干法制粒技术

干法制粒技术

Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

干法制粒技术

干法制粒：它是干粉经挤压、破碎、整粒，制成所需干颗粒的过程。使用的设备就是干法造粒机。关于干法造粒机的讨论，本楼主查遍了百度、谷歌等网站，未找到类似的阐述干法造粒机缺陷及改进的文献。究其原因，可能是大家关注的不多，另外，这种设备的使用用户相对也不多。

一、干法造粒作业的目的以下几点：

1.将物料制成理想的结构和形状；

2.为了准确定量、配剂和管理；

3.减少粉料的飞尘污染；

4.制成不同种类颗粒体系的无偏析混合体；

5.改进产品外观；

6.防止某些固相物产生过程中的结块现象；

7.改善分离状原料的流动特性；

8.增加粉料的体积质量，便于储存和运输；

9.降低有毒和腐蚀性物料处理作业过程中的危险性；

10.控制产品的溶解速度；

11.调整成品的空隙率和比表面积；

12.改善热传递效果和帮助燃烧；

13.适应不同的生物过程。

二、粉体物料颗粒形状性质

在用强压造粒法进行造粒过程中，粉末是在限定的空间中通过施加外力而压紧为密实状态的。产生稳定团聚的力有絮团的桥连力、低粘度液体粘结力、表面

力和互聚力。团聚操作的成功与否，一方面取决于施加外力的有效利用和传递，另一方面也取决于颗粒物料的物理性质。

颗粒形状是指一个颗粒的轮廓边界或表面上各点所构成的图像。颗粒形状直接影响粉体的其他特性，如流动性、填充性等，亦直接与颗粒在混合、贮存、运输、烧结等单元过程中的行为有关。工程中，根据不同的使用目的，人们对颗粒的形状有不同的要求。例如：高速干压法成型的墙地砖坯粉，要求在模具中填充迅速、排气顺畅，故以球形粒子为宜；混凝土集料则要求强度高和紧密的填充结构，因此碎石的形状希望是正多面体。反过来，颗粒形状因形成的过程不同而不同，例如，简单摆动式颚式破碎机会产生较多的片状产物；喷雾干燥制备的粉料则多为球形颗粒。因此，对各种颗粒形状需要定量加以描述，以示区别。

另一方面，在理论研究和工业实际中，往往将形状不规则的颗粒假定为球形，以方便计算粒径，实验结果也容易再现。正因如此，从而成为理论计算与实际情况出入很大的主要原因之一。所以一般需将有关理论公式中的颗粒尺寸乘以表示外形影响的系数加以修正。

自然界中和工业生产中遇到的颗粒并非理想的规则体，如球形，其形状是千差万别的：球形(spherical)、立方体(cubical)、片状(platy，discs)、柱状(prismoidal)、鳞状(flaky)、粒状(granular)、棒状(rodlike)、针状(needle-like，acicular)、纤维状(fibrous)、树枝状(dendritic)、海绵状(sponge)、块状(blocky)、尖角状(sharp)、圆角状(round)、多孔(porous)、聚集体(aglomelate)、中空(hollow)、粗糙(rough)、光滑(smooth)、毛绒的(fluffy，nappy)。

用数学语言描述的几何形状，除特殊场合需要三种数据以外，一般至少需要两种数据及其组合。通常使用的数据包括三轴方向颗粒大小的代表值，二维图像投影的轮廓曲线，以及表面和体积等立体几何各有关数据。习惯上将颗粒大小的各种无因次组合称为形状指数(shape index)，立体几何各变量的关系则定义为形状系数(shape factor)。 1形状指数

1)均齐度(proportion)

颗粒两个外形尺寸的比值——长短度(elongation)N和扁平度(flackiness，flatness)M可以根据三轴径L、B、T之间的比值导出：

长短度N=长径/短径=L/B (≥1)

扁平度M=短径/厚高度=B/T (≥1)

当L=B=T时，即立方体的上述两指数均等于1

2)充满度(space filling factor)

体积充满度Fv，又称容积系数，表示颗粒的外接直方体体积与颗粒体积V之比，即：

Fv=LBT/V(≥1)

Fv的倒数可看作颗粒接近直方体的程度，极限值为1。

面积充满度Fb，又称外形放大系数，表示颗粒投影面积A与最小外接矩形面积之比，即：

Fb=A/LB (≤1)

3)球形度(degree of sphericity)

球形度或称真球度，表示颗粒接近球体的程度：

ψ0=πDV2/S (≤1)

DV=(6V/π)1/3

式中DV表示颗粒的球体积相当经，S为颗粒表面积，V为颗粒的体积。

对于形状不规则的颗粒，当测定其表面积困难时，可采用实用球形度，即：

ψ0′=与颗粒投影面积相等的圆的直径/颗粒投影的最小外接圆的直径(≤1)

4)圆形度(degree of circularity) 圆形度又称轮廓比，表示颗粒的投影与圆接近的程度：ψc=πDH/L DH=(4A/π)1/2 L表示颗粒投影的周长。

5)圆角度(roundness)

表示颗粒棱角磨损的程度，其定义为：

圆角度=∑ri/NR (≤1)

式中ri——颗粒轮廓上的曲率半径；R——最大内接圆半径；N——角数。

2形状系数

1)表面积形状系数

Фs=颗粒的表面积/(平均粒径)2=S/dp2 (＞1)

2)体积形状系数

Фv=颗粒的体积/(平均粒径)3=V/dp3 (≤1)

3)比表面积形状系数

Φ=表面积形状系数/体积形状系数=Фs/Фv (＞1)

对于球形颗粒，上述三个形状系数分别为：

Фs=πd02/d02=π

Фv =πdo3/6d03=π/6

Φ=Фs/Фv =6π/π=6

必须指出的是，由于颗粒的粒径表示方法很多，因此采用不同的粒径表示方法可以定义出不同的形状系数。另外，粒径值又与粒径的测量方法有关，因此形状系数的数值亦随测量方法不同而异。所以，在使用形状系数时，一定要注意颗粒径的具体表达形式。

4)粗糙度系数

前述的形状系数是个宏观量。如果微观地考察颗粒，会发现粒子表面往往是高低不平的，有许多微小裂纹和孔洞。其表面的粗糙程度用粗糙度系数R来表示：

R =粒子微观的实际表面积/表观视为光滑粒子的宏观表面积(＞1)

颗粒的粗糙程度直接关系到颗粒间和颗粒与固体壁面间的摩擦、粘附、吸附性、吸水性以及孔隙率等颗粒性质，也是影响造粒操作设备工件被磨损程度的主要因素之一。因此，粗糙度系数是一个不容忽视的参数。

目前干法制粒机进口的主要有日本友谊公司、德国亚历山大、美国Fitzpatrick公司等。

干法制粒或直接压片，应选择粘合性和可压性较好的辅料。这样有利于生产操作和成品的质量稳定。乳糖有较好的可压性，制得片剂外观也好；蔗糖有较好的可压性，但可能会吸潮；MCC的粘合性较好；可压性淀粉，可压性好，流动性也好，可作为必选；甘露醇的可压性和流动性都一般；糊精的粘合性也不错。