4. Гранулирование

Наряду с процессами дробления и измельчения в химической промышленности часто возникает обратная задача – укрупнение порошкообразных материалов с получением готового продукта в виде гранул определенного размера, формы и прочности. Гранулированию могут подвергаться не только порошки, но также расплавы, суспензии и пасты.

Гранулированные материалы обладают следующими преимуществами:

• хорошая сыпучесть и высокая насыпная плотность;

• высокая плотность структуры гранул;

• меньшая пылимость и слеживаемость при хранении и транспортировании;

• более пригодны для процессов автоматизированного и механизированного дозирования, смешивания, транспортирования.

Для гранулирования используют следующие основные методы:

• окатывание порошков в присутствии жидких связующих добавок;

• разбрызгивание расплавов на отдельные капли с последующим охлаждением их при свободном падении в специальных башнях (метод приллирования);

• распыливание суспензий в псевдоожиженном слое гранул с одновременной сушкой;

• прессование порошков под большим давлением с последующим дроблением прессата и классификацией продукта.

Выбор конкретного метода гранулирования определяется рядом факторов:

• свойствами исходного материала (порошок, расплав, суспензия);

• требованиями к готовому продукту;

• мощностью производства и др.

4.1. Метод окатывания на движущихся поверхностях

Процесс состоит из нескольких стадий:

• смешивание исходного порошка и частиц ретура* со связующей жидкостью;

• образование зародышей гранул за счет действия капиллярных сил притяжения между смоченными частицами порошка;

• рост и окатывание зародышей с уплотнением их внутренней структуры за счет сил взаимных ударов и ударов о внутреннюю поверхность гранулятора сырцовых гранул. Величина сил при взаимных ударах гранул может достигать нескольких десятков атмосфер.

• упрочнение малопрочных коагуляционных контактов частиц внутри гранул за счет сушки и кристаллизации связующей жидкости;

• классификация сухих гранул по размерам. Мелкая фракция возвращается в виде ретура и служит зародышем новых гранул. Крупную фракцию дробят и дополнительно грохотят, а средняя фракция выводится на склад готовой продукции.

* ретур – это отсев, возвращаемый обратно в цикл (добавляемый к исходному продукту). Размер частиц, как правило, менее 1 мм.

Механизм гранулообразования методом окатывания чрезвычайно сложный и многофакторный. Интенсивное гранулирование происходит в строго определенных для каждого материала условиях.

Большое влияние оказывает химический состав и расход связующей жидкости. При недостатке связующего вещества степень гранулирования низка, гранулы плохо окатаны и малопрочны. При чрезмерном увлажнении образующиеся гранулы слипаются друг с другом, с образованием крупных комков.

Большое значение имеют и следующие факторы:

• скорость вращения гранулятора;

• степень заполнения гранулятора материалом;

• угол наклона гранулятора;

• температура и т.д.

В промышленности нашли широкое применение барабанные, тарельчатые (чашевые или дисковые) и лопастные грануляторы.