速度為零。 
  顆粒中的水分亦即干燥^終水分,，通常不應(yīng)低于儲(chǔ)存時(shí)的平衡水分,。旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)由于干燥后物料粒度顆粒粒度很小，物料在干燥筒內(nèi)停留時(shí)間極短,，通常在1～3s,。因此，顆粒的干燥處于等速干燥階段,，其表面的溫度就是干燥介質(zhì)的濕球溫度,。采用旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥設(shè)備，物料的粒度均勻,，表面無開裂,、變形和過熱，有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量,。 
  
2. 旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)內(nèi)顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及干燥過程 
  旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)的工作原理,，主機(jī)    干燥筒的示意圖，見圖1,。 
  圖1  干燥筒體示意圖 
  熱氣流從筒下部沿筒壁切線方向進(jìn)入筒內(nèi),，在筒內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)上升，與濕物料相遇后,，旋轉(zhuǎn)葉片將物料粉碎,，熱氣流將物料加熱，吹散,。細(xì)顆粒物料的水份分被蒸發(fā)并隨熱氣流螺旋上升,，從排風(fēng)口排出，經(jīng)分離裝置分離后形成干品,。粗顆粒物料螺旋上升一段高度后,，由于其懸浮速度小于干燥機(jī)的操作速度，因此將停止上升并滑落,，經(jīng)粉碎變成細(xì)顆粒,，被熱風(fēng)吹散后再重復(fù)上述過程。干燥機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)葉片的獨(dú)特設(shè)計(jì)及布置,，有利于物料的快速碎散和干燥,，分級(jí)環(huán)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，可保證產(chǎn)品的^終含水量和顆粒粒度,。 
  干燥機(jī)中的熱交換,，主要表現(xiàn)為氣流和顆粒、筒壁與顆粒的兩種熱交換,。 
  如前所述,，干燥過程的實(shí)質(zhì)是水分的擴(kuò)散過程,，是靠外擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散進(jìn)行的。 
  水分子移動(dòng)依其動(dòng)力的不同,，可分為濕傳導(dǎo)和濕熱傳導(dǎo),。 
2.1 濕傳導(dǎo) 
  干燥過程中，由于表面水分的蒸發(fā),，顆粒表面水分與內(nèi)部水分形成濃度差,，因而在顆粒半徑方向有一個(gè)水分梯度，引起水分由內(nèi)部向表面移動(dòng),。這種擴(kuò)散、傳導(dǎo)是由水分差引起的,。 
2.2 濕熱傳導(dǎo) 
  由于顆粒表面水分蒸發(fā)時(shí)需要吸收熱量,，造成顆粒內(nèi)部與表面的溫度差，即在半徑方向存在一個(gè)溫度差    溫度梯度,。由此引起的水分移動(dòng)稱濕熱傳導(dǎo),。 
在用于熱空氣干燥時(shí)，濕擴(kuò)散由顆粒內(nèi)部向外部表面進(jìn)行,。同時(shí),，由于顆粒表面溫度往往高于其內(nèi)部溫度，熱擴(kuò)散則使水分由顆粒表面向內(nèi)部移動(dòng),。因此,，可以看作熱擴(kuò)散阻礙濕擴(kuò)散的進(jìn)行，降低了干燥速度,。 
  旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)由高速熱氣流沿切線方向給入筒體,，由于筒體內(nèi)的螺旋運(yùn)動(dòng)，一方面降低顆粒周圍的介質(zhì)溫度,，同時(shí)增加了周圍介質(zhì)流速和溫度,，提高了外擴(kuò)散的速度，另一方面高溫氣流高速?zèng)_擊位于筒體下部的顆粒聚集體（ 溫度較高的料團(tuán)）,，加之筒體內(nèi)攪拌葉片的作用,，使聚集體碎散，粒度變小,，內(nèi)部毛細(xì)管的長(zhǎng)度也因之減小,，強(qiáng)化了內(nèi)擴(kuò)散的效果，降低其阻力,。該過程的反復(fù),，消除了物料結(jié)塊,，強(qiáng)化了顆粒水分的蒸發(fā),。 
  顆粒和熱氣流的流動(dòng)方式,，在筒體下部既有對(duì)流，也有順流（并流）,。對(duì)粗粒聚集體更是對(duì)流和順流反復(fù)換熱,。對(duì)于細(xì)粒物料，上述過程則隨熱氣流同程進(jìn)行,，因而干燥過程可瞬間完成,。對(duì)于粗聚集體的干燥，實(shí)際上是采用高溫低濕的熱空氣進(jìn)行,。這些粗聚集體主要是由水份分子吸附,，充填于顆粒空隙之間,，采用高溫低濕的條件,，使整個(gè)聚集體的熱傳導(dǎo)緩慢，造成局部應(yīng)力集中而使其干裂,、碎散,，加速干燥過程，提高熱效率,。 
  
