08无机盐生产-造粒

材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction第二章造粒材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstructionContents4造粒和分类1235造粒的意义粒化过程造粒方法粒化工艺材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction造粒的定义造粒是把粉末、熔融液、水溶液等状态的物料经加工制成具有一定形状与大小粒状物的操作材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction第一节造粒和分类一、造粒的目的1、防止成分分离，有利于改善物理化学反应的条件；2、定量地使用多种原料，便于计量和配料（例如医药用的片剂，机立窑煅烧水泥的生料球等）；3、改善产品的性能，提高技术经济效果；4、提高物料的流动性，便于输送和贮存；5、保持混合物的均匀度在贮存、输送和包装过程中不发生变化；6、将粉体制造各种形状的产品等。材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction•（一）自给式造粒•（二）强制式造粒第一节造粒和分类一、造粒的分类材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction第二节粉粒体的性质•一、粉粒体简介•二、粉粒体的粒度及分布、测定•三、比表面•四、粉粒体的密度及孔隙率•五、粉粒体的流动性材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction第三节造粒操作•一、粒化的三个阶段•二、粉体的凝集状态•三、自给式造粒原理•四、强制式造粒机理材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction一、粒化的三个阶段1、球粒形成毛细力和机械力起主要作用形成薄膜水形成毛细水进一步湿润毛细作用力使两个或多个颗粒形成小球球内颗粒重新排列、密集、形成结实稳定的小球（母球）进一步湿润机械力作用母球仍然是多孔的，它内部包含有固体、液体和气体三个相，它的稳定性取决于粉体的粒度和粒度组成，以及颗粒的形状和亲水性。材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction2、球粒长大长大条件1：在球粒表面具有适宜毛细管水量长大条件2：球粒继续滚动母球在滚动过程中，彼此碰撞，使得内部颗粒之间毛细管形状发生变化，颗粒排列密集，毛细管收缩，蜂窝状毛细水变为饱和毛细水，一部分水被挤到母球表面上来，这时母球可以以三种机理长大。材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction（b）在生产中将湿料均匀不断地加进造球机，表面含水较高的母球，在滚动中遇到粉矿，便将矿粉粘在表层，小球互相碰撞，将新粘上的一层湿矿粉压紧，毛细管中的水，被挤到表面上来，又可粘结新的一层矿粉，如果水分不足，可以向小球表面洒水，如此反复，使母球长大，被称做成层机理。（a）母球水分较高，而且塑性较好，它们互相结合在一起，使生球迅速长大，被称做聚结机理。在工业生产中如果将一大批湿料倾入造球机中，或者精矿粉粒度极细，亲水性极强，母球多靠聚结机理长大。材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction（c）小球在造球机中运动，总有少数球由于强度不够，水分较低等原因，发生破损及开裂，产生的碎片，粘附在另一个球上，被称做磨剥转移机理。由细粉粒到生成母球，再到具有一定尺寸的生球，其成长机理，不外以上三种。至于以哪一种机理为主，则取决于原料性质和造球工艺条件。材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction当母球长大到要求的尺寸，应当停止补充加水润湿，使生球在造球机内滚动一定时间，由于相互碰撞的结果，使生球内部颗粒排列得更加紧密，为成球得第三步。生球滚动过程中机械力的作用会使内部颗粒发生选择性的按最大接触面排列，颗粒相互靠近，毛细管直径缩小，甚至可以达到颗粒表面薄膜水层相互连接。3、球粒紧密分子结合力、毛细管粘接力和内摩擦阻力的共同作用材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction毛细管力能将颗粒拉向水滴,毛细管促使粉体粒化过程不断进行;范德华力能使颗粒粘附在一起，决定粒化料的机械强度。粉料的流动性决定于它的内摩擦力。它们的相对关系能表示粉体物料的团聚(粒化)能力。材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction粉粒体结合力固体颗粒间的引力液体架桥和毛细管力粘结力与粘附力颗粒间的固体桥机械咬合力5、颗粒因形状或表面原因引起的相互镶嵌、交错。4、在一定温度条件下颗粒相互接触点上因分子扩散形成的连接。1.范德华力、静电力、磁场力2.有液体存在的条件下，颗粒间的毛细管力产生颗粒间的吸引压力形成连接。3、粘结剂在颗粒表面形成薄膜层材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction粉粒体粒子间的凝集状态•1、干燥粉体•2、湿润粉体•3、含有特殊粉结核的机体•4、粉体由于烧结、烧固、结晶析出、化学反应及其它原因形成的固相架桥现象，成为坚硬的凝集造粒物。材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction第五节几种常用造粒法介绍材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction造粒方法压缩造粒法挤压造粒法破碎造粒法凝聚造粒法喷雾干燥造粒流化喷雾造粒常见的造粒方法主要有：材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction压缩造粒法•压缩造粒法是将混合好的原料粉体放在对辊间或一形状的封闭压模中，通过外部施加压力使粉体团聚成型。