ПРОЦЕССЫ ГРАНУЛИРОВАНИЯ в РОМЫШЛЕННОСТИ

КОНСТРУКЦИИ ГРАНУЛЯТОРОВ ОКАТЫВАНИЯ

, В различных отраслях промышленности используются многочисленные грануляторы окатывания, которые клас­сифицируются по типу конструкции на барабанные, дис­ковые (тарельчатые), конические, вибрирующие и грану­лирующие ленты. Среди грануляторов каждого из этих типов возможна также классификация по характеру про­текающего процесса (периодического или непрерывного действия); конструктивным признакам, особенно характер­но это для барабанных грануляторов (вращающийся кор­пус или перемешивающий орган); производительности (вы­сокопроизводительные или низкопроизводительные) и т. д.

Основное требование, предъявляемое к грануляторам скатывания, — высокая производительность при обеспе­чении заданного гранулометрического состава и требуе­мых физико-механических характеристик гранулята — прочности, плотности, насыпной массы, делимости и т. д. Производительность гранулятора и характеристики гото­вого продукта зависят от свойств исходного материала и двух групп факторов — технологических и конструктив­ных.

К технологическим факторам относятся расходы порош­ка, связующего, соотношение возвращаемых мелких гра­нул (ретура, или затравки) и порошка, температурный ре­жим. Размеры аппарата (диаметр, длина) и режимы его работы (угловая скорость вращения), коэффициент за­полнения и угол наклона составляют группу конструктив­ных факторов, которые определяют параметры движуще­гося слоя материала в грануляторе, величину динамиче­ского воздействия, которому подвергаются гранулы при

столкновении, а также продолжительность пребывания ма­териала в грануляторе.

Рассмотрим основные типы конструкций грануляторов окатывания, принципы выбора их и методы расчета.

Барабанные грануляторы. Давно было замечено, что при измельчении материалов в шаровой мельнице умень­шение размеров частиц происходит до определенных пре­делов (е=:5 мкм), а затем начинается агломерация и рост частиц. Этот принцип и положен в основу діри создании ба­рабанных грануляторов. Конструкция их первоначально была очень проста: цилиндрический корпус, в который за­гружается исходный материал, привод, в торцах корпуса— загрузочное и разгрузочное устройство, форсунки, через которые подается связующее, располагающиеся обычно со стороны загрузки. Корпус наклонен на 1—3° к гори­зонтали для облегчения перемещения материала. Как пра­вило, одновременно с исходным сырьем подаются частич­ки ретура в количестве 20—25% от готовой продукции, ко­торые служат центрами гранулообразования, Частота вращения барабана— от 5 до 30 об/мин.

В работе [72] установлена зависимость между произ­водительностью гранулятора и скоростью роста гранул при разных скоростях вращения барабана. При частоте вращения барабана менее 36% критической скорость рос­та гранул не зависит от числа оборотов барабана, т, е. чем ниже скорость вращения, тем больше продолжитель­ность процесса гранулирования и меньше производитель­ность аппарата.

Первоначально барабаны имели гладкую внутреннюю поверхность, этот тип барабанов и сейчас иногда приме­няют в производстве суперфосфата и смешанных удобре­ний. Но существенным недостатком таких аппаратов явля­ется то, что гранулируемая масса плохо захватывается стенкой, быстро соскальзывает с нее, т. е. гранулятор ра­ботает в слабоинтенсивном колебательном режиме.

Для увеличения высоты подъема материала в аппара­те, а следовательно, интенсификации процесса окатыва­ния, применяют различные приспособления — насадки (рис. 16) [11]. Насадки устанавливаются на некоторой час­ти или на всем пути движения материала в барабане. Они представляют собой неподвижные или вращающиеся ло­пасти, которые препятствуют соскальзыванию материала, • загруженного в барабан, по внутренней поверхности аппа-

устранения налипания применяются скребки, закреплен­ные неподвижно внутри барабана, которые при вращении корпуса снимают налипший слой [15; 49], подвешенные це­пи или штанги, укрепленные на корпусе, при вращении

его периодически падаю­щие и сбивающие налип­ший слой[39;471. Этим же целям служит оригиналь­ная конструкция грануля­тора (рис. 17) 143]. Поро­шок подается червячным питателем через канал в цапфе 2 в барабан /, вра­щающийся на горизонталь­ном валу 4. На этом же валу вращается сетчатый барабан 3 со скоростью, отличной от скорости барабана /. Барабан 3 предотвращает налипание материала на стенки барабана /.

