中国粉体造粒技术与设备现状

粉粒体过程处理，是指生产中工艺物料是粉粒状及其混合物，且以物理变化为主的诸多单元操作，包括造粒、粉碎、分级、除尘、过滤、沉淀、离心分离、干燥、结晶、混合、输送、给料、包装等过程，其装置称为过程处理装置。 　　粉体造粒技术是粉粒体过程处理的最主要分支。随着环保儒求和生产过程自动化程度提高，粉状产品粒状化已成为世界粉体后处理技术的必然趋势。 　　我国粉体技术及装备研究始于20世纪80年代中期，原化工部化工机械研究院粉体工程研究所最早进行专门系统研究。经过多年努力，目前我国粉体造粒技术已具有一定水平．设备规模基本可满足粉粒体颗粒化要求。现有粉体处理技术可分为4类。 　　搅拌法　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、混合团位及粉末成团。典型的设备有造粒鼓、斜盘造粒机、锥鼓造粒机、盘式造粒机、滚筒造粒机、捏合机、鼓式混料机、粉末掺合机（锤式、立轴式、带式）、落幕团粒机等。 　　搅拌法的优点是成型设备结构简单，单机产量大，所形成的颗粒易快速溶解、湿透性强，缺点是颗粒均匀性不好，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。 　　压力成型法　该法是将要造粒的粉体物料限定在特定空间中，通过施加外力压紧的密实状态。根据所施加外力的物理系统不同，压力成型法又可分为模压法和挤压法。 　　典型的模压法设备有重型压块机、台式压榨机、混凝土块压制机、压砖机、重型制片机等。其优点是可制造较大的团块，所制成的物料也有相当的机械强度，缺点是设备的适用范围较小，对有的物料不易脱模。这类设备多用于建筑、制药等领域。 　　挤压法是目前我国粉体工业中压力成型法造粒的主要方法。挤压法造粒设备根据工作原理和结构可分为真空压杆造粒机、单（双）螺杆挤压造粒机、模型冲压机、柱塞挤压机、辊筒挤压机、对辊齿轮造粒机等。这类设备可广泛适用于石油化工、有机化工、精细化工、医药、食品、饲料、肥料等领域。该法具有适应能力强、产量大、粒度均匀、颗粒强度好、成粒率高等优点。 　　在单螺杆造粒机基础上研制成功的DLJ系列解碎造粒机可很好地解决胶状体物料的破碎问题，可广泛适用于高分子量聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠等物料的解碎造粒，拓宽了挤压法造粒的应用范围。 　　对于要求特殊形状颗粒（如环状、三叶草形、多孔状等）的物料造粒，一般采用柱塞挤出机来实现。目前我国对柱塞挤出机的研究已趋完善，柱塞直径在50～250毫米范围，颗粒直径在2～20毫米范围内可选，可实现颗粒形状超过20种。 　　喷雾和分散弥雾法　该法是在特定设备中，使处于高度分散状态的液相或半液相物料直接成为固体颗粒。这种造粒设备有喷雾干燥塔、喷雾干燥器、造粒塔、喷动床和流化床干燥器以及气流输送干燥器等。这种喷雾和分散弥雾造粒法的共同特性为：液态进料必须是可用泵输送的和可弥散的；造粒过程通常应为连续、自动化的以及大规模的操作；造粒系统必须设计成能回收或循环使用料末，以解决物料的磨损消耗和粉末夹带现象；产品粒度一般限制在5毫米以下。这类设备的优点在于物料的造粒过程和干燥过程同时进行。该设备可广泛应用于制药、食品、化工、矿业以及陶瓷工业等。其缺点是颗粒强度较低，粒度较小。目前这类设备可制备的颗粒直径可小到50～500微米，甚至更小，产量最大的可超过30吨/小时（如尿素造粒塔等）。 　　热熔融成型法　热熔融成型法是利用产品的低熔点特性（一般低于300℃），将熔融物料通过特殊的冷凝方式，使其冷凝结晶成所要求的片状、条状、块状、半球状等形状。根据成型设备工作原理，主要可分为转鼓结片机和回转冷带落模成型装置。 　　转鼓结片是一个冷却结晶过程，料盘中熔融料液与冷却的转鼓接触，在转鼓表面形成料膜，通过料膜与鼓壁间的热交换，使料膜冷却、结晶，结晶的料膜被刮刀刮下，成为片状产品。转鼓结片机具有设备紧凑，转鼓精度高，冷却效果好，适用范围广。既可结片又可干燥等优点，可广泛应用于石油树脂、聚乙烯低聚物等高分子类产品以及苯酐、顺酐、高级脂肪醇等有机化工产品的生产。