АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Гранулирование окатыванием

Гранулирование окатыванием представляет собой агломерацию в форме шариков после увлажнения порошков. Гранулирование методом окатывания состоит в предварительном образовании агрегатов из равномерно смоченных частиц или в наслаивании сухих частиц на смоченные ядра – центры гранулообразования. Этот процесс обусловлен действием капиллярно-адсорбционных сил сцепления между частицами и последующим уплотнением структуры, вызванным силами взаимодействия между частицами в плотном динамическом слое, например, в грануляторах барабанного или тарельчатого типов.

Тарельчатый гранулятор представляет собой тарелку (диск) с бортиками, вращающуюся вокруг наклонной оси. Порошок подают через загрузочный штуцер в гранулятор, где он смачивается связующей жидкостью из форсунок и окатывается до гранул нужной величины. Туда же, если требуется, непрерывно подают сформованные зерна, они постепенно облепляются смоченным порошком, и диаметр зерен растет. По мере роста зерна перемещаются от центра диска гранулятора к его краям и затем, начиная с определенного размера, под действием центробежной силы сбрасываются с диска. Качество грануляции, а также свойства полученных гранул зависят от большого числа факторов: физико-химических свойств порошка, подвергаемого агломерации, скорости подачи порошка, зерен, связующего, типа и количества связующего, скорости вращения и угла наклона гранулятора, расположение устройств подачи порошка и воды. Диаметр гранул тем меньше, чем больше наклон оси гранулятора и скорость вращения диска. Существуют тарельчатые грануляторы производительностью от 0,08 до 30 т/ч, их габариты: диаметр тарелки 0,5-4 м; высота борта 0,1-1 м. Тарельчатые грануляторы применяются для формования оксида алюминия, который, как известно, широко применяется в качестве катализатора и носителя катализаторов.

Рис. 5. Тарельчатый гранулятор: 1 – тарелка; 2 – кожух; 3 – форсунка; 4 – смотровое окно;

5 – вал приводной; 6 – устройство для изменения угла наклона тарелки; 7 – станина.

Барабанный гранулятор – это вращающаяся цилиндрическая обечайка с закрепленными на ней бандажами, которыми она опирается на роликовые опорные станции. Для уменьшения налипания влажного материала внутреннюю стенку барабана футеруют резиной. В процессе гранулирования шихту увлажняют с помощью форсунки, установленной на расстоянии 1,0-1,5 м от загрузочного устройства гранулятора. Основные технические характеристики наиболее широко применяемых барабанных грануляторов: производительность – 8-22 т/ч; частота вращения барабана – 0,56-1,3 с^-1; диаметр обечайки – 1,4-2,2 м; длина барабана – 8-11 м; угол наклона 1-3 град.

Рис. 6. Гранулятор барабанного типа: 1 – узел выгрузки; 2 – опорная станция; 3 – бандаж; 4 – обечайка.

В последние годы в различных производствах все шире находят применение виброгрануляторы, они более компактны и имеют более высокую производительность, чем обычные грануляторы. Для этих процессов используются аппараты с вибрирующим корпусом или отдельными деталями, погруженными в слой материала.

Рис. 7. Чашевый виброгранулятор: 1 – корпус; 2 – дисковый распылитель жидкости; 3,4 – патрубки; 5 – электродвигатель; 6 – крышка; 7 – днище; 8 – лоток; 9 – вибратор.

Исходный порошкообразный материал через патрубок 4 поступает на распределительный элемент, с которого равномерно распределяется по вибрирующей поверхности эллиптического днища. Связующая жидкость через патрубок и кольцевой канал поступает на вращающийся диск и разбрызгивается на капли определенной дисперсности. Образовавшиеся гранулы окатываются на поверхности эллиптическогот днища одновременно уплотняясь, и через лоток выгружаются из виброгранулятора. Изменяя геометрические параметры эллипса днища, можно регулировать размер гранул. Технические характеристики чашевого виброгранулятора: производительность 500 кг/час; амплитуда колебаний - 3,6 мм; частота колебаний - 22,5 Гц; габариты - 0,8-0,8-1,5 м; масса - 960 кг.

