ЛЕКЦИЯ ВТОРАЯ

2. Оборудование и методы гранулирования технического углерода

2.1. Методы гранулирования материалов

В последнее время вопросам технологии и техники гранулирования. В России и за рубежом уделяется большое внимание, поскольку в ряде случаев гранулированные материалы обладают многими преимуществами по сравнению с порошкообразными. Некоторые технологические процессы, главным образом в химической и нефтехимической промышленности, при производстве удобрений, цемента, технического углерода и извести представляются теперь немыслимыми без применения техники гранулирования.

Известные в настоящее время процессы гранулирования разнообразны как по методам их осуществления, так и по аппаратурному оформлению.

При грануляции распылением расплав с помощью разбрызгивателя равномерно распределяется по сечению аппарата. Падающие капли расплава охлаждаются встречным потоком холодного воздуха и превращаются в сферические гранулы. Охлаждение капель расплава может осуществляться другими способами, например жидкостью. Таким способом гранулируют азотные удобрения (аммиачную селитру, карбамид), а также сложные удобрения. Особенностью данного способа гранулирования является совмещение ряда процессов: упаривание раствора, кристаллизация и грануляция, а также сушка получаемого гранулята до требуемой влажности.

Способы агломерации порошкообразных материалов можно разделить на две основные группы. В первую группу входят все способы, при которых гранулы образуются при помощи сил притяжения между частицами твёрдого вещества. Это достигается применением больших усилий, заставляющих частицы прийти в соприкосновение, а также за счёт химической активности частицы. Эту группу получения гранулята можно назвать сухой грануляцией, или грануляцией без связующего. Таким способом гранулируют активный техуглерод и техуглерод полученный из газа. К такой группе относятся способы сухого гранулирования технического углерода, таблетирования, брикетирования и прессования.

Иногда при создании давления на материал некоторые составные части смеси могут действовать как связующие вещества. Это отмечено при брикетировании бурого угля. К данной группе способов относится прессование на валках с последующим дроблением и классификацией. Применяемое давление при прессовании действует на сравнительно небольшую массу и позволяет значительно уплотнять материал, поэтому гранулят отличается высокой плотностью и прочностью. Прочность прессованных плиток зависит от формы зёрен, гранулометрического состава исходных материалов, влажности, температуры и других факторов. Получение твёрдой спрессованной плитки обуславливается, по-видимому, действием следующих факторов: механического сцепления, электростатических сил и сил трения. Метод прессования внедряется в производстве гранулированного хлористого калия, а также находит применение в производстве удобрений, мочевины, фосфатов аммония и других сложных и смешанных удобрений.

Вторая группа способов гранулирования характеризуется добавлением жидких связующих. Влажная грануляция основывается на действии сил поверхностного натяжения и капиллярного давления жидкости. В настоящее время эти методы находят широкое применение и осуществляются главным образом в барабанных грануляторах. Метод окатывания основан на предварительном агломерировании частиц исходного порошкообразного материала при равномерном его увлажнении и последующем окатывании агломератов. Частицы порошка, покрытые тонкой плёнкой влаги, сталкиваясь друг с другом в процессе вращения, образуют скопление мелких частиц. Соединение частиц друг с другом обеспечивается силой капиллярного притяжения, возникающей от поверхностного натяжения связующей жидкости. Затем происходит уплотнение материала в грануле и выжимание влаги на поверхность, в результате чего силы сцепления между отдельными частицами ещё более увеличиваются. Вытесненная вода обеспечивает последующее прилипание мелких частиц к грануле, за счёт чего и происходит рост гранулы. Полученные способом окатывания гранулы имеют форму, близкую к шаровой. Этим способом получают гранулированный простой и двойной суперфосфаты, аммофос, нитроаммофоску и другие сложно-смешанные удобрения. Грануляцию методом окатывания проводят также в двухвалковых смесителях-грануляторах, где одновременно можно совмещать процессы смешения и грануляции.

Пылящий малоактивный и полуактивный техуглерод гранулируют мокрым способом в смесителях-грануляторах, пальцевый ротор которого вращается со скоростью 370 мин^-1.

Для грануляции некоторых порошковых материалов применяют роторные грануляторы с вертикальным расположением вала и скоростью вращения 3000 мин^-1. Вал оборудован ножами, число которых, размещение и угол установки определяют в зависимости от вида перерабатываемого материала. При попадании материала и связующего раствора в вихревой слой происходит образование микрогранулята, который стекает затем спиралеобразно по стенкам гранулятора и превращается в более крупные шарообразные гранулы.

К способу влажной грануляции следует отнести формование пластифицированной массы, сущность которого заключается в том, что предварительно подготовленный материал, попадая в зазор между рабочим органом и прессующим приспособлением, продавливается через матричное отверстие наружу. Причём предварительная обработка гранулируемого материала производится в смесителе, где при интенсивном перемешивании с добавлением воды или другого какого-либо связующего получают текучую пластифицированную массу, которую затем продавливают через специальную матрицу с отверстиями.

Следовательно, на основании литературных источников установлено, что в мировой практике используется как мокрый, так и сухой способ получения гранулированного продукта. Использование того или иного способа получения гранул зависит от свойств материала и требований, предъявляемых к ним.