喷雾干燥设备是一种将液态或浆料状物料，通过雾化并与热介质充分接触，在极短时间内完成干燥并获得粉体产品的连续化干燥装备。在先进陶瓷原料制备过程中，喷雾干燥主要用于将经分散、球磨和配料后的陶瓷浆料，转化为粒度均匀、流动性良好、适于成型的造粒粉体。

相较于传统烘干或自然干燥方式，喷雾干燥具有干燥速度快、产品一致性高、可连续化生产等显著优势，已成为先进陶瓷粉体工业化制备中的关键设备之一。

一、工作原理

喷雾干燥的基本原理是：

将陶瓷浆料通过雾化装置分散成大量微小液滴，液滴在干燥塔内与热空气直接接触，溶剂迅速蒸发，液滴在数秒内完成从液态到固态粉体颗粒的转变，并在重力和气流作用下被收集。

在该过程中：

- 雾化阶段决定初始液滴尺寸；

- 传热传质阶段控制干燥速率与颗粒形貌；

- 固化阶段影响颗粒的内部结构与致密程度。

通过对工艺参数的精确控制，可实现对粉体粒径、密度和含湿率的稳定调控。

二、 设备组成结构

典型的喷雾干燥系统主要由以下部分组成：

1. 物料供给系统

包括储料罐、搅拌装置及计量泵，用于保持浆料均匀分散并以稳定流量输送至雾化装置。

对于陶瓷浆料（常含高比重、易沉降的固体颗粒），储料罐的搅拌装置不仅是搅拌，更需要能实现强力剪切与均质，以防止沉降和管道堵塞。

另外，为保证流量极端稳定，高端系统会采用螺杆泵或隔膜泵，并配备流量计与反馈控制，与后续系统联动。

2. 雾化系统

雾化器是喷雾干燥的核心部件，负责将浆料转化为微小液滴，常见形式包括：

- 高速离心雾化器（旋转式）：最常用。通过转速控制粒度，所得粉体球形度好、粒度分布窄，适合大批量生产。

离心喷雾干燥机©无锡晨颖机械科技有限公司官网

- 高压喷嘴雾化器（压力式）：所得颗粒粒径相对较粗，分布较宽，但系统结构简单，耐磨损设计后适合高固含量浆料。

压力式喷雾干燥机©上海大川原干燥设备有限公司官网

- 双流体雾化器（气流式）：借助压缩空气雾化，能产生极细的液滴，常用于实验、小产量或对粒径有特殊要求的场合，但能耗较高。

不同雾化方式直接影响粉体粒径分布和颗粒形貌。

3. 干燥塔与热风系统

干燥塔为粉体形成的主要空间，热空气由加热系统提供，并通过合理的气流组织与雾滴充分接触，实现高效传热和水分蒸发。

4. 粉体收集系统

干燥后的粉体通常通过旋风分离器、布袋除尘器或多级回收系统进行分离和收集，以提高收粉率并减少粉尘损失。

在实际工业设计中，它们常以组合形式出现，形成多级回收：

第一级：旋风分离器，回收大部分中粗粉（效率约95%-98%）。

第二级：袋式除尘器或湿法除尘器，捕集细粉，使整体收粉率 >99.5%，并满足环保排放要求。

5. 控制系统

通过对进出口温度、进料速度、雾化压力、风量等参数的自动控制，保证产品质量的稳定性和工艺的可重复性。

现代高端设备的控制已超越单参数调节，发展为基于工艺曲线的全自动控制。系统能实时记录与调控所有关键参数（如进/出口温度、风压、风速、泵速、雾化器转速等），具备故障自诊断、报警停机及数据追溯功能，是实现产品批次间零差异和黑灯工厂连续生产的核心。

闭式循环喷雾干燥机©无锡市阿特兹智能装备有限公司官网

三、主要作用

1. 可控获取均匀球形粉末

通过调整雾化、干燥曲线等参数，可获得球形或类球形陶瓷粉体，有利于获得球形度好、表面光滑的陶瓷造粒粉，这种形貌直接带来了优异的流动性、干压时均匀的填充与高堆积密度，以及烧结后更低的孔隙率。

