مزایای استفاده از اسپری درایر در صنعت کاشی

اسپری درایر در صنعت کاشی چه کاربردی دارد ؟

 

بهبود پایداری ساخت کاشی و سرامیک با مخلوط کردن پودرهای اسپری خشک و دانه بندی شده خشک
روندهای کنونی در صنعت سرامیک، علاقه روزافزونی به ظروف سنگ چینی را نشان می دهد، که توسط آن می توان کاشی ها و اسلب های بزرگ را تولید کرد. این محصولات توسط پودرهای اسپری خشک شده تولید می شوند که دارای خواص فنی عالی هستند اما نیاز به مصرف انرژی و آب بالایی دارند. دانه های فرآوری شده خشک امکان کاهش چنین مصرفی را فراهم می کند، اما از رفتار تکنولوژیکی متفاوتی رنج می برند. یک راه حل برای بهبود پایداری زیست محیطی ساخت کاشی و سرامیک، مخلوط کردن پودرهای تهیه شده از مسیرهای مرطوب و خشک است. ویژگی‌های تکنولوژیکی پودرهای مخلوط صنعتی (خواص رئولوژیکی، واکنش تراکم و رفتار شلیک) به منظور اشاره به مزایا و مشکلات احتمالی مورد بررسی قرار گرفت. گرانول های فرآوری شده خشک و خشک شده با اسپری توزیع های متفاوتی از نظر اندازه، شکل و رطوبت را نشان می دهند که منعکس کننده رفتارهای رئولوژیکی و تراکمی متمایز است. پودرهای مخلوط یک انحراف کم و بیش از خطی بودن بین عبارت های پایانی را نشان می دهند. این واقعیت باعث می شود تا با نزدیک نگه داشتن خواص فن آوری به بدنه های صنعتی فعلی، تا حدود 50٪ دانه های خشک اضافه شود. صرفه جویی در آب، انرژی و انتشار CO2 برای مراحل آسیاب و دانه بندی برای مخلوط 50٪ پودرهای اسپری خشک و 50٪ پودرهای پردازش خشک تخمین زده می شود.
 
یک راه حل برای بهبود پایداری زیست محیطی تولید کاشی و سرامیک، مخلوط کردن پودرهای تهیه شده از طریق روش های مرطوب و خشک است. آنها ویژگی های تکنولوژیکی پودرهای مخلوط تولید شده صنعتی (خواص رئولوژیکی، واکنش تراکم و رفتار پخت) را با هدف نشان دادن مزایا و معایب احتمالی بررسی کردند. لوس گرانولادوس فرآوری شده خشک و اتمیزه شده، توزیع های مختلفی از اندازه، شکل و رطوبت را نشان می دهد که در رفتارهای مختلف رئولوژی و تراکم منعکس می شود. پودرهای مخلوط یک انحراف کم و بیش برجسته از خطی بودن بین افراطی ها را نشان می دهند. این واقعیت اجازه می دهد تا حدود 50٪ از گرانول های خشک را در حالی که خواص فن آوری نزدیک به قطعات صنعتی واقعی حفظ می شود، اضافه کنید. صرفه جویی در انتشار آب، انرژی و CO2 برای مراحل آسیاب و دانه بندی برای مخلوطی از 50٪ پودر اتمیزه و 50٪ پودر دانه بندی شده از طریق seca برآورد می شود.
 
مقدمه
خشک کردن با اسپری درایر تکنیک اساسی است که توسط صنعت کاشی و سرامیک برای بدست آوردن پودرهای مناسب برای پرس خشک استفاده می شود. در سال‌های اخیر، به دلیل رشد روزافزون تولید کاشی‌های سنگی چینی، حتی شاهد افزایش انتشار خود در سراسر جهان بود. این روند اخیراً با تغییر کلی بازار به سمت اندازه های بزرگتر، تا اسلب های بیش از 5 متر مربع و ضخامت متغیر از 3 تا 30 میلی متر تقویت شده است . تولید کاشی و سرامیک به پودرهایی با خاصیت روان‌پذیری و تراکم عالی، به ویژه در مورد صفحات بزرگ و کاشی‌های نازک یا ضخیم، و استانداردهای کیفی سخت‌تر نیاز دارد [. به همین دلیل، معمولاً پودرهای خشک شده با اسپری ترجیح داده می شوند، زیرا ویژگی های عموماً بهتری در مقایسه با سایر روش های دانه بندی، مانند غلتک خشک یا میکسر فشرده، که در تولید کاشی و سرامیک نیز به کار می روند. با این حال، خشک کردن اسپری مستلزم مصرف انرژی زیادی است که عمدتاً صرف تبخیر آب و انتشار CO2 مربوطه می شود. همچنین از مصرف آب قابل توجهی رنج می برد، زیرا دوغاب ها معمولاً حاوی 30-35٪ آب (از نظر وزن) هستند در حالی که پودرهای مناسب برای پرس به رطوبت 5-7٪ نیاز دارند. بنابراین، تخمین زده می شود که خشک کردن با پاشش به طور متوسط ​​حدود 30 درصد از کل انرژی و حدود 70 درصد از کل آب مصرفی در تولید کاشی و سرامیک را تشکیل می دهد 