Для гранулирования материалов, имеющих особую склонность к налипанию, разработан барабан, покрытый внутри секциями резины. Между резиной и корпусом ба­рабана находится текучая или сыпучая среда (вода, дробь),

благодаря чему резина при вращении деформируется и не дает материалу налипать на стенки.

Одним из недостатков действующих грануляторов яв­ляется низкий коэффициент загрузки из-за просыпания продукта через подпорное кольцо в зоне подпорки. Этот не­достаток устранен в аппаратах, в которых специальная упругая манжета — диафрагма поглощает биение бараба­на при его вращении и перекрывает зазор между загру­зочным устройством и подпорным кольцом барабана, в ре­зультате чего исключается просыпание продукта. Для пред­отвращения налипания продук­та внутренняя поверхность бара­бана покрыта листовой резиной.

При вращении в верхнем поло­жении резина под действием собственного веса и веса налип­шего продукта прогибается и разрушает налипший слой.

Развитие конструкций бара­банных грануляторов идет по пути уменьшения габаритов, по­вышения коэффициента заполне­ния, разработки внутренних приспособлений, интенсифицирующих процесс гранулиро­вания. Большое внимание при разработке барабанных грануляторов уделяется устранению проскальзывания ма­териала по стенкам барабана, что улучшает перемешивание и увеличивает производительность аппарата. В многоко­нусном барабанном окатывателе (рис. 18) заклинивание гранулируемого материала в углах между конусами обеспечивает интенсивное гранулообразование без приме­нения больших центробежных сил, что позволяет умень­шить габариты аппарата.

Гранулы, получаемые в барабанных грануляторах, от­личаются неоднородностью фракционного состава (поли­дисперсностью). Их сортируют на ситах, устанавливаемых на выходе из барабана или вмонтированных в его разгру­зочную часть. Сортировку можно делать и внутри грануля­тора, разделив барабан на секции с помощью перфорирован­ных перегородок. Размер отверстий в каждой перегородке определяет размер гранул, выгружаемых из данной секции.

На рис. 19 представлено устройство гранулятора, поз­воляющего вести одновременную выгрузку гранул и их

3 6-227

сортировку [44]. При вращении барабана 1 ковши 3захваты­вают гранулы из верхнего слоя. Затем гранулы высыпаются из ковшей по коническим решеткам 2. Мелкие гранулы про­ходят сквозь отверстия и снова попадают в гранулятор, где окатываются до требуемых размеров.

Целью расчетов грануляционного оборудования явля­ется выбор оптимальных размеров аппарата, а также ре­жима работы, обеспечивающих получение гранулята тре­буемого качества при заданной производительности.

Ю. И. Гусевым определены зависимости длины траекто­рии гранул и производительности от размеров барабана, степени его наполнения, угловой скорости вращения и угла наклона [17; 18].

Перемещение материала в барабане обусловлено ска­тыванием гранул в плоскости, отклоняющейся от плоско­сти подъема их на угол, величина которого зависит от угла наклона барабана. На открытом конце барабана материал обрушивается по всему фронту, вследствие чего коэффици­ент заполнения барабана уменьшается от загрузочного кон­ца к разгрузочному, а свободная поверхность материала в меридиональных сечениях барабана отклоняется на неко­торый угол | от линии, параллельной оси барабана.

Рис. 20 [18] иллюстрирует движение по средней траек­тории. Вначале гранула из точки N' поднимается по дуге
окружности до точки V с угловой скоростью (о, а затем скатывается по линии максимального ската L'N'. Посколь­ку угол наклона барабанных грануляторов очень мал — 3—4°, то можно считать, что траектория скатывающихся гранул располагается в плоскости нормального сечения.

