粉粒體過程處理,,是指生產中工藝物料是粉粒狀及其混合物,且以物理變化為主的諸多單元操作,,包括造粒、粉碎、分級、除塵、過濾,、沉淀、離心分離,、干燥、結晶,、混合,、輸送、給料,、包裝等過程,,其裝置稱為過程處理裝置。
粉體造粒技術是粉粒體過程處理的最主要分支,。隨著環(huán)保需求和生產過程自動化程度提高,,粉狀產品粒狀化已成為世界粉體后處理技術的必然趨勢。
我國粉體技術及裝備研究始于20世紀80年代中期,,原化工部化工機械研究院粉體工程研究所最早進行專門系統(tǒng)研究,。經過多年努力,目前我國粉體造粒技術已具有一定水平,,設備規(guī)�,;究蓾M足粉粒體顆粒化要求�,,F(xiàn)有粉體處理技術可分為4類,。
攪拌法攪拌法造粒是將某種液體或粘結劑滲入固態(tài)細粉末中并適當?shù)財嚢瑁挂后w和固態(tài)細粉末相互密切接觸,產生粘結力而形成團粒,。最常用的攪拌方法是通過圓盤,、錐形或筒形轉鼓回轉時的翻動、滾動以及簾式垂落運動來完成,。根據(jù)成型方式又可分為滾動團粒,、混合團粒及粉末成團。典型的設備有造粒鼓,、斜盤造粒機,、錐鼓造粒機、盤式造粒機,、滾筒造粒機,、捏合機、鼓式混料機,、粉末摻合機(錘式,、立軸式、帶式),、落幕團粒機等,。
攪拌法的優(yōu)點是成型設備結構簡單,單機產量大,,所形成的顆粒易快速溶解,、濕透性強,缺點是顆粒均勻性不好,,所形成的顆粒強度較低,。目前這類設備單機處理能力最大可達500噸/小時,顆粒直徑最大可到600毫米,,多適用于選礦業(yè),、化肥、精細化工,、食品等領域,。
壓力成型法該法是將要造粒的粉體物料限定在特定空間中,通過施加外力壓緊為密實狀態(tài),。根據(jù)所施加外力的物理系統(tǒng)不同,,壓力成型法又可分為模壓法和擠壓法。
典型的模壓法設備有重型壓塊機,、臺式壓榨機,、混凝土塊壓制機、壓磚機,、重型制片機等,。其優(yōu)點是可制造較大的團塊,,所制成的物料也有相當?shù)臋C械強度,缺點是設備的適用范圍較小,,對有的物料不易脫模,。這類設備多用于建筑、制藥等領域,。
擠壓法是目前我國粉體工業(yè)中壓力成型法造粒的主要方法,。擠壓法造粒設備根據(jù)工作原理和結構可分為真空壓桿造粒機、單(雙)螺桿擠壓造粒機,、模型沖壓機,、柱塞擠壓機、輥筒擠壓機,、對輥齒輪造粒機等,。這類設備可廣泛適用于石油化工、有機化工,、精細化工,、醫(yī)藥、食品,、飼料,、肥料等領域。該法具有適應能力強,、產量大,、粒度均勻、顆粒強度好,、成粒率高等優(yōu)點,。
在單螺桿造粒機基礎上研制成功的DLJ系列解碎造粒機可很好地解決膠狀體物料的破碎問題,可廣泛適用于高分子量聚丙烯酰胺,、聚丙烯酸鈉等物料的解碎造粒,拓寬了擠壓法造粒的應用范圍,。
對于要求特殊形狀顆粒(如環(huán)狀,、三葉草形、多孔狀等)的物料造粒,,一般采用柱塞擠出機來實現(xiàn),。目前我國對柱塞擠出機的研究已趨完善,柱塞直徑在50~250毫米范圍,,顆粒直徑在2~20毫米范圍內可選,,可實現(xiàn)顆粒形狀超過20種。
噴霧和分散彌霧法該法是在特定設備中,,使處于高度分散狀態(tài)的液相或半液相物料直接成為固體顆粒,。這種造粒設備有噴霧干燥塔、噴霧干燥器、造粒塔,、噴動床和流化床干燥器以及氣流輸送干燥器等,。這種噴霧和分散彌霧造粒法的共同特性為:液態(tài)進料必須是可用泵輸送的和可彌散的;造粒過程通常應為連續(xù),、自動化的以及大規(guī)模的操作,;造粒系統(tǒng)必須設計成能回收或循環(huán)使用料末,以解決物料的磨損消耗和粉末夾帶現(xiàn)象,;產品粒度一般限制在5毫米以下,。這類設備的優(yōu)點在于物料的造粒過程和干燥過程同時進行。該設備可廣泛應用于制藥,、食品,、化工、礦業(yè)以及陶瓷工業(yè)等,。其缺點是顆粒強度較低,,粒度較小。目前這類設備可制備的顆粒直徑可小到50~500微米,,甚至更小,,產量最大的可超過30噸/小時(如尿素造粒塔等)
