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我国粉体造粒技术与设备现状

发布时间:2024/8/8

粉粒体过程处理,是指生产中工艺物料是粉粒状及其混合物,且以物理变化为主的诸多单元操作,包括造粒、粉碎、分级、除尘、过滤、沉淀、离心分离、干燥、结晶、混合、输送、给料、包装等过程,其装置称为过程处理装置。


粉体造粒技术是粉粒体过程处理的最主要分支。随着环保儒求和生产过程自动化程度提高,粉状产品粒状化已成为世界粉体后处理技术的必然趋势。


我国粉体技术及装备研究始于20世纪80年代中期,经过多年努力,目前我国粉体造粒技术已具有一定水平.设备规模基本可满足粉粒体颗粒化要求。现有粉体处理技术可分为4类。


搅拌法 搅拌法造粒是将某种液体或粘结剂渗入固态细粉末中并适当地搅拌,使液体和固态细粉末相互密切接触,产生粘结力而形成团粒。最常用的搅拌方法是通过圆盘、锥形或筒形转鼓回转时的翻动、滚动以及帘式垂落运动来完成。根据成型方式又可分为滚动团粒、混合团位及粉末成团。典型的设备有造粒鼓、斜盘造粒机、锥鼓造粒机、盘式造粒机、滚筒造粒机、捏合机、鼓式混料机、粉末掺合机(锤式、立轴式、带式)、落幕团粒机等。


搅拌法的优点是成型设备结构简单,单机产量大,所形成的颗粒易快速溶解、湿透性强,缺点是颗粒均匀性不好,所形成的颗粒强度较低。目前这类设备单机处理能力最大可达500吨/小时,颗粒直径最大可到600毫米,多适用于选矿业、化肥、精细化工、食品等领域。


压力成型法 该法是将要造粒的粉体物料限定在特定空间中,通过施加外力压紧的密实状态。根据所施加外力的物理系统不同,压力成型法又可分为模压法和挤压法。


典型的模压法设备有重型压块机、台式压榨机、混凝土块压制机、压砖机、重型制片机等。其优点是可制造较大的团块,所制成的物料也有相当的机械强度,缺点是设备的适用范围较小,对有的物料不易脱模。这类设备多用于建筑、制药等领域。


挤压法是目前我国粉体工业中压力成型法造粒的主要方法。挤压法造粒设备根据工作原理和结构可分为真空压杆造粒机、单(双)螺杆挤压造粒机、模型冲压机、柱塞挤压机、辊筒挤压机、对辊齿轮造粒机等。这类设备可广泛适用于石油化工、有机化工、精细化工、医药、食品、饲料、肥料等领域。该法具有适应能力强、产量大、粒度均匀、颗粒强度好、成粒率高等优点。


在单螺杆造粒机基础上研制成功的DLJ系列解碎造粒机可很好地解决胶状体物料的破碎问题,可广泛适用于高分子量聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠等物料的解碎造粒,拓宽了挤压法造粒的应用范围。


对于要求特殊形状颗粒(如环状、三叶草形、多孔状等)的物料造粒,一般采用柱塞挤出机来实现。目前我国对柱塞挤出机的研究已趋完善,柱塞直径在50~250毫米范围,颗粒直径在2~20毫米范围内可选,可实现颗粒形状超过20种。


喷雾和分散弥雾法 该法是在特定设备中,使处于高度分散状态的液相或半液相物料直接成为固体颗粒。这种造粒设备有喷雾干燥塔、喷雾干燥器、造粒塔、喷动床和流化床干燥器以及气流输送干燥器等。这种喷雾和分散弥雾造粒法的共同特性为:液态进料必须是可用泵输送的和可弥散的;造粒过程通常应为连续、自动化的以及大规模的操作;造粒系统必须设计成能回收或循环使用料末,以解决物料的磨损消耗和粉末夹带现象;产品粒度一般限制在5毫米以下。这类设备的优点在于物料的造粒过程和干燥过程同时进行。该设备可广泛应用于制药、食品、化工、矿业以及陶瓷工业等。其缺点是颗粒强度较低,粒度较小。目前这类设备可制备的颗粒直径可小到50~500微米,甚至更小,产量最大的可超过30吨/小时(如尿素造粒塔等)。


热熔融成型法 热熔融成型法是利用产品的低熔点特性(一般低于300℃),将熔融物料通过特殊的冷凝方式,使其冷凝结晶成所要求的片状、条状、块状、半球状等形状。根据成型设备工作原理,主要可分为转鼓结片机和回转冷带落模成型装置。


转鼓结片是一个冷却结晶过程,料盘中熔融料液与冷却的转鼓接触,在转鼓表面形成料膜,通过料膜与鼓壁间的热交换,使料膜冷却、结晶,结晶的料膜被刮刀刮下,成为片状产品。转鼓结片机具有设备紧凑,转鼓精度高,冷却效果好,适用范围广。既可结片又可干燥等优点,可广泛应用于石油树脂、聚乙烯低聚物等高分子类产品以及苯酐、顺酐、高级脂肪醇等有机化工产品的生产。转鼓结片机在我国粉体工业中的应用已较普遍,技术也较成熟。


回转冷带落模成型装置采用薄钢带传热和雾化喷淋冷却,传热效果好,冷却效率高,物料固化成型快,物料适用范围广,可生产半球状、条状、块状、薄片状等多种形状的产品。采用布料器与钢带双调速驱动装置,可根据生产能力及物性参数调节,易实现自动控制;整个生产过程无污染,产品纯度高,无杂质带入,易实现连续化作业;由于钢带在卸料端的换向弯曲,使固化料层与钢带的贴合面分离,因此卸料时粉化少,卸料容易,颗粒形状易于保持。


这一技术与设备在我国已工业化推广应用100余台套,取得了多项发明专利,技术已接近国际先进水平。

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