Осевая скорость перемещения гранулируемого мате­риала

W* = Wa + Wb (111)

где Wa — осевая скорость перемещения материала, зави­сящая от наклона барабана без учета концевого эффекта — обрушивания материала в конце барабана, т. е. при | = 0; Wi — осевая скорость перемещения материала, обусловленная только концевым эффектом. Суммарная скорость (м/с) перемещения материала вдоль оси барабана

где 28 — угол обхвата сегмента загрузки в данном сечении при малых угловых скоростях вращения; «р — угол естест­венного откоса материала; ©,0Ср — угловые характеристики,

определение которых, а также коэффициента ф подробно рассмотрено в работе 1171;

В — —■ cos © cos <р; (1 ІЗ)

to — угловая скорость, 1/с.

Исследованиями установлен линейный закон изменения скорости перемещения по длине барабана, поэтому в рас­

Полный расчет барабанных грануляторов можно про­водить по следующей методике. Задаваясь производитель­ностью, на основании литературных данных подбирают основные геометрические размеры барабана (R и І), угол наклона принимается равным 3—4°, скорость вращения —0,5юкр. Осевая скорость перемещения материала и коэффициент заполнения определяются решением уравне­ний (112) и (114) методом последовательного приближения.

На практике иногда более приемлемым оказывается иной подход к расчету барабанных грануляторов, при ко­тором главным параметром является необходимое время пребывания материала в аппарате т. Значение этого пара - ментра обусловлено тем, что в течение некоторого времени при окатывании гранулы увеличивают свои размеры, за­тем их рост прекращается и дальнейшее гранулирование будет бесполезным, поскольку гранулообразование уже завершилось.

Для определения необходимого времени гранулирования на пилотной установке окатывают исследуемый материал и приближенно определяют т. Затем, задаваясь произво­дительностью, подбирают основные конструктивные пара­метры гранулятора: длину и диаметр. При заданной про­изводительности время пребывания материала в аппарате можно заменить другой величиной—осевой скоростью дви­жения материала, для расчета которой предлагается следу­ющая формула (с учетом установки подпорного кольца на выходе):

(117)

где R, R„ — радиус барабана и подпорного кольца; б, 60 — центральный угол сегмента загрузки в барабане и на вы­ходе через подпорное кольцо; — угол подъема центра тяжести сегмента загрузки; Ф, Ф0 — коэффициент запол­нения в барабане и на выходе через подпорное кольцо.

Важным параметром работы гранулятора является уг­ловая частота вращения, поскольку она определяет не толь­ко производительность, но и динамические усилия, формиру­ющие гранулу. Угловые скорости барабанных грануля­торов обычно составляют 20—60% от критических. Диапазон их весьма широк, что требует выбора оптимальной скорости.

При больших скоростях движения гранул происходит их интенсивное уплотнение, поэтому процесс необходимо вести при высоких скоростях, но не превышающих скорос­тей, при которых гранулы разрушаются. Для этого вели­чина энергии, передаваемой от одной гранулы к другой в момент их столкновения, не должна превышать работу раз­рушения.

Для определения до­пускаемой скорости движе­ния гранул в скатывающей­ся зоне загрузки барабана предложена упрощенная формула

[VTck] =

= (0,23 ...0,32)У>/ї,

(118)

где а — прочность гранул на сжатие; у — плотность.

Действительная ско­рость окатывания гранул может быть выведена из представлений, что это движение является сложным, состоящим из переносного (движения барабана) и относительного движения гранул по отноше­нию к барабану (рис. 22). Скорость переносного движения

І^пер = (119)

Из рассмотрения схемы перекатывания гранул равного размера определена скорость относительного движения

и70Т„=ш/?с^^. (120)

Абсолютная скорость движения гранул в скатывающей­ся зоне загрузки

WCK = Wabc = Н7оти — Wпер = wRb • (121)

Максимальную скорость приобретают гранулы, лежащие на поверхности сегмента загрузки:

WCK = uRBRS—?4. (122)

Величины Rb, Rc и Rd определяются следующим образом. Кривая, на которой располагается точка С при различных оборотах барабана, в полярных координатах опи­сывается уравнением отрезка кардиоиды

р = /? Vаsin2 S — Ф(1—совф), (123)

полюс которой расположен посредине поверхности откоса сегмента загрузки материала в неподвижном барабане.

