સિરામિક્સ

૩.૧.૧ સ્લરી તૈયાર કરવી

સ્પ્રે ડ્રાયિંગ ગ્રેન્યુલેશન પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને, સ્લરી તૈયાર કરવી એ એક મહત્વપૂર્ણ ચાવી છે. કાદવનું ઘન પ્રમાણ, સૂક્ષ્મતા અને પ્રવાહીતા સૂકા પાવડરના આઉટપુટ અને કણોના કદને સીધી અસર કરશે.

આ પ્રકારના એલ્યુમિના પોર્સેલેઇનનો પાવડર ઉજ્જડ હોવાથી, ખાલી જગ્યાની રચનાની કામગીરી સુધારવા માટે યોગ્ય માત્રામાં બાઈન્ડર ઉમેરવું જરૂરી છે. સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા કાર્બનિક પદાર્થો જેમ કે ડેક્સ્ટ્રિન, પોલીવિનાઇલ આલ્કોહોલ, કાર્બોક્સિમિથાઇલસેલ્યુલોઝ, પોલિસ્ટરીન, વગેરે. આ પ્રયોગમાં પોલીવિનાઇલ આલ્કોહોલ (PVA), પાણીમાં દ્રાવ્ય બાઈન્ડર પસંદ કરવામાં આવ્યું હતું. તે પર્યાવરણીય ભેજ પ્રત્યે વધુ સંવેદનશીલ છે, આસપાસના ભેજમાં ફેરફાર સાથે સૂકા પાવડરના ગુણધર્મોને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરશે.

પોલીવિનાઇલ આલ્કોહોલમાં ઘણા પ્રકારના, હાઇડ્રોલિસિસના વિવિધ ડિગ્રી અને પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી હોય છે, જે સ્પ્રે સૂકવણી પ્રક્રિયાને અસર કરશે. તેની સામાન્ય હાઇડ્રોલિસિસ ડિગ્રી અને પોલિમરાઇઝેશન ડિગ્રી સ્પ્રે સૂકવણી પ્રક્રિયાને અસર કરશે. તેનો ડોઝ સામાન્ય રીતે 014 - 015wt% છે. વધુ પડતું ઉમેરવાથી સ્પ્રે ગ્રાન્યુલેશન પાવડર સખત સૂકા પાવડર કણો બનાવે છે જેથી દબાવતી વખતે કણોને વિકૃત થતા અટકાવી શકાય. જો દબાવતી વખતે કણોની લાક્ષણિકતાઓ દૂર કરી શકાતી નથી, તો આ ખામીઓ ગ્રીન બોડીમાં સંગ્રહિત થશે અને ફાયરિંગ પછી તેને દૂર કરી શકાતી નથી, જે અંતિમ ઉત્પાદનની ગુણવત્તાને અસર કરશે. બાઈન્ડર ઉમેરવાથી ખૂબ ઓછી લીલી શક્તિ ઓપરેશન નુકશાનમાં વધારો કરશે. પ્રયોગ દર્શાવે છે કે જ્યારે યોગ્ય માત્રામાં બાઈન્ડર ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ ગ્રીન બિલેટનો વિભાગ જોવા મળે છે. તે જોઈ શકાય છે કે જ્યારે દબાણ 3Mpa થી 6Mpa સુધી વધારવામાં આવે છે, ત્યારે વિભાગ સરળતાથી વધે છે, અને ગોળાકાર કણોની સંખ્યા ઓછી હોય છે. જ્યારે દબાણ 9Mpa હોય છે, ત્યારે વિભાગ સરળ હોય છે, અને મૂળભૂત રીતે કોઈ ગોળાકાર કણો હોતા નથી, પરંતુ ઉચ્ચ દબાણ લીલા બિલેટના સ્તરીકરણ તરફ દોરી જશે. PVA લગભગ 200 ℃ પર ખુલે છે.

લગભગ 360 ℃ પર બળવાનું શરૂ કરો અને પાણી કાઢી નાખો. કાર્બનિક બાઈન્ડરને ઓગાળીને બિલેટ કણોને ભીના કરવા, કણો વચ્ચે પ્રવાહી સ્તર બનાવવા, બિલેટની પ્લાસ્ટિસિટી સુધારવા, કણો વચ્ચેના ઘર્ષણ અને સામગ્રી અને ઘાટ વચ્ચેના ઘર્ષણને ઘટાડવા, દબાયેલા બિલેટની ઘનતા વધારવા અને દબાણ વિતરણના એકરૂપીકરણને પ્રોત્સાહન આપવા, અને યોગ્ય માત્રામાં પ્લાસ્ટિસાઇઝર ઉમેરવા, જેનો સામાન્ય રીતે ગ્લિસરીન, ઇથિલ ઓક્સાલિક એસિડ વગેરેનો ઉપયોગ થાય છે.

