喷动流化床造粒过程实验研究

前言 　　造粒过程即将各类粉状、块状、溶液或熔融状原料制成具有一定形状和强度的固体颗粒。通过改变物料群体的物理性质，达到美化外观，减少粉尘污染，提高加工工艺性能，增强效用等目的。从工艺上说，根据原始微细颗粒团聚方式的不同可分为压力造粒，滚动造粒，喷雾造粒，热融造粒，流化造粒。 　　压力造粒法是将粉末限定在一定空间中通过施加外力而压紧为密实状态。可分为两大类，一类是模压造粒法，物料装在封闭模槽中，通过往复运动的冲头进行模塑。另一类是挤压造粒法，在挤压造粒过程中，物料承受一定的剪切和混合作用，在螺旋或辊子的推动下，通过一开口模或锐孔而固结成型。 　　滚动造粒是粘结剂渗入固态细粉末，形成微核。团聚的微核经过多次滚动，最后成为一定大小的球形颗粒。滚动造粒设备常见的有成球盘和搅拌混和造粒机。 　　喷雾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。浆料被雾化器雾化，水分被热空气蒸发后，液滴内固相物聚集成干燥的微粒。 　　热造粒法是通过热量传递将小颗粒形成较大的实体的造粒方法。热法团聚过程中可能起作用的团聚机理包括浓泥浆或湿细物料的干燥、熔融、高温化学反应、熔融物或浓泥浆冷却固化或结晶。根据热传递的方式不同可将热法造粒分为烧结、热硬化、造球、以及干燥固化等处理方法。 　　流化造粒是利用热空气将物料流化，再把雾化后的粘结剂喷入床层中，粉料经过沸腾翻滚逐渐形成较大颗粒。流化造粒技术作为一种新的造粒技术，正在食品、医药、化工、种子处理、肥料生产等行业中得到普及推广。 　　喷动流化床造粒过程是流化造粒与滚动造粒相结合的一种新型造粒方法。粘结剂由喷嘴喷入床中，粉料在喷动流化床中翻滚长大，最终形成颗粒。该装置具有结构简单，操作方便，设备投资小等诸多优点。喷嘴的结构是喷动流化床造粒装置的核心部件，选用合理的喷嘴结构对雾化效果的提高具有重要意义。 　　喷动流化床造粒机理 　　粉料在流化气的作用下产生流态化，喷动气将粘结剂雾化由底部中心孔喷入，粉料表面沉积一薄层粘结剂，以气－液－固三相的界面能作为原动力团聚成微核。在流化气和喷动气的共同作用下搅拌、混和，微核通过聚并、包层逐渐形成较大的颗粒。 　　喷动流化床是在原始流化床的基础上改型得到的，结合了流化床及标准喷动床的优点, 克服流化床容易起泡的缺点，增强了气固接触和混合，具有较高的传热、传质速率，更加适用于大颗粒的生产。整个造粒系统集混和、捏合、造粒、干燥等工序于一体，系统密闭，操作安全、无粉尘污染。 　　采用喷动流化床造粒，根据不同粉料特性及成品颗粒要求，可采用底部雾化或者侧部雾化。 　　实验装置流程 　　底部雾化实验流程 　　喷嘴雾化气由空气压缩机1提供，经气流雾化喷嘴3将粘结剂2雾化后进入喷动流化床主体4底部； 空气经风机5，使流化床中粉料产生流态化；在流化气和喷动气的共同作用下粉料逐渐形成较大的颗粒，通过出料口卸料。 　　侧部雾化实验流程 　　侧部雾化造粒实验流程如图2 所示。雾化气体由喷动流化床主体侧部旋流喷入，操作过程与底部雾化造粒实验流程基本相同。 　　气流雾化器－喷嘴 　　喷动流化床造粒装置中能否将粘结剂均匀雾化成细小液滴，提供良好相间接触面积，气流雾化是重要的单元操作。 　　喷嘴主要设计参数依据如下： 　　（1）空气喷射压力。喷射压力越大，喷雾锥角越大，反之相反。实验观察到，随着实验压力的增加，喷雾的液核越细小，粘结剂的雾化效果越好，一般取0.2～0.5MPa。 　　（2）喷嘴喷孔直径（d）。当空气压力一定时，喷孔直径越小，雾化形成的微粒子粒径越小，喷雾的液核就越细。一般取1～2 mm。 　　（3）喷嘴的喷孔长径比（L/d）。L/d =2时，雾化效果较好。