Угол подъема точки С

<рс =A(28-28UHII)wRi ' (124)

Величины А и 8МИИ, зависящие от свойств движущегося в барабане материала, определяются для каждого матери­ала опытным путем. При помощи выражений (123) и (124) графическим построением находится величина Rc. Вели­чина

RD = . (125)

В точке В прекращается совместное движение гранул с ба­рабаном и начинается их скатывание. Величина RB опре­деляется из уравнения

Rc (Rb - Rof = (R2 - Rl) (Rb - Rc), (126)

полученного из условия сплошности потока материала в поперечном сечении барабана.

Рабочая скорость вращения барабана определяется ме­тодом последовательного приближения. Для этого, зада­ваясь рядом значений угловой скорости вращения бараба­на, вычисляют величины RB, Rc и Rd и соответствующую им скорость скатывания гранул по формуле (122). Затем найденная скорость сравнивается с допускаемой по вы­ражению (118) и определяется рабочая угловая скорость вращения барабана.

Интересные данные о скорости движения гранул в ба­рабане приведены в работе [331. Установлено, что макси­мальная величина скорости гранул в спускающейся части слоя выше окружной скорости вращения барабана почти в два раза. С увеличением скорости вращения барабана количество материала, поднимающегося со стенкой аппа­
рата, уменьшается и растет с повышением степени заполне­ния. Время циркуляции

Т = (127)

gQ ft (2Rh),

где F/V—степень заполнения; h —толщина статической зоны.

Барабанные грануляторы характеризуются большой про­изводительностью (30—70 т/ч), простотой конструкции, на­дежностью в работе и относительно небольшими удель­ными энергозатратами. Но им присущи и органические не­достатки, препятствующие внедрению их во многих про­изводствах; широкий фракционный состав гранулята, невозможность управления процессом гранулообразования. Барабанные грануляторы не обеспечивают даже визуаль­ный контроль производ­ства. В этих аппаратах иногда происходит срыв обычного процесса грану­лирования и он либо пре­кращается, либо образую­тся очень крупные грану­лы.

В последние годы наме­тилась тенденция к замене барабанных грануляторов тарельчатыми.

Тарельчатые гранулято­ры. Тарельчатые, или дис­ковые, грануляторы при­меняются для получения гранулята, приближающе­гося по составу к моно - дисперсному, а также уп­равления процессом.

Грануляторы этого типа широко применяются в произ­водстве цемента (рис. 23) [15], удобрений, рудной шихты, на них окатывают цеолиты, угольную пыль и т. д. Тарель /, вращающаяся на валу 3, крепится на опорной стойке 2, представляющей собой жесткую сварную конструкцию. Через форсунку 4 подается вода. Дну тарели желательно придать эллиптическую форму для увеличения траектории гранулы, что интенсифицирует процесс. Борт тарели рас­
положен перпендикулярно к днищу. Как и при окатывании в барабанах, возможно сухое гранулирование (в этом слу­чае целесообразно подавать либо полидисперсный порошок, либо вводить затравку — более крупные частицы) и влаж­ное, с напылением жидкости.

Гранулообразование в тарельчатом грануляторе имеет свои особенности, связанные со значительной величиной центробежных сил, развивающихся в этих аппаратах. На гранулы, находящиеся на вращающейся тарели, действует сила тяжести, центробежная сила и сила трения. Благодаря действию центробежной силы и силы трения, гранулы прижимаются ко дну тарели и поднимаются вместе с ним на опре­деленную высоту, а затем под дейст­вием силы тяжести скатываются вниз.

Форма траектории гранул зависит от двух групп факторов: свойств ма­териала и технологических парамет­ров процесса и приближается к спи­рали. К первой группе относятся дисперсность исходного материала, угол естественного откоса, шерохова­тость, форма частиц и т. п., ко второй — количество оборотов, угол наклона тарели и т. п.

В работе [76] приводятся данные исследований по гра­нулированию песка различной дисперсности. Опыты про­водились на грануляторе с диаметром тарели D — 0,4 м, углом наклона а = 48° при 20 об/мин. Гранулирование протекало легко при удельной поверхности песка от 2400 до 4700 см2/г и с большими затруднениями — при очень малых или очень больших размерах частиц. Способность песка к гранулированию можно увеличить либо измель­чением крупной фракции, либо добавлением пластификато­ра, например, глины.

Расположение гранул на тарели зависит от соотношения действующих сил. При наилучшем расположении большая часть поверхности дна тарели покрыта гранулированным материалом, благодаря чему повышается производитель­ность установки.

