结合实际探讨脱氟磷酸三钙生产造粒

2022-09-10

一、概述

造粒主要目的就是经过机械设备来制备符合生产要求的颗粒, 或是直接破碎制备、或是采用搅拌法、喷雾法制备。

工业化生产中, 常见的以下几种造粒方式:

1. 压缩造粒法:是将混合好的原料粉体放在对辊间或一形态的密闭压膜中, 通过外部施加压力使分标题团聚成型。

2. 挤压造粒法:是用螺旋、活塞、辊轮、回转叶片对加湿的粉体加压, 并从设计的网孔中挤出。优点:颗粒截面规则、均一, 生产量大。缺点:模具磨损严重, 颗粒长度和端面形状不能精确控制。

3. 破碎滚动造粒:

4. 干燥喷雾造粒法:

5. 流化喷雾造粒法:

目前我国的粉体造粒技术正取得长足的发展, 但是在我国饲料级磷酸三钙产业中, 这一技术的发展还不是很成熟。我国现在生产饲料级磷酸三钙产品工业中, 多采用高温烧结法, 这一方法对于粉体造粒的要求较高。本文以脱氟磷酸三钙生产中常用的盘式造粒机的成球率为研究方向, 对怎样让圆盘造粒机颗粒满足生产所需;怎样通过提高造粒的成球率减少单位能耗、节约资源最易浅显探讨。

制备满足于采用高温烧结法生产脱氟磷酸三钙的颗粒, 要着重考虑怎样将造粒粒度控制在3~~8mm范围内, 怎么样让在这一范围内的颗粒最多?本文将粒度在3~~8mm范围内的粒子成为核心粒子, 其在粒子中的整体含量成为核心粒子量。主要将对于影响此部分的粒子百分含量的技术操作及其相关的影响因素作整体分析。

二、影响成球率的因素

生产过程中影响造粒机制备合格颗粒的因素多, 根据数据统计分析, 主要有以下因素:

1. 合格精粉原料配伍

配料比 (即:磷矿粉与纯碱的比值) 对于造粒没有影响, 生产数据统计也找不出相应的规律, 由此可以得出配料比对于造粒的好坏没有影响。

2. 圆盘造粒机转速

造粒机电机频率的改变, 对于造粒核心粒子的改变没有影响, 所以电机频率的改变不是影响核心粒子分布状态的一个主要因素。

3. 磷矿粉与纯碱的质量配比对于核心粒子的影响

磷矿粉与纯碱的质量配比关系不是影响造粒机制备核心粒子的因素, 所以物料磷矿粉与纯碱配比的变化不会影响造粒机制备合格粒子。

4. 物料在圆盘造粒机中停留时间

造粒的好坏与物料下料的高度无关, 与物料在造粒机内的停滞时间有关, 统计数据显示:在22秒~~39.6秒范围内, 物料的成球率达到目标要求的最多。

5. 磷酸浓度

磷酸在55.56%~56.45%之间时, 造粒生成核心粒子的个数明显高于在范围之外的磷酸浓度, 且相对含水量在22.0%~~22.7%之间时, 粒度相对较好, 更容易达到目标设定值。

6. 磷酸管道压力对于核心粒子的影响

造粒管道压力在0.18Mpa~~0.4Mpa之间时, 造粒的粒度相对于高于0.45Mpa时明显好很多;磷酸管道的喷雾半径的改变对于造粒的好坏影响不大, 不是其主要因数;磷酸喷头高度 (即:磷酸喷头到物料平面的高度) 对于造粒的好坏不存在较大影响, 在同一位置高度粒度的变化区间较大, 所以不是影响造粒好坏的主要因素。

磷酸流量的稳定与否对于核心粒子的影响:造粒粒度的好坏与磷酸流量的大小、快慢没有直接关系;造粒粒度的好坏与磷酸的总体使用量无关, 统计中找不到明显关系。所以磷酸流量大小及磷酸总使用量不是影响造粒粒度好坏的主要因素。

7. 原料精粉下料位置与磷酸喷淋位置

物料下料位置和磷酸喷头的间距对于粒度没有特殊的影响。在实际生产中, 物料下料位置的改变对于粒度的变化存在影响。物料在圆盘造粒机右侧1.2M位置时, 物料的成球效果不是很理想, 但是当改到左侧相应位置时, 粒度发生了极好的变化, 物料下料口及磷酸喷头间距位置对于粒度的改变影响无规律可循。所以下料口与喷头的间距不是影响粒度好坏的主要因素, 但是下料口和喷头位置同处在物料抛物区时, 粒度的好坏较难控制。

8. 造粒补水方式不同

粒度的好坏与水的添加量、添加方式之间有极大的关联, 采取经混合器加水、独立加水所生产的颗粒粒度达到目标要求的很少, 但是在经混合补水进入磷酸或者不补水的方式生产出来的颗粒达到目标要求的很多, 所以可以得出采取补水入磷酸或者不补水的方式, 很容易掌控造粒粒度的好坏;补水的多少对于造粒好坏也存在着重要影响, 当补水水占投入精粉的比重在0.33%以上时, 造粒效果明显不好, 但是在0.33%以下时, 造粒效果容易控制。