При формировании и росте гранул на частицы действуют различного рода силы и тем самым образуются разные связи. Так, вследствие диффузии молекул и атомов в точке соприкосновения частиц образуются твердофазные мостики. При этом скорость диффузии увеличивается с повышением температуры. Для большинства твердых веществ образование твердофазных мостиков происходит при температурах выше ½ или 1/3 температуры плавления. При гранулировании некоторых веществ или продуктов, представляющих собой смесь солей, при определенных температурных условиях в местах контакта между частицами образуются мостики нового вещества или комплексного соединения вследствие химической реакции. При гранулировании увлажненных продуктов и последующей сушке гранул в местах контакта твердых частиц выкристаллизовываются растворенные в жидкости вещества и образуются твердофазные мостики. Жидкофазные мостики образуются за счет действия капиллярных сил (поверхностное натяжение в пленке жидкости) и молекулярного притяжения в адсорбированных тонких слоях жидкости. Связи под действием сил притяжения между частицами могут возникать, даже если между частицами нет жидкостных пленок или мостиков связующего. Например, силы Ван-дер-Ваальсовы молекулярные силы начинают проявляться, когда расстояние между частицами составляет порядка 10 нм. При движении частиц вследствие их трения и взаимодействия на поверхности возникают электростатические заряды, величина которых зависит от природы и строения веществ, характера движения частиц и изменяется в зависимости от условий отвода электричества. Естественно, что силы притяжения между положительно и отрицательно заряженными частицами участвуют в процессе агрегации и образовании гранул. Связи, обусловленные формой частиц образуются в результате механического сцепления шероховатостей поверхности в процессе гранулирования частиц, и эти связи являются весьма прочными.

На образование и рост гранул большое влияние оказывает соотношение между жидкой и твердой фазами. В зависимости от содержания жидкости и твердых дисперсных частиц наблюдаются различные механизмы гранулообразования. При недостаточном количестве связующего (влаги), когда жидкость находится только в зоне контакта частиц, преобладающим является механизм разрушения частиц с последующим их взаимным наслоением. По мере увеличения содержания влаги происходит заполнение пор, образуется жидкостная сетка в агломерате твердых частиц, объединенных в гранулу. В этом случае агломерирование частиц происходит под действием капиллярных сил сцепления, действующих на поверхности гранул. Когда твердые частицы полностью покрываются влагой, происходит соединение между собой гранул одного размера в агломераты. При гранулировании методом окатывания для большинства продуктов характерна очень узкая область оптимальных соотношений жидкой и твердой фаз. За ее пределами либо не происходит формирование гранул, либо идет спонтанная агломерация частиц.

Принимая во внимание, что движущей силой процесса гранулирования является сила сцепления частиц в агломерате, Классен П. В. предлагает следующую зависимость для расчета среднего размера гранул, которая применима для веществ, нерастворимых в связующем:

где d_ср – средний диаметр гранул; d₀ – диаметр гранул в начальный момент гранулообразования; Q_ж – содержание жидкой фазы; Q₀ – содержание жидкой фазы в момент начала гранулообразования; m и n – эмпирические коэффициенты, определяемые опытным путем.

Средний диаметр гранул зависит также от количества вводимого сухого ретура g_р и размера частиц ретура d_р. Чем больше ретура и чем он крупнее, тем меньше поверхность частиц и выше их влагосодержание. Диаметр гранул может определяться по формуле:

,

формула справедлива, если ретур не поглощает влагу.

Прочность гранулы тем больше, чем мельче частицы гранулируемого порошка. Для любых средств сцепления частиц прочность гранул обратно пропорциональна квадрату их линейного размера и выражается общим уравнением:

Р = к (1-а)/pd²),

где Р – разрушающее напряжение, Па: К – коэффициент, зависящий от природы и величины сил сцепления и от числа точек приложения этих сил: а – степень пористости грануы (доля пустот): d - средний линейный размер твердых частиц, образующих гранулу, м.

Дата добавления: 2015-09-03 | Просмотры: 1897 | Нарушение авторских прав