3. 閃蒸干燥機(jī)的工藝流程 
  旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)屬連續(xù)工作的干燥設(shè)備,，由主機(jī)和螺旋給料機(jī)構(gòu)組成,，并分別由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng),。 
  旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥系統(tǒng)，除主機(jī)外還必須具備：供熱部分,，供氣部分,，成品收集部分。一般此三部分中供熱多采用燃煤,、燃油,、燃?xì)獾臒犸L(fēng)爐或采用電力,、蒸汽換熱器,；供氣系統(tǒng)則由離心式通風(fēng)機(jī)及其管路、閥等組成,；成品收集部分則由旋風(fēng)分離器和袋式過濾器等組成。由主機(jī)與上述各種配套設(shè)備組成的旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)系統(tǒng)工藝流程如圖2所示,。 
  
高效節(jié)能熱風(fēng)爐 
鼓風(fēng)機(jī) 
電,、氣換熱器 
大氣 
                                        或 
旋風(fēng)分離器 
成品 
含濕物料 
成品 
旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī) 
上料機(jī) 
引風(fēng)機(jī) 
過濾器 
乏氣 
  
  圖2  旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥系統(tǒng)工藝流程 
  上述系統(tǒng)配置是閃蒸干燥機(jī)系統(tǒng)的基本配置,，對(duì)特殊物料應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整,，以適應(yīng)不同物料干燥的要求,。 
  
4. 多品種氧化鋁干燥的工藝性及參數(shù)選擇 
  多品種氧化鋁的干燥習(xí)慣采用的干燥方式為箱式,、帶式或回轉(zhuǎn)滾筒干燥,，這些干燥物料多處于靜態(tài)或半動(dòng)態(tài)干燥過程，干燥時(shí)間長(zhǎng),，能耗高,，且干燥后的物料還需進(jìn)行粉碎、分級(jí)過程,，造成產(chǎn)品質(zhì)量低,，能耗高，產(chǎn)品浪費(fèi)嚴(yán)重,，形成粉塵環(huán)境污染,，閃蒸干燥機(jī)是全動(dòng)態(tài)干燥方式。高含濕物料進(jìn)入干燥機(jī)內(nèi)經(jīng)過幾秒鐘的瞬間即干燥成粉,，完成干燥,、分散、分級(jí)過程,，干燥熱介質(zhì)與被干燥物料是在^大比表面積傳熱狀態(tài)下進(jìn)行表現(xiàn)出瞬間傳熱干燥特點(diǎn),，使能源利用率明顯提高，產(chǎn)品表觀,、流動(dòng)性,、均勻性異常突出，干燥過程是在封閉狀態(tài)下進(jìn)行,，提高產(chǎn)品回收率,，減少環(huán)境污染，這種干燥方式在多品種氧化鋁產(chǎn)品干燥上表現(xiàn)出顯著特點(diǎn),。 
  多品種氧化鋁產(chǎn)品干燥過程,，首先將壓濾或離心脫水后的產(chǎn)品，由可調(diào)速的送料機(jī)送入干燥機(jī)內(nèi),，這種送料裝置具有送料穩(wěn)定并可克服不同物料的粘性,，干燥機(jī)的熱源可采用間接或直接燃燒的加熱器。燃料為天然氣,、柴油,、液化氣,，如燃煤應(yīng)采用機(jī)燒式燃煤熱風(fēng)爐,，保證燃煤溫度穩(wěn)定，燃燒尾氣符合環(huán)保要求，系統(tǒng)穩(wěn)定的設(shè)定根據(jù)干燥產(chǎn)品物性進(jìn)行選擇,，過高溫度易引起個(gè)別物料表面燒結(jié),，結(jié)晶水析出及熱敏色變等，在進(jìn)入閃蒸干燥機(jī)內(nèi)的物料經(jīng)分散,、干燥,、粒度分級(jí)過程后由后部氣體捕集系統(tǒng)進(jìn)行氣固分離,，分離參數(shù)選擇要視物料粒度進(jìn)行確定,，對(duì)超細(xì)物料要限定進(jìn)入袋濾器的風(fēng)速不大于1米/秒為宜以防止跑料，以阻燃用氫氧化鋁為例,，將壓濾后含水為50﹪以上的濾餅送入閃蒸干燥機(jī)內(nèi),，進(jìn)口風(fēng)溫為250～300℃，干燥后物料終水1﹪以下,，SKSZ125型每小時(shí)產(chǎn)量為500～700kg/h,，系統(tǒng)配置功率65千瓦，占地120m2,。 
  旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)的作業(yè),、動(dòng)態(tài)、連續(xù),、快速,、產(chǎn)品品質(zhì)均勻，系統(tǒng)操作穩(wěn)定,，且節(jié)能,、降耗、^,，在多品種氧化鋁的干燥,，以及在輕金屬行業(yè)產(chǎn)品方面將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用