બાઈન્ડર એક કાર્બનિક મેક્રોમોલેક્યુલર પોલિમર હોવાથી, સ્લરીમાં બાઈન્ડર ઉમેરવાની પદ્ધતિ પણ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. તૈયાર બાઈન્ડરને જરૂરી ઘન સામગ્રી સાથે એકસમાન કાદવમાં ઉમેરવું શ્રેષ્ઠ છે. આ રીતે, અદ્રાવ્ય અને અવિખરાયેલા કાર્બનિક પદાર્થોને સ્લરીમાં લાવવાનું ટાળી શકાય છે, અને ફાયરિંગ પછી શક્ય ખામીઓ ઘટાડી શકાય છે. જ્યારે બાઈન્ડર ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે બોલ મિલિંગ અથવા હલાવીને સ્લરી સરળતાથી ઉત્પન્ન થાય છે. ટીપામાં લપેટાયેલી હવા સૂકા પાવડરમાં હોય છે, જે સૂકા કણોને હોલો બનાવે છે અને વોલ્યુમ ઘનતા ઘટાડે છે. આ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે, ડિફોમર્સ ઉમેરી શકાય છે.

આર્થિક અને તકનીકી જરૂરિયાતોને કારણે, ઉચ્ચ ઘન સામગ્રી જરૂરી છે. ડ્રાયરની ઉત્પાદન ક્ષમતા પ્રતિ કલાક બાષ્પીભવન થતા પાણીનો સંદર્ભ આપે છે, તેથી ઉચ્ચ ઘન સામગ્રી ધરાવતી સ્લરી ડ્રાય પાવડરના ઉત્પાદનમાં નોંધપાત્ર વધારો કરશે. જ્યારે ઘન સામગ્રી 50% થી 75% સુધી વધે છે, ત્યારે ડ્રાયરનું ઉત્પાદન બમણું થશે.

હોલો કણોના નિર્માણનું મુખ્ય કારણ ઘન સામગ્રી ઓછી હોય છે. સૂકવણીની પ્રક્રિયામાં, પાણી ટીપાની સપાટી પર સ્થળાંતર કરે છે અને ઘન કણો વહન કરે છે, જે ટીપાના આંતરિક ભાગને હોલો બનાવે છે; જો ટીપાની આસપાસ ઓછી અભેદ્યતા સ્થિતિસ્થાપક ફિલ્મ બનાવવામાં આવે છે, તો ઓછી બાષ્પીભવન ગતિને કારણે, ટીપાનું તાપમાન વધે છે, અને પાણી અંદરના ભાગમાંથી બાષ્પીભવન થાય છે, જેના કારણે ટીપાં ફૂલી જાય છે. બંને કિસ્સાઓમાં, કણોનો ગોળાકાર આકાર નાશ પામશે, અને હોલો વલયાકાર અથવા સફરજન આકારના અથવા પિઅર આકારના કણો ઉત્પન્ન થશે, જે સૂકા પાવડરની પ્રવાહીતા અને બલ્ક ઘનતા ઘટાડશે. વધુમાં, ઉચ્ચ ઘન સામગ્રી સાથે સ્લરી ઘટાડી શકે છે

ટૂંકી સૂકવણી પ્રક્રિયામાં, સૂકવણી પ્રક્રિયામાં ઘટાડો કરવાથી પાણીની સાથે કણોની સપાટી પર સ્થાનાંતરિત થતા એડહેસિવનું પ્રમાણ ઘટાડી શકાય છે, જેથી કણોની સપાટી પર બાઈન્ડર સાંદ્રતા કેન્દ્ર કરતા વધારે ન રહે, જેથી કણોની સપાટી સખત હોય, અને કણો દબાવવા અને બનાવવાની પ્રક્રિયામાં વિકૃત અને કચડી ન જાય, જેથી બિલેટના શરીરના જથ્થામાં ઘટાડો થાય. તેથી, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા સૂકા પાવડર મેળવવા માટે, સ્લરીની ઘન સામગ્રી વધારવી આવશ્યક છે.

સ્પ્રે સૂકવણી માટે વપરાતી સ્લરીમાં પૂરતી પ્રવાહીતા અને શક્ય તેટલી ઓછી ભેજ હોવી જોઈએ. જો વધુ પાણી દાખલ કરીને સ્લરીની સ્નિગ્ધતા ઘટાડવામાં આવે છે, તો સૂકવણીનો ઉર્જા વપરાશ વધે છે, પરંતુ ઉત્પાદનની જથ્થાબંધ ઘનતા પણ ઓછી થાય છે. તેથી, કોગ્યુલન્ટની મદદથી સ્લરીની સ્નિગ્ધતા ઘટાડવી જરૂરી છે. સૂકવેલા સ્લરી ઘણા માઇક્રોન અથવા નાના કણોથી બનેલી હોય છે, જેને કોલોઇડલ વિક્ષેપ પ્રણાલી તરીકે ગણી શકાય. કોલોઇડલ સ્થિરતાનો સિદ્ધાંત દર્શાવે છે કે સસ્પેન્શન કણો પર બે બળો કાર્ય કરે છે: વાન ડેર વાલ્સ ફોર્સ (કુલમ્બ ફોર્સ) અને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક રિપલ્શન ફોર્સ. જો બળ મુખ્યત્વે ગુરુત્વાકર્ષણ હોય, તો સંચય અને ફ્લોક્યુલેશન થશે. કણો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની કુલ સંભવિત ઊર્જા (VT) તેમના અંતર સાથે સંબંધિત છે, જે દરમિયાન કોઈ સમયે VT એ ગુરુત્વાકર્ષણ ઊર્જા VA અને પ્રતિકૂળ ઊર્જા VR નો સરવાળો છે. જ્યારે કણો વચ્ચેનો VT મહત્તમ હકારાત્મક સંભવિત ઊર્જા રજૂ કરે છે, ત્યારે તે ડિપોલિમરાઇઝેશનની સિસ્ટમ છે. આપેલ સસ્પેન્શન માટે VA ચોક્કસ છે, તેથી સિસ્ટમની સ્થિરતા એ કાર્યો છે જે VR ને નિયંત્રિત કરે છે: કણોનો સપાટી ચાર્જ અને ડબલ ઇલેક્ટ્રિક સ્તરોની જાડાઈ. બાયલેયરની જાડાઈ વેલેન્સ બોન્ડના વર્ગમૂળ અને સંતુલન આયનની સાંદ્રતાના વિપરીત પ્રમાણસર છે. ડબલ લેયર કમ્પ્રેશન ફ્લોક્યુલેશનના સંભવિત અવરોધને ઘટાડી શકે છે, તેથી દ્રાવણમાં સંતુલન આયનોની સંતુલન બોન્ડ અને સાંદ્રતા ઓછી હોવી જરૂરી છે. સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા ડિમલ્સિફાયર HCI, HNO3, NaOH, (CH) 3noh (ક્વાટર્નરી એમાઇન), GA, વગેરે છે.

95 એલ્યુમિના સિરામિક પાવડરનો પાણી આધારિત સ્લરી તટસ્થ અને આલ્કલેસન્ટ હોવાથી, ઘણા કોગ્યુલન્ટ્સ જે અન્ય સિરામિક સ્લરી પર સારી રીતે પાતળું અસર કરે છે તે તેમનું કાર્ય ગુમાવે છે. તેથી, ઉચ્ચ ઘન સામગ્રી અને સારી પ્રવાહીતા સાથે સ્લરી તૈયાર કરવી ખૂબ જ મુશ્કેલ છે. એમ્ફોટેરિક ઓક્સાઇડથી સંબંધિત બેરન એલ્યુમિના સ્લરી, એસિડ અથવા આલ્કલાઇન મીડિયામાં વિવિધ વિયોજન પ્રક્રિયાઓ ધરાવે છે, અને વિવિધ માઇકેલ રચના અને બંધારણની વિયોજન સ્થિતિ બનાવે છે. સ્લરીનું pH મૂલ્ય વિયોજન અને શોષણની ડિગ્રીને સીધી અસર કરશે, જેના પરિણામે ζ સંભવિતતામાં ફેરફાર થશે અને અનુરૂપ ફ્લોક્યુલેશન અથવા વિયોજન થશે.