2. 改善粉体流动性与分散性

喷雾干燥产物一般为由许多一次颗粒聚集而成的、具有均匀致密结构的球形二次造粒粉，其宏观流动性极佳，这对于自动计量、填充、注浆、滚筒混料等工序尤为重要。

3. 能控制颗粒尺寸与分布

可通过工艺参数精确控制：

- 平均粒径

- 粒径分布范围

以适应不同陶瓷成型方式（如干压、等静压、注浆成型等）对粉体粒径的要求。

4. 保持化学组成均匀性

喷雾干燥过程中，液滴内的各元素随溶剂蒸发同步固化，因此可以保证：

- 多组分氧化物体系的均一性

- 有利于固溶体或高纯粉体系的组成控制

5. 降低粉体团聚、改善后续加工特性

液态浆料干燥状态下分散均匀，可有效避免粉末烘干、研磨过程中出现的大块团聚现象。

四、在不同陶瓷体系中的典型应用

1. 功能陶瓷粉体制备

功能陶瓷的性能高度依赖微观结构与化学组成的精确控制。在该领域，喷雾干燥不仅是干燥手段，更是一种微观结构调控工具。

陶瓷体系核心要求喷雾干燥的作用要点压电陶瓷（PZT、BT 等）化学计量比精确；PbO易挥发；需高烧结活性共雾化干燥前驱体溶液或纳米浆料，实现分子/原子级均匀；极短干燥时间（数秒）显著降低 PbO 挥发；形成多孔细小球形颗粒，提高烧结活性磁性陶瓷（铁氧体等）控制晶粒尺寸；防止 Fe²⁺ 氧化；高成型密度可在惰性气氛下喷雾干燥，抑制氧化；通过雾化参数获得球形度高、流动性好的造粒粉，提升干压致密度与磁性能一致性介电材料（MLCC 瓷粉等）超细粒径、窄分布；严禁硬团聚；极高批次稳定性将纳米浆料喷雾造粒，形成软团聚微米级颗粒，兼顾流动性与可分散性；连续化工艺保障跨批次高度一致性

2. 结构陶瓷粉体制备

对于氮化硅、氧化铝、碳化硅等结构陶瓷，喷雾干燥的核心目标是制备高堆积密度、可重复成型的理想造粒粉。

①提升成型密度

通过控制干燥速率与粘结剂迁移，获得球形度高、粒度分布可控的颗粒，在干压或冷等静压中实现更紧密堆积，降低生坯孔隙率。

②促进烧结致密化

烧结助剂（如 Y₂O₃、MgO）在浆料阶段均匀分散并随喷雾干燥被锁定于造粒粉中，烧结时均匀发挥作用，显著提高致密化效率与力学性能。

③特种工艺应用

在反应烧结氮化硅中，通过喷雾干燥将硅粉与助剂均匀造粒，可获得有利于氮气渗透的多孔坯体，实现充分氮化反应。

3. 复合陶瓷 / 多相体系

在多相或复合陶瓷体系中，喷雾干燥是解决组分均匀性问题的关键工艺。

①保证组分均匀分布

将各相粉体共同分散于同一浆料中喷雾干燥，使每个雾化液滴成为独立的微反应单元，从根本上避免宏观与微观偏析。

②避免分层与偏析风险

相较于干粉混合再造粒，喷雾干燥的一步法共造粒有效消除了因密度、粒径差异导致的分层问题。

③高级粉体设计

通过配方与工艺设计，可进一步制备核壳结构粉体或梯度功能材料前驱体，为高性能复合陶瓷提供基础。

五、设备公司推介

无锡晨颖机械科技有限公司位于风景秀丽的太湖之滨——无锡市堰桥工业区。公司成立于1995年，是国内较早从事干燥技术和干燥设备工程研制、生产、销售、服务的厂家，是一家科研与生产相结合的科技先导型企业。主营产品有：实验型干燥设备、LPG系列高速离心造粒喷雾干燥机、LPG系列离心喷雾干燥机、LPY系列压力造粒喷雾干燥机、XZG系列旋转闪蒸干燥机、闭式循环喷雾干燥机。

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无锡市阿特兹智能装备有限公司（无锡市胜艺粉体机械设备厂）位于江苏省无锡市惠山区前洲工业园，是生产及研发喷雾干燥设备的专业企业；技术力量雄厚，机械加工设备齐全，具备先进的设计理念，健全的质量保证体系，精湛的制作工艺及良好的信誉。本厂联合国外企业及国内科研单位及院校，引进消化吸收国外先进技术与科研开发创新结合，充分发挥技术优势，提高了干燥技术装备的国产化能力，为用户提供高可靠、高性能的粉体装备。

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