Пелетизираща агломерация - Studiopedia

Гранулирането на прахообразни материали в присъствието на разтвори и суспензии се използва широко в най-мащабните индустрии. Гранулирането на насипни компоненти при наличие на влага се извършва в амонизатори-гранулатори, шнекови гранулатори, дискови и барабанни гранулатори, сушилно-разпръскващи агрегати.

Гранулирането на прахообразни материали се извършва в присъствието на течна фаза, която се въвежда с първоначалните насипни компоненти.

а) с ниско съдържание на влага; б) когато порите са напълно запълнени с течност; в) когато твърдите частици са напълно покрити с течен филм.

Фигура 89 - Разпределение на разтвора в гранулираната смес при различни съотношения на течна и твърда фази.

Гранулирането на насипни компоненти започва вече при ниско съдържание на влага, но с въвеждането на влага порите на свободния обем на сместа се запълват частично, в резултат на което между частиците се образуват подвижни междинни слоеве на течната фаза (Фигура 89а).

При по-нататъшно овлажняване течността постепенно запълва свободния обем между частиците, достига до ръба на порите и там образува вдлъбната повърхност. В този случай агломерацията на частиците се извършва под действието на капилярни кохезионни сили, действащи само върху повърхността на гранулите (Фигура 89b).

Когато твърдите частици са напълно покрити с течен филм, възникват условия за слепване на частиците чрез сливане на близки „капки“ (Фигура 89c).

Методът за гранулиране на прахообразни продукти в барабанни гранулатори (амонизатори-гранулатори, барабанни сушилни за гранулиране), шнекови гранулатори.Той е широко разработен поради бързото увеличаване на производството и разширяването на гамата.

Гранулирането в апарати от този тип се извършва по два начина: от пулпа и без пулпа.

Процесът на гранулиране на целулоза има редица предимства в сравнение с процеса на полутвърдо гранулиране: скоростта на взаимодействие на изходните материали в разтвора, лекотата на контрол на производствения процес, възможността за широка вариация в състава на получените продукти, еднородността на гранулите по размер и форма, добри физични свойства на крайните продукти.

Недостатъци на гранулирането на целулозата: необходимостта от допълнително оборудване за подготовка на целулозата и високата цена за отстраняване на водата по време на гранулирането и сушенето на гранулите.

Сили на взаимодействие при пелетизиране

В процесите на гранулиране се проявяват почти всички известни видове физико-механични и физико-химични връзки между частиците: 1) капилярни, повърхностно-активни сили на границата между твърда и течна фази; 2) адхезивни сили, възникващи в адсорбираните слоеве; сили на привличане между твърди частици (мономолекулни сили на Ван дер Ваалс и електростатични сили на привличане > 3) сили на свързване, дължащи се на образуването на материални мостове, които възникват по време на синтероване, химическа реакция, втвърдяване на свързващото вещество, топене и кристализация на разтвореното вещество по време на сушене.

Процесът на гранулиране чрез пелетизиране се състои от четири етапа: 1) смесване на изходния прах с връщащи се частици и свързващо вещество; 2) образуване на гранули от малки частици и раздробяване на бучки; 3) закръгляване и уплътняване на гранулите в резултат на тяхното движение по повърхността на апарата; 4) укрепване на връзките в резултат на прехода на течната фаза към твърдото, т.е. стабилизиране на структурата на гранулите. Промяна има на всички етапи.разпределение на размера на частиците, т.е. има гранулиране, чиято интензивност зависи от технологията, апаратурата на процеса на гранулиране и свойствата на продукта. Етапи на смесване и образуване на гранули. Като свързващо вещество се използват различни течности за насърчаване на адхезията на частиците. Най-често това са евтини достъпни вещества, използвани в технологията за получаване на този продукт.

Характерът на капилярното взаимодействие в слой насипен материал се определя от количеството вода в контактната точка, формата на контакта и броя на контактите на единица обем от материала. Тъй като са възможни различни контакти в слой, състоящ се от реални частици, теоретично е възможно да се предскаже само общият характер на ефекта на влагата на материала върху якостта на сцепление на частиците. При малко съдържание на фини фракции в насипния материал празнините между големите зърна остават практически свободни. Следователно, относително високото средно ефективно разстояние между частиците води до намалена якост на адхезия.

С увеличаване на съдържанието на фини фракции, структурата на материала става по-плътна, здравината на гранулите се увеличава. Положителната роля на големите фракции е, че те създават вид скелет на пробата, който има значителна устойчивост на статични и динамични натоварвания, а определен брой малки частици намалява средното разстояние между големите зърна и възниква сила, която осигурява адхезията на последния и предотвратява промените в твърдата структура на слоя. Само при определено съотношение на големи и малки частици се получава най-плътното опаковане и се постига най-високата сила на сцепление в навлажнения материал.

Процесът на нуклеация и образуване на гранули, когато течността се подава в гранулатора, може да бъдеприсъства, както следва. Капка вода, попадайки в слой материал, под въздействието на капилярни сили, веднага започва да се разпространява във всички посоки, запълвайки порите между отделните частици. Граничният размер на образуваните бучки е право пропорционален на размера на капката и обратно пропорционален на порьозността на слоя материал. Водата спира да се разпространява в насипния материал веднага щом бучката достигне своя максимален капацитет на капилярна влага. Това време се измерва в няколко секунди.

Етап на закръгляване. Уплътняването на частиците чрез пелетизиране се постига главно чрез въздействие върху фиксиран слой материал или върху стената на гранулатора. В този момент по-голямата част от кинетичната енергия, която бучката придобива при търкаляне надолу, се изразходва за преместване на зърната и уплътняване на гранулата. Очевидно е, че стойността на кинетичната енергия се определя не само от закръгляването, но и от масата на бучката. Тъй като диаметърът и съотношението на ядрата към праха се увеличават, времето, необходимо за достигане на определена плътност на буци, намалява.

Бучките в резултат на повтарящи се разливи и удари се уплътняват, отделните частици, движейки се, прилягат по-плътно. В същото време излишната влага се изстисква върху повърхността на бучката, в резултат на което става възможно допълнително прикрепване на сухи частици към такава бучка. Тъй като частиците се приближават една към друга, дебелината на свързаните водни филми става по-малка и силата на сцепление се увеличава.

В допълнение към динамичните натоварвания по време на удара, други сили също допринасят за уплътняването на гранулите. В момента на търкаляне на гранулата през зърното на финия материал се получава тласък в посока към центъра на гранулата.

Търкалящата се топка не прикрепя малки зърна (търкаля се върху тях), докато

, (8,6)

където d е диаметърът на зърното; r-радиусгранули; b е ъгълът на триене.

Етапът на стабилизиране на структурата на гранулите. Връзките между частиците, уплътнени по време на процеса на заобляне, се дължат до голяма степен на силите на повърхностното напрежение на течността. Тези връзки осигуряват достатъчна пластичност на материала и позволяват промяна на формата на гранулата в широк диапазон, без да я разрушават. За получаване на крайния продукт е необходимо укрепване на връзките, придаване на по-голяма твърдост на получената структура, което се постига чрез отстраняване на течната фаза или прехвърлянето й в твърдата фаза.

Най-разпространени в момента са следните видове апарати: амонизатори - гранулатори, барабанни гранулатори, барабанни гранулаторни сушилни.

Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: