通常洗滌干凈的三元材料前驅(qū)體濾餅含有10%~50%的水分，需要將其除去以便后續(xù)工段使用。干燥是用加熱的方法使固體物料中的水分或其他溶劑汽化，從而除去固體物料中濕分的過程。干燥過程十分復(fù)雜，它涉及流體力學(xué)、傳熱、傳質(zhì)三方面基礎(chǔ)理論。

1

一、干燥工藝

干燥工藝包括干燥時(shí)間、干燥溫度和干燥氣氛等的確定。三元材料前驅(qū)體為變價(jià)金屬的低價(jià)化合物，在空氣中會(huì)被氧化，且干燥溫度越高氧化程度越嚴(yán)重。但由于真空干燥和惰性氣氛保護(hù)干燥成本高且干燥效率低，而在空氣氣氛下適當(dāng)溫度干燥出來的前驅(qū)體品質(zhì)基本能滿足要求，所以一般選擇空氣氣氛干燥。

不同干燥溫度處理后的三元前驅(qū)體XRD圖

從圖中可以看出150℃處理后的前驅(qū)體XRD譜圖和真空100℃處理的XRD譜圖已有明顯差異，因此前驅(qū)體濾餅在空氣中的干燥溫度應(yīng)小于150℃。當(dāng)溫度達(dá)到400℃時(shí)，前驅(qū)體會(huì)被氧化變成三價(jià)氧化物。不同干燥溫度下前驅(qū)體的總金屬含量隨著干燥溫度的升高而升高，比表面積在高200℃后突然增大。

不同干燥溫度下前驅(qū)體的總金屬含量和比表面積

當(dāng)確定前驅(qū)體的干燥溫度不能高于150℃后，可以根據(jù)干燥設(shè)備的干燥效率和前驅(qū)體水分控制標(biāo)準(zhǔn)為水分含量小于1%，不同干燥設(shè)備所需的干燥時(shí)間不同。

2

二、干燥設(shè)備

根據(jù)傳導(dǎo)方式的不同，干燥可分為傳導(dǎo)干燥、對(duì)流干燥、輻射干燥、介電干燥和聯(lián)合干燥。

選擇三元材料前驅(qū)體的干燥機(jī)至少需要考慮以下幾點(diǎn)：

產(chǎn)品的水分含量要求;

濾餅的水分含量以及濾餅含水量是否均勻;

干燥機(jī)生產(chǎn)能力，物料的進(jìn)給方式;

干燥機(jī)與三元材料前驅(qū)體接觸部分材質(zhì)需要耐堿性，并且不能帶入金屬雜質(zhì)或其他雜質(zhì);

需要達(dá)到的干燥溫度等。

三元材料前驅(qū)體的干燥可采用熱風(fēng)循環(huán)烘箱、回轉(zhuǎn)干燥機(jī)、盤式干燥機(jī)、耙式干燥機(jī)、微波干燥機(jī)等。

1熱風(fēng)循環(huán)烘箱

熱風(fēng)循環(huán)烘箱外形像箱子，外壁是絕熱保溫層。

熱風(fēng)循環(huán)烘箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

1腳輪2熱電偶3控制面板4保溫外殼5風(fēng)機(jī)

6排氣口7加熱絲8料盤9料盤支架

由風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的循環(huán)流動(dòng)的熱風(fēng)，吹到潮濕物料的表面達(dá)到干燥目的，熱空氣反復(fù)循環(huán)通過物料。

優(yōu)點(diǎn)：容易裝卸，物料損失小，料盤易清洗。因此，對(duì)于需要經(jīng)常更換產(chǎn)品、價(jià)高的成品或小批量物料，廂式干燥器的優(yōu)點(diǎn)十分顯著。

缺點(diǎn)是：物料得不到分散，干燥不均勻，干燥時(shí)間長(zhǎng);裝卸物料耗時(shí)、耗人工，勞動(dòng)強(qiáng)度大，設(shè)備利用率低;卸物料時(shí)粉塵飛揚(yáng)，環(huán)境污染嚴(yán)重;熱效率低，一般在40%左右，每干燥1kg水分約需消耗加熱蒸汽2.5kg。

2轉(zhuǎn)筒干燥器

轉(zhuǎn)筒干燥器的主體是略帶傾斜并能回轉(zhuǎn)的圓筒體。

優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力大，可連續(xù)操作;適用范圍廣，可用于干燥顆粒狀物料，對(duì)于那些附著性大的物料也很有利;易清掃。

缺點(diǎn)：價(jià)格較高;安裝、拆卸困難;熱效率低;物料顆粒之間的停留時(shí)間差異較大，因此不適合于對(duì)溫度有嚴(yán)格要求的物料。

3盤式連續(xù)干燥器

盤式干燥器結(jié)構(gòu)圖

1導(dǎo)熱油箱2熱油泵3截止閥4溫度計(jì)5連續(xù)干燥器6進(jìn)料口7排氣口8刮掃器9加熱盤10減速機(jī)11下料口12支腿

空心加熱盤是該干燥器的主要部件，在其內(nèi)部以一定排列方式焊有折流隔板或短管，一方面增加了加熱介質(zhì)在空心盤內(nèi)的擾動(dòng)，提高了傳熱效果;另一方面增加了空心盤的剛度并提高了其承載能力。每個(gè)加熱盤上均有熱載體的進(jìn)出口接管。各層加熱盤間保持一定間距，水平固定在框架上。

特點(diǎn)：熱效率高、能耗低、干燥時(shí)間短;可調(diào)控性好;被干燥物料不易破損;環(huán)境整潔等。

注意事項(xiàng)，采用板框壓濾機(jī)壓濾的三元材料前驅(qū)體濾餅含水率較高，屬于膏狀物料，不能采用盤式干燥器。所以，若干燥器選擇盤式干燥，則前段的過濾洗滌設(shè)備需要選擇離心機(jī)。

4帶式干燥器

帶式干燥器是一種連續(xù)帶真空的高傳導(dǎo)干燥器，根據(jù)物料干燥工藝可設(shè)置多層干燥帶，溫度在40~180℃，運(yùn)行速率可調(diào)節(jié)。

帶式干燥器結(jié)構(gòu)圖

1熱媒進(jìn)口2殼體3擋料板4傳動(dòng)軸5加熱板

6導(dǎo)帶7進(jìn)料口8進(jìn)料閥9真空管10排污口

11放料閥12熱煤出口

特點(diǎn)：真空干燥下完成連續(xù)進(jìn)料與出料;產(chǎn)品收率高;產(chǎn)品干燥室不與金屬物接觸，干燥后不損形貌;產(chǎn)品干燥工藝容易優(yōu)化，可調(diào)整性強(qiáng);能耗低;適合大批量連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn)。