Гранулируемый материал подвергается дополнитель­ному перемешиванию вследствие различной величины углов
естественного откоса для гранул и мелкого материала, что способствует агломерации частиц (табл. 4 [76]). Из таблицы видно, что угол естественного откоса материала значительно уменьшается по мере увеличения содержания мелких фрак­ций, вследствие чего он уносится выше, а гранулы собира­ются в нижней части тарели ближе к борту. Готовые грану­лы в дальнейшем переваливаются через борт (рис. 24) [11], т. е. в тарельчатом грануляторе происходит естественная классификация продукта: готовый удаляется пересыпани­ем, а мелкие частицы про­должают окатываться.

Движение гранул на тарели определяется систе­мой сил, зависящих, в свою очередь, от скорости вра­щения и угла наклона та­рели, ее диаметра, а так­же от коэффициента трения частиц материала друг о друга. Расчет тарельчатого гранулятора сводится к отысканию этих основных параметров. Примем для упрощения, что на гранулу, на­ходящуюся в движении, действуют: центробежная сила

Fx = tm»2R (128)

составляющая силы тяжести, параллельная днищу тарели,

F2 = mg sin а; (129)

сила трения, действующая в направлении, противо­положном F2,

F3 = mg cos a tg <р. (130)

Проекция этих сил на вертикальную плоскость дает

Fx cos р = Ft — F3 (131)

или

mw*R cos ^ — mg (sin a — cos a tg cp), (132)

откуда

cosp^gl!!n°-yatg?>. (133)

Угол р характеризует расположение гранул на тарели. Из уравнения (133) следует, что чем больше угловая ско­рость и радиус тарели, тем выше поднимется гранулиру­емый материал. С другой стороны, чем больше угол а, тем на меньшую высоту уносятся гранулы.

Максимальная производительность тарельчатого гра­нулятора обеспечивается при подъеме материала до верх­ней точки траектории, поскольку при этом наиболее полно используется поверхность тарели. На производительность влияют также диаметр тарели, угловай скорость, угол наклона, высота борта и условия дозирования (подачи) исходного материала.

При достижении материалом верхней точки траектории действующие силы уравновешиваются и угол |3 = О, сле­довательно, cosp = 1. Подставляем это значение в формулу. (116), получаем

— g (sin а — cosatg<p). (134)

Из этого уравнения следует, что при оптимальных усло­виях работы гранулятора угол наклона тарели и угловая скорость — величины взаимосвязанные. При нарушении этой зависимости не обеспечивается максимальная произ­водительность установки: при малой скорости гранулы не достигают верхней точки, при чрезмерно большой — скап­ливаются около скребка, обнажая центральную часть та­рели. В обоих случаях производительность гранулятора снизится из-за плохого использования поверхности тарели.

Необходимо тщательно подбирать взаимозависимые па­раметры тарельчатых грануляторов — диаметр тарели, угол наклона, угловую скорость, высоту борта. Приведен­ные выше зависимости помогают сократить путь подбора этих параметров и обеспечивают достижение оптимального режима работы гранулятора и, следовательно, его макси­мальной производительности.

Для определенного материала нельзя превышать харак­терных максимальных значений величин а и о, связь межг ду которыми приведена в уравнении (134), так как даже незначительное увеличение влажности выше оптимальной может вызвать слипание или срыв массы.

На практике угол наклона тарели принимается от 45 до 55° [111. При меньшем наклоне гранулы падают с мень­шей высоты, движение их медленнее, поэтому подаваемая вода смачивает их сильнее, они дольше остаюся на таре - ли и, следовательно, окатываются до больших размеров.

Увеличивая угловую скорость тарели при неизменном угле наклона, получаем гранулы больших размеров из-за возрастания интенсивности взаимодействия частиц. Из уравнения (134) можно определить величину угловой ско­рости

Число оборотов п, вычисленное по этому уравнению, завышено примерно на 10%, что объясняется взаимодейст­вием между гранулами и бортами, не учитываемым для уп­рощения расчетов.