 

فرآیندهای دانه بندی جایگزین در مسیر خشک مورد استفاده قرار می گیرند که صرفه جویی قابل توجهی در آب و انرژی را تضمین می کند . با وجود چنین مزایایی، دانه بندی خشک هنوز هم انتشار محدودی در صنعت سرامیک دارد و بیشتر به کاشی های متخلخل با اندازه کوچک می پردازد. این واقعیت اساساً به دلیل ویژگی های بدتر دانه های خشک نسبت به پودرهای خشک شده با اسپری است، به ویژه از نظر خواص رئولوژیکی، راندمان بسته بندی و تراکم پذیری. اگرچه نوآوری های تکنولوژیکی اخیر در مسیر خشک، دستیابی به دانه هایی با رفتار تکنولوژیکی به طور مداوم بهبود یافته را ممکن کرد ، هنوز هم مقاومت هایی از سوی تولیدکنندگان کاشی برای رها کردن کامل مسیر مرطوب وجود دارد.
یک راه حل ساده تکنولوژیکی، در لحظه گذار به سمت تولید پایدارتر از دیدگاه انرژی و محیط زیست، می تواند یک سیستم ترکیبی خشک و مرطوب باشد. استفاده از خشک کردن اسپری ادامه خواهد داشت، اما بخشی از تولید توسط کارخانه دیگری با فناوری آسیاب خشک و دانه بندی تضمین می شود. در واقع، داشتن مسیرهای خشک و مرطوب به صورت موازی، امکان تطبیق پذیری خاصی را در تهیه مخلوط پودر فراهم می کند، که می تواند به راحتی با نیازهای تولید سرامیک سازگار شود. با این حال، اطلاعات کمی در مورد رفتار تکنولوژیکی و مشکلات احتمالی این نوع مخلوط پودری در ساخت کاشی و سرامیک وجود دارد.
در بهترین دانش ما، تنها تلاش برای مخلوط کردن دانه های مرطوب و خشک برای تولید کاشی و سرامیک، یک سیستم هیبریدی بود که از تقسیم دو طرفه پس از آسیاب مرطوب معمولی تشکیل شده است . بخشی از لغزش مسیر معمول خشک کردن با پاشش را دنبال می کند، در حالی که لغزش باقیمانده تحت فیلتر پرس، خشک کردن، و آسیاب خشک قرار می گیرد، قبل از اینکه مستقیماً در خشک کن اسپری اضافه شود تا مخلوطی از پودرهای خشک شده با اسپری و دانه های خشک به دست آید. . اگرچه امکان سنجی فنی و مزایای آن از نظر مصرف انرژی نشان داده شد، این سیستم هیبریدی یک آسیاب خشک اولیه را در نظر نمی گیرد. علاوه بر این، به اندازه پیشنهاد ما ساده و همه کاره نیست، که تضمین می کند که هر مسیر آسیاب و دانه بندی می تواند به طور مستقل اجرا شود تا بهترین خواص تکنولوژیکی پودرها را به دست آورد. با این وجود، آنچه باید در نظر گرفته شود این است که چگونه خواص پودر - یعنی رفتارهای رئولوژیکی، تراکم و پخت - با نسبت بین دانه های اسپری خشک شده و فرآوری شده خشک در مخلوط ها متفاوت است. جالب توجه است که رفتار تکنولوژیکی پودرها از سیستم هیبریدی فوق الذکر بین رفتار پودرها و فشرده های حاصل از فرآیندهای خشک کردن اسپری و دانه بندی خشک حد واسط است. با این حال، داده ها فقط برای یک نسبت در دسترس هستند: 1/3 پودرهای خشک شده با اسپری و 2/3 پودرهای فرآوری شده خشک.
 