9. 精粉温度

物料在纯冷热状态下 (即物料在生产中存储于罐体中不存在集料垮塌, 造成物料温度不恒定, 而全是冷料或全是热料的状态) , 物料造粒生产形成的目标颗粒较多, 易于满足生产要求, 但是一旦两种物料冷热混合不均的状态下, 极难满足生产要求。所以物料的冷热混合不均也是影响造粒好坏的一个重要因素。

三、影响粒子范围的粉体工程学浅析

在粉体工程中, 将细小颗粒状物料的集合体称之为粉体。粉体物料是由无数颗粒构成的, 颗粒是粉体物料的最小单位。工程上常把在常态下以较细的粉体状态存在的物料成为粉体物料, 简称粉体。粉体的大小、分布、结构形态和表面形态等因素, 是粉体其他性能的基础。

如果构成粉体的所有颗粒, 共大小和形状都是一样的, 则称这种粉体为单分散粉体。大多数粉体都是由参差不齐的各种不同大小的颗粒所组成, 这样的粉体称为多分散粉体。粉体颗粒的大小和粉体颗粒群中所占的比例分别称为物体物料的粒度和粒度分布。

对于饲料级磷酸三钙生产, 其生产过程中的造粒工序, 就是对粉体工程学的应用。如何提高其生产, 使得工业生产的稳定运行, 就要对造粒成球的整个过程有一个整体的了解和整体的分析。要更好的提高造粒生产, 我们就必须站在粉体工程学的角度, 对其粉体层的形成及其参数有一个具体的了解。粉体层是由大量颗粒堆积而成, 粉体层内部颗粒会形成某种空间排列。以下仅以瓮福小野田化工有限公司所用原料作为蓝本, 对饲料级磷酸三钙造粒生产中粉体的为粉体层的力学、电学、热传递及流体透过等有关的各种粉体关系作一浅析。

1. 原料生产中造粒机的容积密度

β1=填充粉体的质量/粉体填充体积=5*0.25*1000/ (3.14*1.6*1.6*0.75) =207.4 (kg/m3)

β2=填充粉体的质量/粉体填充体积=9*0.25*1000/ (3.14*1.6*1.6*0.75) =373.2 (kg/m3)

限于数据原因, 计算以瓮福小野田化工有限公司造粒机 (直径为3.2m, 盘边高度为0.75m) 、生产投入量区间为蓝本进行计算推导。故其原料造粒机的容积密度在207.4kg/m3≤β≤373.2kg/m3。

2. 原料生产中造粒机的空隙率ε。

空隙率ε= (粉体填充体积-填充的颗粒体积) /粉体填充体积

生产投入量为5吨是的空隙率ε1=Vb/V= (3.14*1.6*1.6*0.75-3.14*1.6*1.6*0.18) /3.14*1.6*1.6*0.75=76%, 物料的填充率ψ1=3.14*1.6*1.6*0.18/3.14*1.6*1.6*0.75=24%;

生产投入量为9吨是的空隙率ε2=Vb/V= (3.14*1.6*1.6*0.75-3.14*1.6*1.6*0.36) /3.14*1.6*1.6*0.75=52%, 物料的填充率ψ2=3.14*1.6*1.6*0.36/3.14*1.6*1.6*0.75=48%。

3. 原料生产中造粒粉料的含水量

潮湿物料由于颗粒表面的吸附水, 颗粒间形成所谓滑液桥力, 而导致颗粒间附着力的增大, 形成团粒。由于团粒尺寸较一次粒子大, 同时团粒内部保持松散结构, 导致整个物料的堆积率下降。故而想生产出合格的粒子, 必须严格控制好物料的含水量。

通过实际及理论分析, 将采用烧结法生产饲料磷酸三钙的造粒部分做到最好, 在生产过程中应该满足以下几方面的要求:1、物料在造粒机内的停滞时间控制在22秒~~39.6秒范围内;2、造粒管道压力在0.18Mpa~~0.4Mpa之间;3、如果生产中物料较干, 需要补水, 补水量不得超过精粉的比重在0.33%;4、控制物料的投入保障物料的空隙率和容积密度在生产范围内, 不然将严重影响粒度。

摘要：简述现有粉体造粒技术的方法和设备, 对今后造粒技术的发展趋势提出了看法。随着科学技术的进步, 造粒技术已被广泛应用于固体制剂的造粒技术和化工行业。粉体造粒技术在我国还处于起步阶段, 但是此技术以其独特的优势正受到人们越来越多的关注, 根据不同的造粒需求, 做到能满足生产、生活所需的不同粒度。

关键词：造粒,粉体技术,影响因素