Технологические схемы и оборудование для гранулирования дисперсных материалов

________________________________________________________________

Гранулирование – это совокупность физических и физико-химических процессов, обеспечивающих формирование частиц определенного спектра размеров, формы, необходимой структуры и физических свойств. Этот процесс – один из наиболее многообразных и широко применяемых в химической, пищевой, фармацевтической, металлургической, стекольной и других отраслях промышленности.

Процессы гранулирования определяют физико-механические свойства готового продукта: размер гранул, их прочность, плотность, слеживаемость и т. д. Эти показатели качества готового продукта изменяются в зависимости от метода гранулирования и особенностей уплотнения гранул.

Классификация методов гранулирования и особенности уплотнения гранул

Для гранулирования материалов в отечественной и зарубежной практике применяют различные методы и аппаратуру.

Эффективность процесса гранулирования зависит от механизма гранулообразования, который в свою очередь, определяется способом гранулирования и его аппаратурным оформлением. В связи с этим методы гранулирования целесообразно классифицировать следующим образом:

- окатывание (формирование гранул в процессе их агрегации или послойного роста с последующим уплотнением структуры);

- диспергирование жидкости в свободный объем или нейтральную среду (образование и отвердение капель жидкости при охлаждении в газе или жидкости);

- диспергирование жидкости на поверхности гранул, находящихся во взвешенном состоянии (кристаллизация тонких пленок в результате их обезвоживания или охлаждения на поверхности гранул);

- прессование сухих порошков (получение брикетов плиток и т. п. с последующим их дроблением на гранулы требуемого размера);

- формование или экструзия (продавливание вязкой жидкости или пастообразной массы через отверстия);

Гранулирование методом окатывания состоит в предварительном образовании агрегатов из равномерно смоченных частиц или в наслаивании сухих частиц на смоченные ядра - центры гранулообразования. Этот процесс обусловлен действием капиллярно-адсорбционных сил сцепления между частицами в плотном динамическом слое, например, в грануляторах барабанного или тарельчатого типов.

Гранулирование методом диспергирования жидкости в свободный объем заключается в разбрызгивании жидкости, например, безводного плава гранулируемого вещества на капли приближенно однородные по размеру и последующей их кристаллизации при охлаждении в нейтральной среде (воздух, масло и т. п.).

Гранулирование сухих порошков методом прессования, то есть уплотнение под действием внешних сил, основано на формировании плотной структуры вещества, что обусловлено возникновением прочных когезионных связей между частицами при их сжатии. Полученный в результате уплотнения брикет (плитка, лента) дробят и направляют на рассев для отбора кондиционной фракции гранул, являющихся готовым продуктом.

Гранулирование диспергированием жидкости (пульп, растворов, суспензий, плавов) на поверхность частиц во взвешенном состоянии заключается в импульсном нанесении на твердые частицы тонких пленок исходного вещества и последующей сушке (охлаждении) в потоке теплоносителя.

Гранулирование методом формования или экструзии состоит в продавливании пастообразной массы через перфорированные приспособления с последующей сушкой (охлаждением) гранул.

Современный уровень развития техники уплотнения позволяет получать продукт требуемой плотности и формы (гранулы, плитки, таблетки, брикеты и т. д.) из любых порошковых материалов или их композиций: паст, расплавов, суспензий и растворов.