熱熔融成型法熱熔融成型法是利用產品的低熔點特性(一般低于300℃),將熔融物料通過特殊的冷凝方式,,使其冷凝結晶成所要求的片狀,、條狀、塊狀,、半球狀等形狀,。根據(jù)成型設備工作原理,主要可分為轉鼓結片機和回轉冷帶落模成型裝置,。
轉鼓結片是一個冷卻結晶過程,,料盤中熔融料液與冷卻的轉鼓接觸,在轉鼓表面形成料膜,,通過料膜與鼓壁間的熱交換,,使料膜冷卻、結晶,,結晶的料膜被刮刀刮下,,成為片狀產品。轉鼓結片機具有設備緊湊,,轉鼓精度高,,冷卻效果好,適用范圍廣,,既可結片又可干燥等優(yōu)點,,可廣泛應用于石油樹脂,、聚乙烯低聚物等高分子類產品以及苯酐、順酐,、高級脂肪醇等有機化工產品的生產,。轉鼓結片機在我國粉體工業(yè)中的應用已較普遍,技術也較成熟,。
回轉冷帶落模成型裝置采用薄鋼帶傳熱和霧化噴淋冷卻,,傳熱效果好,冷卻效率高,,物料固化成型快,,物料適用范圍廣,可生產半球狀,、條狀,、塊狀、薄片狀等多種形狀的產品,。采用布料器與鋼帶雙調速驅動裝置,,可根據(jù)生產能力及物性參數(shù)調節(jié),易實現(xiàn)自動控制,;整個生產過程無污染,,產品純度高,無雜質帶入,,易實現(xiàn)連續(xù)化作業(yè),;由于鋼帶在卸料端的換向彎曲,使固化料層與鋼帶的貼合面分離,,因此卸料時粉化少,,卸料容易,顆粒形狀易于保持,。
目前,,國內從事回轉冷帶落模成型裝置設計、研究,、制造的單位有四五家,,多數(shù)是由原化工部化工機械研究院粉體工程研究所自主開發(fā)的內旋布料系統(tǒng)衍生發(fā)展而成。這一技術與設備在我國已工業(yè)化推廣應用100余臺套,,取得了多項發(fā)明專利,技術已接近國際先進水平,。
粉體造粒技術是粉粒體過程處理的最主要分支,。隨著環(huán)保需求和生產過程自動化程度提高,,粉狀產品粒狀化已成為世界粉體后處理技術的必然趨勢。
我國粉體技術及裝備研究始于20世紀80年代中期,,原化工部化工機械研究院粉體工程研究所最早進行專門系統(tǒng)研究,。經過多年努力,目前我國粉體造粒技術已具有一定水平,,設備規(guī)�,;究蓾M足粉粒體顆粒化要求�,,F(xiàn)有粉體處理技術可分為4類,。
攪拌法攪拌法造粒是將某種液體或粘結劑滲入固態(tài)細粉末中并適當?shù)財嚢瑁挂后w和固態(tài)細粉末相互密切接觸,產生粘結力而形成團粒,。最常用的攪拌方法是通過圓盤,、錐形或筒形轉鼓回轉時的翻動、滾動以及簾式垂落運動來完成,。根據(jù)成型方式又可分為滾動團粒,、混合團粒及粉末成團。典型的設備有造粒鼓,、斜盤造粒機,、錐鼓造粒機、盤式造粒機,、滾筒造粒機,、捏合機、鼓式混料機,、粉末摻合機(錘式,、立軸式、帶式),、落幕團粒機等,。
攪拌法的優(yōu)點是成型設備結構簡單,單機產量大,,所形成的顆粒易快速溶解,、濕透性強,缺點是顆粒均勻性不好,,所形成的顆粒強度較低,。目前這類設備單機處理能力最大可達500噸/小時,顆粒直徑最大可到600毫米,,多適用于選礦業(yè),、化肥、精細化工,、食品等領域,。
壓力成型法該法是將要造粒的粉體物料限定在特定空間中,通過施加外力壓緊為密實狀態(tài),。根據(jù)所施加外力的物理系統(tǒng)不同,,壓力成型法又可分為模壓法和擠壓法。
典型的模壓法設備有重型壓塊機,、臺式壓榨機,、混凝土塊壓制機、壓磚機,、重型制片機等,。其優(yōu)點是可制造較大的團塊,,所制成的物料也有相當?shù)臋C械強度,缺點是設備的適用范圍較小,,對有的物料不易脫模,。這類設備多用于建筑、制藥等領域,。
