我国造粒技术与设备现状讲解

我国造粒技术与设备现状

引言:造粒技术已在化工、医药、食品、建材、冶金等各行各业得到了越来越广泛的应用,同时造粒技术本身也在应用的过程中不断地创新、发展和提高,并创造出了多种不同的造粒方法。如搅拌造粒法、喷雾干燥式造粒法、沸腾造粒法、挤出滚圆法等。这些方法各有特点和不同的用途。经过多年努力,目前我国造粒技术已具有一定水平,设备规模基本可满足颗粒化要求。

1.搅拌造粒法

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、混合团粒及粉末成团。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。

2.沸腾造粒法

沸腾造粒法在几种方法中效率最高。其原理是利用从设备底部吹入的风力将粉粒浮起与上部喷枪喷出的浆液充分接触后相互碰撞而结合成颗粒。用此种方法生产出的颗粒较为疏松,真球度及表面光洁度都很差,适于制造要求不高的颗粒或为其它制剂做前期加工。

该方法即在沸腾造粒筒的下部中央配置一小直径的芯筒或称隔离筒,将底部热风通风孔板的通风面积分布为中心大四周小而形成中心热风流量大于四周的状态。在不同风力的作用,颗粒在筒中从芯筒中间上浮与装在底部中央的喷枪喷出的粘结

剂接触,再与上部落下的粉料粘结后由芯筒外部沉降下来,形成颗粒的上下循环流动,达到使颗粒均匀长大的目的。

3.喷雾干燥造粒法

喷雾干燥法是将浓缩的浆液通过喷嘴或离心转盘喷出形成微小液滴,在高温热风的作用下,水分迅速蒸发形成干燥颗粒。此种方法生产出的颗粒带有水分蒸发时留下的空隙,同样比较疏松,虽然可以连续生产,但产量较低,而且设备庞大,同时需要前期萃取、过滤、浓缩等一系列处理设备配套。此种方法适于制造速溶类食品或中药制剂。

4.压力成型造粒法

压力成型法是将要造粒的粉体物料限定在特定空间中,通过施加外力压紧为密实状态。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、挤压法和挤出滚圆造粒法。

4.1模压法

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。

4.2挤压法

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。

4.3挤出滚圆造粒法

挤出滚圆造粒方法是先将湿团状药物通过筛板挤成条状,切断形成棒状小粒,然后在离心盘中滚成圆粒。此方法简单实用效率较高,颗粒密度大,颗粒真球度和表面光洁度取决于

转盘的转速和滚圆的时间,稍有凸凹现象。是一种较为理想的高密度颗粒制造方法。

5.喷雾和分散弥雾法

喷雾和分散弥雾法法是在特定设备中,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

6.热熔融成型法热熔融成型法

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。

编者按:总的看来,我国造粒机技术与国外技术还有一定差距,我国目前研发的挤压造粒机只是中小型。同时,ABS万吨级混炼挤出机经生产运行考核,其主要技术指标已达到设计要求。我国通过对引进大型造粒机的消化吸收,完成了7万~10万吨/年聚丙烯装置混炼挤出机组施工图设计,并掌握了大型造粒机的多方面资料和相关技术,但还没有实际应用。技术方面我们还是应该多与德国等设备强国多交流。