એલ્યુમિના સ્લરીમાં એસિડ અથવા આલ્કલાઇન માધ્યમમાં મહત્તમ ધન અને નકારાત્મક ζ સંભવિત મૂલ્ય હોય છે. આ સમયે, સ્લરીની સ્નિગ્ધતા ડી કોગ્યુલેશન સ્થિતિના સૌથી નીચા મૂલ્યમાં હોય છે, જ્યારે સ્લરી તટસ્થ સ્થિતિમાં હોય છે, ત્યારે તેની સ્નિગ્ધતા વધે છે, અને ફ્લોક્યુલેશન થાય છે. એવું જાણવા મળ્યું છે કે સ્લરીની પ્રવાહીતામાં ઘણો સુધારો થાય છે અને યોગ્ય ડિમલ્સિફાયર ઉમેરીને સ્લરીની સ્નિગ્ધતા ઓછી થાય છે, જેથી તેનું સ્નિગ્ધતા મૂલ્ય પાણીની નજીક હોય. સાદા વિસ્કોમીટર દ્વારા માપવામાં આવતા પાણીની પ્રવાહીતા 3 સેકન્ડ / 100 મિલી છે, અને સ્લરીની પ્રવાહીતા 4 સેકન્ડ / 100 મિલી છે. સ્લરીની સ્નિગ્ધતા ઓછી થાય છે, જેથી સ્લરીમાં ઘન સામગ્રી 60% સુધી વધારી શકાય છે, અને સ્થિર પેકિંગ બનાવી શકાય છે. ડ્રાયરની ઉત્પાદન ક્ષમતા પ્રતિ કલાક પાણીના બાષ્પીભવનનો સંદર્ભ આપે છે, તેથી સસ્પેન્શન.

૩.૧.૨ સ્પ્રે સૂકવણી પ્રક્રિયામાં મુખ્ય પરિમાણોનું નિયંત્રણ

સૂકવણી ટાવરમાં હવાના પ્રવાહની પેટર્ન સૂકવણીના સમય, જાળવણી સમય, અવશેષ પાણી અને ટીપાંના દિવાલ પર ચોંટતા પર અસર કરે છે. આ પ્રયોગમાં, ટીપાંની હવા મિશ્રણ પ્રક્રિયા મિશ્ર પ્રવાહ છે, એટલે કે, ગરમ ગેસ ઉપરથી સૂકવણી ટાવરમાં પ્રવેશ કરે છે, અને એટોમાઇઝિંગ નોઝલ સૂકવણી ટાવરના તળિયે સ્થાપિત થાય છે, જે ફાઉન્ટેન સ્પ્રે બનાવે છે, અને ટીપું પેરાબોલા છે, તેથી હવા સાથે ભળતું ટીપું કાઉન્ટરકરન્ટ છે, અને જ્યારે ટીપું સ્ટ્રોકની ટોચ પર પહોંચે છે, ત્યારે તે ડાઉનસ્ટ્રીમ ફ્લો બની જાય છે અને શંકુ આકારમાં સ્પ્રે થાય છે. ટીપું સૂકવણી ટાવરમાં પ્રવેશતાની સાથે જ, તે ટૂંક સમયમાં મહત્તમ સૂકવણી ગતિ સુધી પહોંચશે અને સતત ગતિ સૂકવણીના તબક્કામાં પ્રવેશ કરશે. સતત ગતિ સૂકવણીના તબક્કાની લંબાઈ ટીપાંની ભેજ, કાદવની સ્નિગ્ધતા, સૂકી હવાના તાપમાન અને ભેજ પર આધાર રાખે છે. સતત ગતિ સૂકવણીના તબક્કાથી ઝડપી સૂકવણીના તબક્કા સુધીના સીમા બિંદુ C ને નિર્ણાયક બિંદુ કહેવામાં આવે છે. આ સમયે, પાણીના સ્થળાંતર દ્વારા ટીપાંની સપાટી સંતૃપ્ત સ્થિતિ જાળવી શકતી નથી. બાષ્પીભવન દરમાં ઘટાડો થતાં, ટીપાંનું તાપમાન વધે છે, અને બિંદુ D પર ટીપાંની સપાટી સંતૃપ્ત થાય છે, જે સખત શેલનું સ્તર બનાવે છે. બાષ્પીભવન આંતરિક ભાગમાં જાય છે, અને સૂકવણી દર ઘટતો રહે છે. પાણીનું વધુ નિવારણ સખત શેલની ભેજની અભેદ્યતા સાથે સંબંધિત છે. તેથી, વાજબી કામગીરી પરિમાણોને નિયંત્રિત કરવું જરૂરી છે.

