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： 我国传统的名贵海产品加工制品，如干贝海参鱼翅海米等，几乎都是采用干制的方法加工而成的。研究表明，采用传统的自然风干或人工热风干燥加工上述海产品时，水溶性及热敏性等营养活性物质有一定损失，同时，制品的体积缩小严重，复水较难，还易出现表面结壳龟裂，脂肪氧化，导致产品表面变色等质量缺陷，影响了制品质量的均一性和耐藏性。如果采用真空冷冻干燥设备技术代替传统方法来加工海珍品，将会有效克服上述不足，不仅可以保证制成品品质的均一性，还可改善其外观和内在品质，提高经济效益。 　　真空冷冻干燥设备技术可以明显提高制品的质量和档次，但在水产品前言 　　随着人们对于环境污染问题越来越重视、对于室内空气品质要求的不断提高，在不断加紧研究和推行空调节能，改善室内空气条件，寻找替代冷源的同时，许多国家都在积极研究探索利用自然条件的冷却方法。理论上，以降低建筑物维护结构外表面温度为目的的利用太阳能被动蒸发冷却问题，按蒸发机理可分为两类：一类是自由水面的蒸发冷却问题，这类问题包括蓄水屋面、蓄水漂浮物、浅层蓄水、流动水膜及复杂的喷雾措施等；另一类则是多孔材料蓄水蒸发冷却问题。 　　１．第一类：自由水面蒸发冷却问题 　　较早时期的建筑被动蒸发冷却并没有被详细的分类，主要是采用在屋顶覆盖上一层水袋的方法使建筑物降温。水袋上有一层可干燥设备按雾化器的结构分为离心式喷雾干燥设备、压力式喷雾干燥设备、气流式喷雾干燥设备等三种型式，喷雾干燥设备适合于处理溶液、悬浮液或泥浆状物料的干燥，特别是用于高热敏性物料和料液浓缩过程上易于分散的物料的干燥。它是用喷雾的方法，使物料成为雾滴分散在热空气中，物料与热空气呈并流、逆流或混流的方式互相接触，使水分迅速蒸发，达到干燥目的。 　　喷雾干燥设备因其可直接由溶液或悬浮液制得成分均匀的粉状产品的特殊优点，目前已广泛应用在化工真空带式干燥机的使用范围很广，各个工业领域都广泛使用，选购时应该注意的问题有以下几点： 　　一、 真空带式干燥机的选型 　　前言中已经提到 ，真空带式干燥机的使用范围很广，目前在制药、食品、生物、化工等领域已经有了它的用武之地。但在每个领域中其选型的标准却不尽相同，这是因为各个领域的干燥物料的要求及参数有较大的区别 。例如：在制药行业（特别是中药），浸膏一般粘度都较大，而且干燥的温度要求较严格，熔点的控制要精确（尤其是多糖类的物料），真： 　　1.由于物料受到离心、剪切、碰撞、摩擦而被微粒化，呈高度分散状态及固气两相间的相对速度较大，强化了传质传热，使该机生产强度高 　　2.在闪蒸干燥机底部高温区，热敏性物料不与热表面直接接触，并装有特殊装置，解决了热敏性物料的焦化变色问题。 　　3.干燥气体进入闪蒸干燥机底部，产生强烈的旋转气流，对器壁上物料产生强烈的冲刷带出作用，消除粘壁现象。 　　4.闪蒸干燥机干燥室上部加装陶析环及旋流片可以控制出口物料的粒度及湿度，以达到不同物料的终水份粒度的要求。 　　5.由于闪蒸干燥机干燥室内周向气速高，物料停留时间短，达到高效、快速、小设备、大生产。

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