擠壓法是目前我國粉體工業(yè)中壓力成型法造粒的主要方法,。擠壓法造粒設備根據(jù)工作原理和結構可分為真空壓桿造粒機、單(雙)螺桿擠壓造粒機,、模型沖壓機,、柱塞擠壓機、輥筒擠壓機,、對輥齒輪造粒機等,。這類設備可廣泛適用于石油化工、有機化工,、精細化工,、醫(yī)藥、食品,、飼料,、肥料等領域。該法具有適應能力強,、產量大,、粒度均勻、顆粒強度好,、成粒率高等優(yōu)點,。
在單螺桿造粒機基礎上研制成功的DLJ系列解碎造粒機可很好地解決膠狀體物料的破碎問題,可廣泛適用于高分子量聚丙烯酰胺,、聚丙烯酸鈉等物料的解碎造粒,拓寬了擠壓法造粒的應用范圍,。
對于要求特殊形狀顆粒(如環(huán)狀,、三葉草形、多孔狀等)的物料造粒,,一般采用柱塞擠出機來實現(xiàn),。目前我國對柱塞擠出機的研究已趨完善,柱塞直徑在50~250毫米范圍,,顆粒直徑在2~20毫米范圍內可選,,可實現(xiàn)顆粒形狀超過20種。
噴霧和分散彌霧法該法是在特定設備中,,使處于高度分散狀態(tài)的液相或半液相物料直接成為固體顆粒,。這種造粒設備有噴霧干燥塔、噴霧干燥器、造粒塔,、噴動床和流化床干燥器以及氣流輸送干燥器等,。這種噴霧和分散彌霧造粒法的共同特性為:液態(tài)進料必須是可用泵輸送的和可彌散的;造粒過程通常應為連續(xù),、自動化的以及大規(guī)模的操作,;造粒系統(tǒng)必須設計成能回收或循環(huán)使用料末,以解決物料的磨損消耗和粉末夾帶現(xiàn)象,;產品粒度一般限制在5毫米以下,。這類設備的優(yōu)點在于物料的造粒過程和干燥過程同時進行。該設備可廣泛應用于制藥,、食品,、化工、礦業(yè)以及陶瓷工業(yè)等,。其缺點是顆粒強度較低,,粒度較小。目前這類設備可制備的顆粒直徑可小到50~500微米,,甚至更小,,產量最大的可超過30噸/小時(如尿素造粒塔等)
熱熔融成型法熱熔融成型法是利用產品的低熔點特性(一般低于300℃),將熔融物料通過特殊的冷凝方式,,使其冷凝結晶成所要求的片狀,、條狀、塊狀,、半球狀等形狀,。根據(jù)成型設備工作原理,主要可分為轉鼓結片機和回轉冷帶落模成型裝置,。
轉鼓結片是一個冷卻結晶過程,,料盤中熔融料液與冷卻的轉鼓接觸,在轉鼓表面形成料膜,,通過料膜與鼓壁間的熱交換,,使料膜冷卻、結晶,,結晶的料膜被刮刀刮下,,成為片狀產品。轉鼓結片機具有設備緊湊,,轉鼓精度高,,冷卻效果好,適用范圍廣,,既可結片又可干燥等優(yōu)點,,可廣泛應用于石油樹脂,、聚乙烯低聚物等高分子類產品以及苯酐、順酐,、高級脂肪醇等有機化工產品的生產,。轉鼓結片機在我國粉體工業(yè)中的應用已較普遍,技術也較成熟,。
回轉冷帶落模成型裝置采用薄鋼帶傳熱和霧化噴淋冷卻,,傳熱效果好,冷卻效率高,,物料固化成型快,,物料適用范圍廣,可生產半球狀,、條狀,、塊狀、薄片狀等多種形狀的產品,。采用布料器與鋼帶雙調速驅動裝置,,可根據(jù)生產能力及物性參數(shù)調節(jié),易實現(xiàn)自動控制,;整個生產過程無污染,,產品純度高,無雜質帶入,,易實現(xiàn)連續(xù)化作業(yè),;由于鋼帶在卸料端的換向彎曲,使固化料層與鋼帶的貼合面分離,,因此卸料時粉化少,,卸料容易,顆粒形狀易于保持,。
目前,,國內從事回轉冷帶落模成型裝置設計、研究,、制造的單位有四五家,,多數(shù)是由原化工部化工機械研究院粉體工程研究所自主開發(fā)的內旋布料系統(tǒng)衍生發(fā)展而成。這一技術與設備在我國已工業(yè)化推廣應用100余臺套,,取得了多項發(fā)明專利,技術已接近國際先進水平,。