•优点：颗粒形状规则、均一、致密度高、所需粘结剂用量少、造粒水分低。•缺点：生产能力低，模具磨损大，所制备的颗粒粒径有一定下限。•压缩造粒机械：压粒机、辊式压粒机。材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction压缩造粒机理1、密实填充：随着外部压力增大，粉体中原始微粒中的空隙不断减小，颗粒达到了原始微粒尺度上的重新排列和密实化。2、原始微粒弹性变形，因相对位移产生表面破坏。3、外部压力继续增大，相邻微粒界面上产生原子扩散或化学键合。在粘结剂作用下微粒间形成牢固的结合。材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction重型压块机材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction挤压造粒法•挤压造粒法是用螺旋、活塞、辊轮、回转叶片对加湿的粉体加压，并从设计的网板孔中挤出。•优点：颗粒截面规则、均一，生产量大。•缺点：模具磨损严重，颗粒长度和端面形状不能精确控制。•挤压造粒设备：螺旋挤压式、旋转挤压式、摇摆挤压式。材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction挤压过筛制粒•流程：•制粒设备：槽式混合机、摇摆式颗粒机、旋转挤压式制粒机、螺旋机压式制粒机轻握成团、轻压即散粘合剂或湿润剂制软材湿颗粒干颗粒原辅料挤压过筛材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction挤压制粒的常用设备材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction摇摆式制粒机材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction破碎、滚动造粒法•破碎造粒法：先将物料破碎，再粉碎，从而凝聚成粒子。•凝聚造粒法（也称滚动造粒），含少量液体的粉体，因液体表面张力作用而凝聚，用搅拌、转动、振动或气流式干粉体流动，添加适量液体粘结剂后，可像滚雪球似的使制成的粒子长大。•缺点：颗粒密度不高，难以制备粒径较小的颗粒。•常用设备：盘式成球机。材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction2.转动（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。材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction优点：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：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。材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction转动（搅拌）制粒•流程：•制粒设备：圆筒旋转制粒机、倾斜转动制粒、糖衣锅、离心制粒机等搅拌、转动、摇动原辅料粘合剂或湿润剂湿颗粒干颗粒材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction圆筒造粒机(筒内设有加水装置）圆盘造粒机材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction当圆盘直径、转速、倾角一定时，不同直径的球粒，脱离角不同，原因是物料与球粒在滚动成型的不同阶段的摩擦系数变化所致。材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction高速制粒•流程：•制粒设备：高速搅拌制粒机搅拌浆切割刀原辅料粘合剂或湿润剂大颗粒切成小颗粒干颗粒材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction高速搅拌制粒机材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction3.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。特点：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。材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction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。在不同风力的作用下，颗粒在筒中从芯筒中间上浮与装在上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。材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction流化沸腾制粒法•流程：•设备：流化床制粒机沸腾状态原辅料粘合剂或湿润剂湿颗粒干颗粒材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction利用物料粉末粒子，在原料容器(流化床)中呈环形流化状态，受到经过净化后的加热空气预热和混合，将粘合剂溶液雾化喷入，使若干粒子聚集成含有粘合剂的团粒，由于热空气对物料的不断干燥，使团粒中水分蒸发，粘台剂凝固，此过程不断重复进行，形成理想的、均匀的多微孔球状颗粒。流化床制粒机材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction材料科学与工程系TianjinInstituteofUrbanConstruction4.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。特点：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。材料科学与工程系TianjinInstituteofUrb