硫酸鹽是由硫酸根離子(SO?2?)與金屬陽離子(如鈉、鈣、鎂、鉀、鋁等)或銨根離子(NH??)結合形成的化合物,化學通式可表示為M?SO?(M為二價金屬離子)或MSO?(M為一價金屬離子)。硫酸鹽廣泛存在于自然界中,是重要的化工原料,在多個工業領域發揮著關鍵作用。硫酸鹽類化合物具有多樣的物理化學特性,如吸濕性、溶解性和化學穩定性等,其性能因具體種類而異,部分硫酸鹽在高溫下可能發生分解或化學反應。硫酸鹽是基礎化工原料的重要組成部分,用于生產各種含硫化學品,如硫酸、硫化物、過硫酸鹽等。硫酸鹽在新能源材料制備中也有重要應用,如鋰離子電池正極材料前驅體的制備,以及導電劑漿料的制備等。
那艾儀器噴霧干燥機在硫酸鹽和導電劑漿料制備中的應用案例
案例一:三元材料前驅體(鎳鈷錳硫酸鹽)噴霧干燥制備及包覆改性 三元材料(NCM)是鋰離子電池正極材料的重要組成部分,其性能直接影響電池的能量密度、循環壽命和安全性。傳統工藝制備的三元材料前驅體顆粒形貌不規則,振實密度低,影響最終材料的性能。 工藝流程 配制鎳、鈷、錳的硫酸鹽混合溶液,按目標化學計量比調整金屬離子濃度 加入適量絡合劑和pH調節劑,控制溶液pH在3.5-4.5 溶液經高壓均質機預處理(壓力50-80 MPa),確保成分均勻 采用那艾離心噴霧干燥塔進行干燥(霧化盤直徑40mm,轉速25,000 rpm) 進風溫度160-190℃,出風溫度80-100℃ 收集得到粒徑50-120μm的前驅體顆粒,再進行煅燒處理 技術優勢 顆粒球形度高,振實密度提高至2.2-2.5 g/cm3 粒度分布均勻,D50可控制在8-12μm范圍內 包覆改性后可提高材料的熱穩定性和循環性能 應用效果 制備的三元材料前驅體應用于鋰離子電池正極材料生產,電池能量密度提升15-20%,循環壽命延長至1000次以上;在電動汽車領域,可顯著提高續航里程和電池安全性;規模化生產時,單位能耗降低30%,產品合格率提高至98%以上。
案例二:鋰電池導電劑漿料的噴霧干燥制備 鋰電池導電劑是提高電池導電性能和倍率性能的關鍵材料,傳統工藝制備的導電劑漿料存在分散不均、干燥效率低等問題,影響電池性能的一致性和生產效率。 工藝流程 將導電炭黑、石墨烯或碳納米管等導電劑與粘結劑(如PVDF、CMC等)按比例分散于NMP溶劑中 使用高速分散機預分散后,經砂磨機細化至D90<500nm 配制好的漿料經過濾器去除大顆粒雜質 采用二流體噴霧干燥技術,噴嘴孔徑0.7mm,霧化壓力0.4MPa 進風溫度120-150℃,出風溫度80-90℃ 收集得到粒徑均勻的導電劑微球 技術優勢 導電劑顆粒分散均勻,接觸電阻降低30%以上 干燥速度快,生產效率提高5倍 微球形貌有利于后續涂布工藝,涂層均勻性提高 應用效果 制備的導電劑漿料應用于鋰離子電池生產,電池內阻降低20%,倍率性能顯著提升;在動力電池領域,可提高電池的充電速度和放電功率;規模化生產時,漿料制備工序能耗降低40%,產品一致性顯著改善。
案例三:硫酸亞鐵微粉的噴霧干燥制備 硫酸亞鐵作為補鐵劑、水處理劑和工業催化劑,在醫藥、水處理和化工領域需求量大。傳統工藝制備的硫酸亞鐵顆粒較大,溶解性差,易結塊,影響其應用性能。 工藝流程 配制濃度為20-30%的硫酸亞鐵溶液,調節pH至2-3 溶液經高壓泵輸送至離心噴霧干燥塔,霧化盤轉速控制在20,000-30,000 rpm 進風溫度控制在180-220℃,出風溫度維持在80-100℃ 收集得到粒徑在50-150μm的球形硫酸亞鐵微粉 技術優勢 產品粒徑均勻,流動性好,溶解速率提高3倍以上 干燥時間短(<5秒),有效防止Fe2?氧化為Fe3? 收率高達98%,能耗較傳統滾筒干燥降低40% 應用效果 制備的硫酸亞鐵微粉應用于水處理領域,Fe2?溶出速率顯著提高,用于工業廢水除磷效率提升20%;在醫藥領域,溶解性改善使其生物利用度提高,制劑穩定性增強。
案例四:硫酸鋁鉀噴霧干燥工藝 背景 明礬作為水處理劑、造紙施膠劑和食品添加劑廣泛應用,傳統工藝制備的顆粒較大,溶解速度慢,影響使用效率。 工藝流程 將硫酸鋁、硫酸鉀和硫酸按一定摩爾比混合溶解,調節pH至3.5-4.0 加熱溶液至80-90℃促進結晶 經雙流體噴嘴霧化(噴嘴孔徑0.5-1.0mm,霧化壓力0.3-0.5MPa) 進風溫度150-180℃,出風溫度70-90℃ 收集得到粒徑在80-200μm的均勻顆粒 技術優勢 顆粒球形度高,堆積密度提高25% 溶解速率提升至傳統工藝的2倍 設備連續化生產,勞動強度降低70% 應用效果 制備的明礬顆粒應用于飲用水處理,絮凝效果顯著提升,鋁殘留量降低15%;在造紙工業中,施膠效率提高,紙張強度增加;食品級產品符合GB 25592-2010標準,用于豆制品加工改善產品品質。