转鼓结片机在我国粉体工业中的应用已较普遍，技术也较成熟。 　　回转冷带落模成型装置采用薄钢带传热和雾化喷淋冷却，传热效果好，冷却效率高，物料固化成型快，物料适用范围广，可生产半球状、条状、块状、薄片状等多种形状的产品。采用布料器与钢带双调速驱动装置，可根据生产能力及物性参数调节，易实现自动控制；整个生产过程无污染，产品纯度高，无杂质带入，易实现连续化作业；由于钢带在卸料端的换向弯曲，使固化料层与钢带的贴合面分离，因此卸料时粉化少，卸料容易，颗粒形状易于保持。 　　目前，国内从事回转冷带落模成型装置设计、研究、制造的单位有四五家，多数是由原化工部化工机械研究院粉体工程研究所自主开发的内旋布料系统衍生发展而成。这一技术与设备在我国已工业化推广应用100余台套，取得了多项发明专利，技术已接近国际先进水平。 · 行业聚焦：  　　挤压造粒机组集机、电、仪高度一体化，自动化控制水平高。因此，在实际运行中将出现较多难以诊断的故障，导致处理时间过长，从而影响整套聚丙烯装置的正常运行，大大地降低了生产经济效益。笔者结合挤压造粒生产过程的理论知识以及十余年实际生产运行的管理经验，对该机组在运行中出现故障的常见原因进行分析判断，制定了相应的解决措施及处理方法，从而确保挤压造粒机组长周期的稳定运行。 　　故障原因 　　在挤压造粒机组中，导致挤压造粒机组在运行中出现摩擦离合器脱开，机组联锁停车的原因可分为四大类： 　　主电机系统故障 　　1、主微波干燥设备加热的原理 　　微波干燥设备微波是频率在300兆赫的电磁波。被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频电磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化，造成分子的运动和相互摩擦效应。此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热干燥的目的。 　　微波杀菌的机理 　　微波杀菌是利用了电磁场的热效应和生物效应共同作用的结果。微波对细菌的热效应是使蛋白质变性，使细菌失去营养、繁殖和生存的条件而死亡。微波对细菌的生物效应是微波电场改变细胞膜断面的通透性能，细菌因此营养不良，不能正常新陈代谢，细菌结构功能絮乱，生干燥是许多工业领域中非常重要和通用的一种单元操作。物料的干燥常缘于以下一种或几种原因：使物料流动性好，易于装卸，易于保存和贮藏，减少运输费用，获得希望的产品质量等。需要干燥的物料种类繁多，它们所需的干燥时间各异，各有不同的物理形状和质量要求，不恰当的干燥会导致产品质量差，产品无法销售，造成无法挽回的损失。 　　文献中记载了400多种型号的干燥机，其中常用的有100多种。因为高的汽化潜热和由于以热空气作为干燥介质(最常见)所固有的低效率，使干燥成为可与蒸馏相比的高能耗的单元操作。调研表明，在美国、加拿大、法国、英国，工业干燥能耗占全国总能耗的10％～15％，而在丹麦和德国高达20％～25％制药机械是制药工业发展的重要保障，制药机械在制药工业中将起主导作用。所以制药机械发展潜力巨大。作为制药机械制造业，如何抓住这难得的机遇，大展宏图？混合机是制药机械中的一种，混合机械是利用机械力和重力等，将两种或两种以上物料均匀混合起来的机械。混合机械广泛用于各类工业和日常生活中，混合机械将紧跟着市场的发展。 　　混合机适用范围： 　　混合机适用于轻工、电子.制药、食品、化工、等行业对粉末、颗粒状可大幅降低半导体制造与电脑芯片封装的成本并提高效率。这种被称为环氧硅氧烷聚酯树脂（PES）的新材料，使新一代低成本芯片纳米压印光刻技术成为可能。       据了解，芯片制造商采用这种新材料，能削减从生产到封装过程中的数个生产步骤，从而降低成本。 同时，PES的固化温度为165℃，比传统材料低35%，因此制造过程中需要的热更少。PES的另一项优势是吸水性不到0.2%，优于其他材料。此外，PES可充分附着在铜上。这些属性都让PES有望成为重分布层应用及紫外线压印光刻技术的候选者。 (来源：中国化工报)

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