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摘要：簡要介紹了納米碳酸鈣工業生產中的烘房干燥、輸送帶式干燥、盤式干燥、回轉圓筒干燥、噴霧干燥、真空耙式干燥、旋轉快速干燥等一級干燥技術。討論了輸送帶式干燥和旋轉快速干燥、槳葉式干燥和旋轉快速干燥、槳葉式干燥和微粉干燥、雙螺旋輸送干燥和盤式干燥等兩級組合干燥技術。
　　關鍵詞：納米碳酸鈣；干燥；兩級組合干燥

　　前言
　　納米碳酸鈣粉體是指粒徑在1~100mm，并且具有與常規碳酸鈣性能不同的無機粉體產品。由于其獨特的電學、磁學、熱學及光學性能，被廣泛應用于塑料、橡膠、涂料、油墨、造紙、化妝品、醫藥、粘結劑等行業作為顏料和填充物。納米碳酸鈣不僅具有填充作用，還具有半補強或補強作用，廣泛引起世人矚目。
　　當采用濕化學法合成納米碳酸鈣粉體時，一般都要涉及沉淀物干燥這一后處理過程。由于納米碳酸鈣粉體的粒度小，表面能高，處于熱力學非穩定狀態，如果干燥方法選擇不當，就會出現納米碳酸鈣顆粒的團聚，這將對它的使用性能產生不良影響。因此，如何保證納米碳酸鈣顆粒在干燥過程中保持分散而不團聚“長大”，是納米碳酸鈣粉體生產的關鍵步驟之一。此處，在納米碳酸鈣粉體的應用過程中，特別強調其疏水親油性能，即對產品的^終含水量要求很高（亦即產品的水分含量要求很低）。
　　1、納米碳酸鈣工業干燥技術現狀
　　1.1　一級干燥
　　在納米級碳酸鈣的工業生產過程中，干燥操作過程除了要防止顆粒間的團聚外，^大難題是如何降低干燥溫度，同時又使裝置具備一定的生產規模。納米碳酸鈣粉體通常都要進行粒子表面的包覆改性處理，而有機物的熱穩定性能一般較差，溫度過高易使其焦化變質，直接影響顆粒的分散性白度等。例如，硬脂酸或硬脂酸鹽在135℃的條件下，可以在很短時間內焦化，使產品的白度降低7~8%，焦化的程度與時間和溫度呈對應關系。因此，要保證產品不焦化，必須對干燥溫度和時間加以控制，根據表面改性劑的特性，尋求適宜的干燥溫度和干燥時間。
　　目前國內生產納米級碳酸鈣的企業常采用烘房干燥、輸送帶式干燥、盤式干燥、回轉圓筒干燥、噴霧干燥、真空耙式干燥、旋轉快速干燥等一級干燥設備。但幾乎每種干燥設備都遇到產品顆粒的二次團聚問題，致使一些納米級碳酸鈣粒子無法以一次顆粒或接近于該狀態而存在，^終影響其產品的功能和應用。此處，在一級干燥后一般都要有再磨分級和過篩等過程。
　　盡管烘房干燥比較經濟、簡便，但為間歇操作，生產能力低，能耗較大，操作環境惡劣，工人勞動強度大，很容易引入雜質，且干燥不均勻，干燥后還需有粉碎和分級等操作過程。所以，這種干燥設備已逐步被新的干燥技術所取代。
　　輸送帶式干燥實際上是一種改良的烘房干燥，它使干燥過程實現了連續化。但該設備占地面積大，熱效率不高。
　　盤式干燥機雖然解決了輸送帶式干燥機占地大、熱效率不高的問題，但設備結構復雜、維修困難，為減輕物料在料盤上的黏結而增設的抄板對料盤的磨損比較嚴重，由此產生的雜質對產品質量有較大影響。
　　回轉圓筒干燥機在普通輕質碳酸鈣生產中應用較為廣泛，其生產能力較高，一臺直徑1.8m、長21m的回轉圓筒干燥機年產量可達1.5－2萬噸。但其干燥溫度一般為600－700℃，無法適應濕法活化的納米碳酸鈣生產，因為在此高溫下，幾乎找不到不會焦化的表面改性劑。此處，回轉圓筒干燥只適用于含水量在30%－40%的納米級碳酸鈣的干燥。
　　噴霧干燥可以將含水量60%以上的濕碳酸鈣快速干燥至含水0.5%以下的產品，且產品的分散狀態良好，也不需要再磨粉碎。但對活性納米碳酸鈣的適應性較差，這是因為納米碳酸鈣噴霧干燥所需的溫度較高（一般在400℃以上），極易將表面改性劑燒掉。
