Spraykuivauksen optimointi metallihydroksidituotteille

Abstract

Toimeksiantajalta saadun aiheen keskeinen tavoite oli keskittyä kahden erilaisen metallihydroksidituotteen spraykuivaukseen. Tarkoituksena oli tutkia ja arvioida spraykuivauksen soveltuvuutta näille kahdelle tuotteelle sekä löytää optimaaliset spraykuivausparametrit Pilot-mittakaavan spraylaitteistolla. Tutkimus kattoi laajan näkökulman, joka ei rajoittunut vain spraykuivauksen prosessin parametrien optimointiin vaan sisälsi myös osan, joka koski sprayn pesutapojen tutkimista. Tavoitteena oli selvittää, miten parhaiten puhdistaa spraylaitteisto siten, että eri tuotantoajojen väliset kontaminaatioriskit minimoidaan.

Opinnäytetyön teoriaosuudessa perehdyttiin spraykuivauslaitteistoihin, niiden toimintaperiaatteisiin ja erilaisiin parametreihin. Tässä osuudessa käsiteltiin spraykuivauksen teoriaa, mukaan lukien kuivauksen perusperiaatteet, ja selitettiin, miten spraykuivauslaitteisto toimii. Lisäksi tarkasteltiin erilaisia parametreja, jotka vaikuttavat spraykuivausprosessin onnistumiseen, mukaan lukien lämpötila, ilmavirtausnopeus, viipymä sekä tuotteen sumutus.

Metallihydroksidituotteille löydettiin erinomaiset kuivausparametrit. Tuotteet hapettuivat halutulle stabiilille tasolle ja tuotteiden kosteusprosentit saavuttivat pääosin halutun tason. Spraykuivattu metallihydroksidi säilyi myös muuttumattomana partikkelikokojakaumansa sekä morfologiansa suhteen SEM-kuvista tarkastelemalla. Työstä osa on salassapidonalaista ja on toimitettu vain toimeksiantajalle salattuina liitteinä, mm. SEM-kuvat sekä materiaalien kemialliset koostumukset.

The key objective for the thesis work as defined by the commissioner was to focus on the spray drying of two different metal hydroxide products. The aim was to investigate and assess the suitability of spray drying for these two products and to find optimal spray drying parameters using a pilot-scale spray facility. The research covered a broad perspective, not limited to the optimization of spray drying process parameters, but also included a section on investigating spray cleaning methods. The goal was to determine the best way to clean the spray equipment to minimize contamination risks between different production runs.

In the theoretical part of thesis, attention was given to spray drying equipment, their operating principles, and various parameters. This section discussed the theory of spray drying, including the basics of drying, and explained how the spray drying equipment functions. Additionally, various parameters affecting the success of the spray drying process were examined, including the temperature, air flow rate, residence time and product atomization.

Excellent drying parameters were found for the metal hydroxide products. The products oxidized to the desired stable level, and their moisture percentages mostly reached the desired level. The spraydried metal hydroxide also remained unchanged in its particle size distribution and morphology, as observed from SEM images. Some parts of the work are confidential and have been submitted only to the client as confidential attachments, including SEM images and the chemical compositions of the material.