从实验观察可见，随L/d变小，雾化效果更好。 　　（4）喷嘴的入口角度（α）。a=60°，可观察到烟雾状细雾，液核区雾滴较细。 　　（5）喷嘴的出口扩散角（β）。如果出口扩散角过小，在喷射过程中将产生一定的附壁现象（喷嘴出口容易堵塞），对喷射有一定的扰动，因而射流的不稳定性增加，操作困难。 　　小结 　　本文研制的气流雾化喷嘴，具有结构简单、紧凑、零部件少，经济实用等优点。已在实验中应用，效果良好。可用于喷动流化床造粒装置中，为喷动流化造粒装置的推广应用发挥重要作用。 · 行业聚焦： 双螺旋锥形混合机是悬臂双螺旋锥形混合机的简称。双螺旋锥形混合机是适用于固体粉末与液体物料、固体粉末之间混合的一种搅拌设备，目前双螺旋锥形混合机在化工、食品、建材、稀土、食品、农药和染料等生产行业都有非常广泛的应用。 　　双螺旋锥形混合机的工作原理 　　双螺旋锥形混合机的料筒通常倒锥形，内设有两个非对称的提升螺旋，在物料混合时两只螺旋自转对物料产生提升力，于是物料随螺旋运动到料筒上部向中心凹陷处汇合下落，填充混合机底部的物料空缺，之后再受到1　烘干房的建造     1.1　流水作业烘干机：特点是自动化程度高，设有传送装置，自动控制温、湿度，烘干速度快，质量好，但投资大。一般日烘干500ｋｇ的流水线，需投资30～50万元。适合集体建造，工厂化运作。     1.2　火地龙烘干房：房外烧火(一般为烧煤)，房内为火地龙，高烟囱排烟。特点是室内面积大，1次烘干数量多。缺点是温、湿度变化慢。适合农民联户使用。     1.3　简易烘干房：可利用现成的灶房、黄烟烤房、闲置房屋改建而成。特点是:可大可小、因陋就简、简便易行、投资小、见效空气干燥机是通过加热使物料中的湿分(一般指水分或其他可挥发性液体成分)汽化逸出，以获得规定湿含量的固体物料的机械设备。 　　空气干燥机的几种表现形式 　　空气干燥机有二大类：吸附式和冷冻式。吸附式压缩空气干燥机利用变压吸附的原理，湿空气通过吸附剂时，水份被吸附，得到干空气；冷冻式压缩空气干燥机利用冷却空气，降低空气温度的原理，将湿空气中的水份通过冷凝后从空气中析出，得到干空气。 　　吸附式空气干燥机 　　空气干燥机按操作过程及压力的分类 　　在一般的干燥机中干燥机可以分为空气及液体干燥机两种，而这两种大类的干燥机利用混合机对烧结混合料造小球，是提高混料透气性提高烧结机产量，提高烧结矿质量，降低烧结能耗的有效措施。利用混合机造小球的原理是混合料在混合机内滚动成球。混合料在混合机内一方面滚动成球另一方面已经成球的小球要经受混合料在混合机内滚动冲击破坏、滚动摩擦破坏，抛落摔打破坏。如混合机工艺参数、衬板设计不合理，混合料在混合机内不但有滚动同时还有滑动、卸落。混合料在混合机内的滑动、卸落过程不能造球，而且对混合料中的小球有破坏作用。混合机优化设计就是围绕着如何延长混合料在混合机内的滚动路程，减少混合料小球在混合机内的冲击、摩擦、滑动及卸落。北京金都冶金机械度、外观质量、成套性和功能组合性方面有待进一步提高。 　　因此，国内干燥设备生产企业应该充分利用中国加入WTO的机遇，加强与国外的技术交流，汲取国外先进干燥设备之长，加快提高我国干燥设备自动化控制程度、外观质量、成套性和功能组合性，缩小与国外产品的差距，提高我国产品在用户中的信任度，使我国干燥设备不仅在国内市场，而且在国外市场也能占据一席之地。 　　我国现在已生产的干燥设备品种日益增加，适用范围不断扩大，产品水平及质量正在迅速提高，市场竞争能力正在不断增强。特别是我国政府出台了支持产品出口的各项相关政策，为国内干燥设备生产企业创造了极好的外部条件，这都表明我国干燥设备发展前景良好。

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