　　真空耙式干燥在納米碳酸鈣生產中被采用的不多，其優點是干燥溫度低，熱效率高，但其輔助設備較多，多為間歇操作，生產能力受到制約。
　　目前，旋轉快速干燥（又稱旋轉閃蒸干燥）在納米碳酸鈣生產中應用較為廣泛，該技術在解決顆粒團聚問題上已取得一定的進展，但尚存在粘壁和干燥后仍需粉碎研磨等問題。
　　1.2組合干燥
　　為解決納米碳酸鈣的工業干燥技術問題，兩級干燥技術越來越被許多企業所看好，它較好地解決了低溫干燥與生產能力之間的矛盾，同時在第二級干燥設備中引入顆粒分散解聚功能，減少了產品干燥后的再磨工序。常見的有輸送帶式干燥機和旋轉快速干燥、槳葉式干燥和旋轉快速干燥、槳葉式干燥和微粉干燥、雙螺旋輸送干燥和盤式干燥等的兩級干燥的組合。
　　1.2.1輸送帶式干燥和旋轉快速干燥的組合
　　納米級碳酸鈣的輸送帶式干燥和旋轉快速干燥的兩級組合工藝流程如圖1所示。壓濾后的納米級碳酸鈣經擠條機成型后進入輸送帶式干燥機中，除去大部分濕分。當半成品濕含量≤20%時，離開輸送帶式干燥機，經螺旋輸送機進入旋轉快速干燥機的加料器中，再被送入旋轉快速干燥機內，在攪拌和旋轉熱氣流的作用下被進一步干燥及破碎。干燥好的細粉與上升的氣流一起經分級器進入旋風分離器和袋濾器，分離下來的即為產品。廢氣經引風機、煙囪排空。
　　1.2.2槳葉式干燥和旋轉快速干燥的組合
　　納米級碳酸鈣的槳葉式干燥和旋轉快速干燥的兩級組合工藝流程如圖2所示。比較圖1和圖2可見，這兩種流程的主要差別是由槳葉式干燥機代替了輸送帶式干燥機。壓濾后的濾餅先被加入到槳葉式干燥機中，在空心槳葉的旋轉攪動下邊前進邊干燥。水蒸氣（或導熱油）從空心槳葉和干燥機夾套中通過，以熱傳導方式對納米碳酸鈣濕物料進行干燥。半干產品離開槳葉式干燥機后，再進入旋轉快速干燥機中，被進一步干燥成合格產品。
　　1.2.3槳葉式干燥和微粉干燥的組合
　　如果把上述的槳葉式干燥和旋轉快速干燥的兩級組合中的旋轉快速干燥機用微粉干燥機來代替，這就構成了槳葉式干燥和微粉干燥的兩級組合流程。經一級槳葉式干燥后得到的松散物料由螺旋輸送機連續均勻地加入到微粉干燥機內，進一步干燥成為合格產品。這種微粉干燥機主要由筒體、回轉攪拌器和分級器等組成。它是一種集干燥、破碎、分級于一體的多功能干燥機。回轉攪拌器的主要作用是將軟團聚顆粒打散，使大的軟團聚顆粒變成粒徑符合要求的產品。分級器為離心機式氣流分級結構，依靠葉輪高速旋轉而產生的離心力和氣流向心力之間的作用對粒子進行分級，粒徑符合要求的物料經過分級器，由熱風送入旋風分離器和袋濾器，分離得到合格產品；而粒徑較大的物料在離心力的作用下，撞擊在設備筒體內壁后返回到底部，在回轉攪拌器和熱風的作用下被進一步干燥及破碎，直到合格后進入后續的收集裝置。
　　1.2.4雙螺旋輸送干燥和盤式干燥的組合
　　納米碳酸鈣的雙螺旋輸送干燥和盤式干燥的兩級組合工藝流程如圖3所示。濾餅經皮帶輸送機送至料倉，經粉碎機破碎后進入雙螺旋輸送干燥機的尾部排出；再經斗式提升機、料倉和電子皮帶秤計量后，連續加入盤式干燥機頂部，在盤式干燥機內逐盤下落，干燥好的產品從底部卸出。
　　2、結語
　　國內現有的納米碳酸鈣干燥技術尚未很好解決干燥過程顆粒的團聚問題，幾乎每種干燥設備都存在二次粒子的團聚問題。所以，因團聚而引起的粒子分散性差的問題已成為當前納米碳酸鈣生產和研究中急待解決的重點和難點。此外，目前納米碳酸鈣的干燥技術已滯后于其他技術，正成為其工業生產的瓶頸。因此，必須加強納米碳酸鈣粉體的干燥機理和干燥理論研究，為新型干燥裝置的開發提供依據和方向，進而開發出適用于大規模工業化生產的大型納米碳酸鈣干燥設備；要加大新型干燥技術（如共沸蒸餾干燥、冷凍干燥等）的研發工作力度。