સૂકા પાવડરમાં ભેજનું પ્રમાણ મુખ્યત્વે સ્પ્રે ડ્રાયરના આઉટલેટ તાપમાન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ભેજનું પ્રમાણ સૂકા પાવડરની બલ્ક ઘનતા અને પ્રવાહીતાને અસર કરે છે, અને દબાયેલા ખાલી જગ્યાની ગુણવત્તા નક્કી કરે છે. PVA ભેજ પ્રત્યે સંવેદનશીલ છે. વિવિધ ભેજની સ્થિતિ હેઠળ, PVA ની સમાન માત્રા સૂકા પાવડર કણોની સપાટીના સ્તરની વિવિધ કઠિનતાનું કારણ બની શકે છે, જે દબાણના નિર્ધારણમાં વધઘટ અને દબાવવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉત્પાદન ગુણવત્તાને અસ્થિર બનાવે છે. તેથી, સૂકા પાવડરની ભેજની માત્રા સુનિશ્ચિત કરવા માટે આઉટલેટ તાપમાનને સખત રીતે નિયંત્રિત કરવું જોઈએ. સામાન્ય રીતે, આઉટલેટ તાપમાન 110 ℃ પર નિયંત્રિત કરવું જોઈએ, અને ઇનલેટ તાપમાન તે મુજબ ગોઠવવું જોઈએ. ઇનલેટ તાપમાન 400 ℃ કરતા વધુ ન હોય, સામાન્ય રીતે લગભગ 380 ℃ પર નિયંત્રિત થાય છે. જો ઇનલેટ તાપમાન ખૂબ ઊંચું હોય, તો ટાવરની ટોચ પર ગરમ હવાનું તાપમાન વધુ ગરમ થઈ જશે. જ્યારે ધુમ્મસના ટીપાં સૌથી વધુ ઉંચા બિંદુ સુધી વધે છે અને વધુ ગરમ હવાનો સામનો કરે છે, ત્યારે સિરામિક પાવડર ધરાવતા બાઈન્ડર માટે, બાઈન્ડરની અસર ઓછી થશે, અને અંતે સૂકા પાવડરની દબાવવાની કામગીરી પ્રભાવિત થશે. બીજું, જો ઇનલેટ તાપમાન ખૂબ ઊંચું હોય, તો હીટરની સર્વિસ લાઇફ પણ પ્રભાવિત થશે, અને હીટર સ્કિન પડી જશે અને ગરમ હવા સાથે સૂકવણી ટાવરમાં પ્રવેશ કરશે, જે સૂકા પાવડરને પ્રદૂષિત કરશે. ઇનલેટ તાપમાન અને આઉટલેટ તાપમાન મૂળભૂત રીતે નક્કી કરવામાં આવે તે સ્થિતિમાં, આઉટલેટ તાપમાનને ફીડ પંપના દબાણ, ચક્રવાત વિભાજકના દબાણ તફાવત, સ્લરીનું ઘન સામગ્રી અને અન્ય પરિબળો દ્વારા પણ ગોઠવી શકાય છે.

સાયક્લોન સેપરેટરનો દબાણ તફાવત. સાયક્લોન સેપરેટરનો દબાણ તફાવત મોટો છે, જે આઉટલેટ તાપમાનમાં વધારો કરશે, સૂક્ષ્મ કણોનો સંગ્રહ વધારશે અને ડ્રાયરની ઉપજ ઘટાડશે.

૩.૧.૩ સ્પ્રે સૂકા પાવડરના ગુણધર્મો

સ્પ્રે સૂકવણી પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરાયેલ એલ્યુમિના સિરામિક પાવડરની પ્રવાહીતા અને પેકિંગ ઘનતા સામાન્ય રીતે સામાન્ય પ્રક્રિયા દ્વારા તૈયાર કરાયેલા કરતા વધુ સારી હોય છે. મેન્યુઅલ ગ્રાન્યુલેશનનો પાવડર કંપન વિના ડિટેક્ટિંગ ડિવાઇસમાંથી પસાર થઈ શકતો નથી, અને સ્પ્રે ગ્રાન્યુલેશનનો પાવડર આ સંપૂર્ણપણે કરી શકે છે. મેટલ પાવડર પ્રવાહીતા અને બલ્ક ઘનતાના પરીક્ષણ માટે ASTM ધોરણનો ઉલ્લેખ કરીને, વિવિધ પાણીની સામગ્રીની પરિસ્થિતિઓ હેઠળ સ્પ્રે સૂકવણી દ્વારા મેળવેલા કણોની બલ્ક ઘનતા અને પ્રવાહીતા માપવામાં આવી હતી. કોષ્ટક 1 જુઓ.