粉体加工技术

粉体加工技术/卢寿慈主编。—北京：中国轻工业出版社，

1999.4

造粒是颗粒技术的一个重要部分，各类粉体、块状、溶液、熔融状原料制成具有一定形状和强度的固体颗粒过程都属于这一类。这种物质存在形式上的转化过程在很早以前就被用于原始的工农业和生活中。如今，造粒过程遍及许多工业部门，造粒作业的目的和带来的好处大致可分为以下几点：

（a）将物料制成理想的结构和形状，如粉末冶金成型和水泥料滚动制球。（b）为了准确定量、配剂和管理，如将药品制成各类片剂。

（c）制成不同种类颗粒体系的无偏析混合体，如炼铁烧结前的团矿过程。

(d) 改进产品外观，如各类形状的颗粒食品和用作燃料的各类型煤。

（e）减少粉尘的飞尘污染，如将散状废物压团处理。

（f）防止某些固相物生产过程中结块现象，如颗粒状磷铵和尿素的生产。（g）改善粉状原料的流动特性，如陶瓷原料喷雾造粒后可显著提高成型给料时的稳定性。

（h）增加粉料的体积质量，便于存储和运输，如超细的炭黑粉需制成颗粒状散料。

（i）降低有毒和腐蚀性物料处理作业过程中的危险性，如将烧碱、铬酐类压制成片状或片状后使用。

（j）控制产品的溶解速度，如一些速溶食品。

（k）调整成品的孔隙率和比表面积，如催化剂载体的生产和陶瓷类多孔耐火保温材料的生产。

（l）改善热传递效果和帮助燃烧，如立窑水泥的烧结过程。

由于各工业部门特点和造粒目的及原料的不同，使这一过程体现为多种多样的形式。总体上可将其分为突出单个颗粒特性的单个造粒和强调颗粒状散体集合特性的集合造粒两类。前者侧重每一颗粒的大小、形状、成分和密度等指标，因而产量低通常以单位时间内制成的颗粒个数来计量。后者则考虑制成的颗粒群体的粒度大小、分布、形状的均一性及容重等指标，处理量以kg/h或t/h来计量，属大规模生产过程。

根据原始微颗粒团聚方式的不同大致可分为压缩造粒，挤出造粒，喷浆造粒，流化造粒。

喷浆造粒

喷浆造粒是借助于蒸发直接从溶液或浆体制取细小颗粒的方法，它包括喷雾

和干燥两个过程。料浆首先被喷洒成雾状微液滴，水分被热空气蒸发带走后，液滴内的固相物就聚集成了干燥的微粒。所制备的颗粒近似球形，有一定的粒度分布。整个造粒过程全部在封闭系统中进行，无粉尘和杂质污染，因此该方法多被食品、医药、染料、非金属矿加工、催化剂和洗衣粉等行业采用。不足之处是水分蒸发量大，喷嘴磨损严重。

喷浆造粒机理雾滴经过受热蒸发，水分逐渐消失，而包含其中的固相微粒逐渐浓缩，最后在液桥力的作用下，团聚成所需要的微粒。在雾滴向微粒变化的过程中，也会发生相互碰撞，聚并成较大一点的微核，微核间的聚并和微粒在核子上的吸附包层是形成较大颗粒的主要机制。上述过程必须在微粒中的水分完全脱掉之前完成，否则颗粒就难再增大。由于没有外力的作用，喷浆造粒所制取的颗粒强度不是太高，并且呈多孔状。喷浆成雾后初始液滴的大小和浆体浓度决定这一次微粒的大小。浓度越低，雾化效果越好，所形成的一次微粒也就越小。然而受水分蒸发量的限制，喷浆的浓度不能太低。改变干燥室内的热气流动规律，可控制微粒聚并与包层过程，从而调整制品颗粒的大小。热风的吹入量和温度可直接影响干燥强度和物料在干燥室内的滞留时间，这也是调准制品颗粒大小的手段。

喷浆雾化方式浆体的雾化有加压自喷式、高速离心抛散式和压缩空气喷吹式三种，雾化是喷浆造粒的关键。

加压自喷式雾化是用高压泵把浆体以十几兆帕的压力挤入喷嘴，经喷嘴导流槽后变为高速旋转的液膜射出喷孔，形成锥状雾化层。要获得微小液滴，除提高压力外，喷孔直径不能过大。浆体粘度的高低也影响着成雾效果，有些浆体需升温降粘后再进行雾化。这种雾化喷嘴结构简单，可在干燥室内的不同位置上多个设置，以使雾滴在其中均匀分布。缺点是喷嘴磨损较快，浆体的喷射量和压力也随着喷嘴的磨损而变化，作业不稳定，制备的颗粒比其他雾化方式偏粗。

高速离心抛散式雾化是利用散料盘高速旋转的离心力把浆体抛散成非常薄的液膜后，在散料盘的边缘与空气作高速相对运动的摩擦中雾化散出。因散料盘高速旋转，故对机械加工和其精度要求较高。为了能获得均匀的雾滴，散料盘表面要光洁平滑、运转平稳，在高速下无动不平衡造成的振动。

压缩空气喷吹式雾化是利用压缩空气的高速射流对料浆进行冲击粉碎，从而达到使料浆雾化的目的。雾化效果主要受空气喷射速度和料浆浓度的影响，气速越高，料浆粘度越低，其雾滴越细、越均匀。按空气与料浆在喷嘴内的混合方式不同，有多种喷嘴形式。该方法可处理粘度较高的物料，并可制备较细的产品，但因动力消耗大，仅适合于小型设备。

干燥器喷浆造粒包括喷雾和干燥两个过程，其工业化生产系统由热风源、干燥器、雾化装置和产品收集设备所组成。系统的前后设备可分别选用定型化的热风炉和除尘器。对喷浆造粒过程影响较大的非标设备是干燥器。干燥器必须具备以下功能：

（a）对已雾化的液体浆滴进行分散；

（b）使雾滴迅速与热空气混合干燥；

（c）及时将颗粒产品和潮湿气体分离。

干燥器要蒸发掉料浆中大量水分，追求尽可能高的热效率是干燥器设计的主要目的，因此多取塔状结构。

流化造粒

流化造粒是让粉料在流化床床层底部空气的吹动下处于流态化，再把水或其他粘结剂雾化后喷入床层中，粉料经过沸腾翻滚形成较大的颗粒。这种方法的优点是混合、捏合、造粒、干燥等工序在一个密闭的流化床中一次完成，操作安全、卫生、方便。该方法建立在流态化的技术基础上，经验性较强。作为一种新的造粒技术，正在食品、医药、化工、种子处理等行业中得到普遍及推广。