اگرچه از نظر فن آوری ساده است، اختلاط پودر خالی از مشکلات احتمالی مانند جداسازی گرانول و رفتار غیر خطی مخلوط های دوتایی، به ویژه در حضور پودرهای منسجم  نیست. به طور خاص، مشاهده شد که افزایش نسبت اندازه اجزای تشکیل دهنده منجر به اثر جداسازی شدیدتر و همچنین تراکم بالاتر مخلوط پودر شد. علاوه بر این، از آنجایی که اثرات تفکیک می‌تواند به عیوب محصول مرتبط باشد، ویژگی‌های محصول نهایی نیز به یکنواختی و مدیریت صحیح پودرهای تغذیه بستگی دارد، که کنترل آن چندان آسان نیست . ارزیابی اینکه تا چه حد این مشکلات می توانند مطرح شوند، در صورت اختلاط مستقیم پودرهای خشک شده با اسپری و دانه بندی خشک برای کاشی و سرامیک، قبل از برنامه ریزی برای هر مقیاسی تا آزمایشات صنعتی ضروری است.
بنابراین، هدف کار حاضر ارزیابی رفتار تکنولوژیکی مخلوط پودرها، به ویژه خواص رئولوژیکی و تراکمی مربوط به ساخت کاشی و سرامیک است. نسبت‌های مختلف پودرهای مرطوب و خشک، تهیه‌شده در مقیاس صنعتی، به منظور افشای بهترین نسبت دانه‌های خشک که می‌توانند با بدنه خشک شده با اسپری مخلوط شوند، طراحی شدند.
تجربی
دو دسته صنعتی (P و M) در نظر گرفته شد که هر دو در حال حاضر در تولید کاشی‌ها و اسلب‌های سنگی چینی استفاده می‌شوند. ترکیب شیمیایی آنها (پایه خشک): SiO2 71.69, 72.06; Al2O3 19.28, 18.25; Fe2O3 0.65، 1.07; TiO2 0.65، 0.69; CaO 0.81، 0.98; MgO 0.29، 0.51; K2O 2.16، 1.66; Na2O 4.48، 4.79 (به ترتیب M و P). هر دسته در مقیاس صنعتی با هر دو مسیر مرطوب (فرز گلوله > خشک کردن اسپری) و مسیر خشک (فرز گلوله > گرانول سینوسی > خشک کردن بستر سیال) پردازش شد. در مورد دسته P، آماده سازی دانه های خشک شامل حذف بهترین کسر آگلومرا (<100 میکرومتر) با الک خشک بود. این روش یکی از گزینه های کارخانه تولید صنعتی است که می تواند در صورت تقاضا فعال شود. به این ترتیب دو زوج نمونه به دست آمد و پودرها با توجه به دسته و مسیر تهیه نامگذاری شدند: پودرهای اسپری خشک شده (PA و MA) و پودرهای دانه بندی شده (PG و MG). بنابراین، هر زوج (PA-PG؛ MA-MG) دارای ترکیب شیمیایی و کانی شناسی یکسان و توزیع اندازه ذرات مشابه هستند (شکل 1).

 
نتیجه گیری
از آنجایی که خشک کردن با اسپری می تواند تقریباً به 30 درصد مصرف انرژی و 70 درصد مصرف آب کل تولید کاشی و سرامیک برسد، مخلوط کردن خشک با پودرهای خشک شده با اسپری کاهش قابل توجهی از تقاضای آب و انرژی را تضمین می کند. اختلاط مکانیکی بدون شک در مقایسه با راه حل های دیگر ساده تر و همه کاره تر به نظر می رسد. با این حال، پودرهای سرامیکی که توسط مسیر خشک یا مرطوب پردازش می‌شوند، ویژگی‌های متفاوتی از جمله چگالی و توزیع شکل و رطوبت را به عنوان تابعی از بعد گرانول نشان می‌دهند. این شرایط باعث ایجاد رفتارهای رئولوژیکی و تراکمی متمایز می شود که در نهایت بهبود جزئی در خواص کاشی های پخته شده را به دنبال دارد. عملکرد پودرهای مخلوط مکانیکی، تولید شده در سطح صنعتی، برای اولین بار برای بدنه های سنگ چینی مورد استفاده برای تولید کاشی و سرامیک مورد بررسی قرار گرفت.
هیچ تفکیک گرانول در طول مخلوط کردن و جابجایی پودر رخ نداد. رفتار پودرهای مخلوط دنبال نمی شود، به جز چند متغیر، روند خطی بین ترم های پایانی، و انحرافات آشکار اغلب مشاهده شد. اگرچه انتظار می رود، این انحرافات برای برخی از پارامترها مشهود است، در حالی که برای برخی دیگر ناچیز به نظر می رسد، و آنها را با قانون اهرم غیرقابل پیش بینی می کند. به طور خاص، چگالی ریخته‌شده، نسبت هازنر، زوایای استاتیک و پویا انحراف زیادی از اختلاط ایده‌آل نشان می‌دهند، در حالی که چگالی شیر و سرعت جریان جرمی تقریباً نزدیک به خطی باقی می‌مانند و رفتار قابل قبولی را در حین جابجایی پودر تضمین می‌کنند. به طور مشابه، انحرافات قابل توجه در چگالی ظاهری و تراکم پذیری پودر با تغییر تقریباً خطی برگشت فنری متعادل می شود و پاسخ مناسب به تراکم را تضمین می کند.
 
با این حال، مهم ترین آن، افزایش قابل توجه پایداری زیست محیطی و اقتصادی تولید کاشی و سرامیک با اتخاذ یک مسیر خشک و مرطوب است. مزایای اصلی در مرحله آسیاب و دانه بندی ظروف سنگ چینی - برای مخلوط 50٪ پودرهای اسپری خشک و 50٪ پودرهای فرآوری شده خشک - شامل کاهش احتمالی مصرف آب (36-٪) و مصرف انرژی (-33٪ حرارتی) است. انرژی و -13٪ انرژی الکتریکی) همراه با کاهش پتانسیل 33٪ در انتشار CO2 و 50٪ در استفاده از مواد افزودنی (دفلوکولانت اضافه شده به دوغاب). افت واقعی در انتشار CO2 کمتر خواهد بود، با این حال، اگر تولید همزمان در مسیر مرطوب مستلزم باشد. ارزیابی چرخه عمر برای درک اینکه مزایای واقعی از نظر اثرات زیست محیطی چیست، ضروری است.