Протекание процесса гранулирования в значительной степени зависит от параметров тарели — диаметра и высо­ты борта — и формы ее. При возрастании диаметра тарели увеличивается скорость движения гранул, длина проде­лываемого пути и высота падения по наклонной поверх­ности дна. Благодаря этому, гранулы получаются более плотными. Но так как возможно повреждение гранул при ударе их о борт, при увеличении диаметра тарели прихо­дится уменьшать угол наклона, что снижает производите­льность. Это ограничивает возможность увеличения диа­метра тарели до очень больших размеров.

Установлено, что в производстве цемента (для опреде­ленного вида смеси) производительность гранулятора свя­зана с размерами тарели следующим образом (761:

W = 1.5D2. (138)

В общем виде зависимость производительности грану­лятора от размеров тарели можно выразить как

W = kD (139)

где — коэффициент грануляции; г — уплотнение, т. е. отно­шение плотности гранулы к насыпному весу исходного ма­териала; Сц7 — плотность гранулированного материала; с0 — насыпная масса гранул.

Ниже приведены значения коэффицента k для некоторых материалов [76]:

Гранулируемый материал Коэффициент

грануляции к

Смесь сырья для производства цемента 0,35—1,2

Железные руды........................................ 0,4—0,5

Свинцовые руды....................................... 0,5—0,6

Медные руды...................................................... 0,6—0,65

Летучая зола........................................................ 0,4—0,55

Суперфосфат........................................................... 0,75

Цинковые руды........................................ 0,6—0,7

Известь-пушонка..................................................... 0,85

Боксит...................................................................... 0,85

Рабочая емкость гранулятора определяется углом на­клона и высотой борта. При увеличении емкости гранули­рованию одновременно подвергается большое количество материала, вследствие чего увеличивается удельное дав­ление гранул на поверхность тарели. По данным работы [76], производительность гранулятора повышается при воз­растании удельного давления до 0,2 т/м2. При дальней­шем возрастании давления производительность снижается, так как уменьшается подвижность материала и ухудша­ется отделение гранул от мелочи. Высота борта должна составлять около 1/3 диаметра [11]. По форме борт может быть прямым или ступенчатым. Второй вид применяется, когда готовые гранулы требуется опудривать.

Тарелям чаще всего придают плоскую или эллиптичес­кую фюрму. Если необходимо повысить качество сортиров­ки материала, днище тарели выполняют ступенчатым, но при этом производительность гранулятора снижается про­порционально уменьшению поверхности центральной час­ти, где в основном протекает гранулообразование. Выбор формы тарели целиком зависит от экспериментатора.

Успешная работа грануляторов во многом зависит от способа подачи сырья (дозировки) и состояния его. В та­рельчатых грануляторах материал находится сравнительно недолго, поэтому они особенно чувствительны к подаче исходного сырья.

Дисперсность гранулята зависит от способа смачива­ния: при предварительном смачивании (полном или частич­ном) образуются гранулы разных размеров, при смачива­нии на тарели получается монодисперсный гранулят. По­дача влаги должна регулироваться очень точно, потому что при избытке влаги образуются слишком крупные агло­мераты из-за слипания гранул, а при недостатке — очень мелкий гранулят с большим проскоком пылевидной фрак­ции. Разница в содержании влаги для этих крайних слу­чаев в зависимости от свойств материалов составляет око­ло 2%. Отсюда вытекает также необходимость равномерной дозировки исходного сырья (с целью сохранения постоян­ного отношения подаваемых твердой и жидкой фаз). Пред­почтительнее вести дозировку по массе.

Важными факторами, влияющими на качество грануля­та, являются положение места подачи в тарелку исходного материала и влаги, а также дисперсность распыления влаги. От них зависят быстрота и степень увлажнения гранули­руемого материала, а следовательно, протекание процесса гранулообразования. При тонкодисперсном распылении гранулы образуются медленнее и размеры их меньше, чем при грубодисперсном. Чем больше время окатывания смо­ченных частиц в среде исходного материала, тем больше размеры образующихся гранул. Время пребывания гранул на тарели можно регулировать изменением угла наклона и высотой борта. Экспериментально установлено, что при сдвиге места подачи исходного материала и влаги ближе к борту, т. е. в область пребывания крупных гранул, по­лучаются крупные гранулы, а при подаче порошка и влаги в центральную часть тарели образуются мелкие гранулы.

Существует много конструкций тарельчатых (дисковых) грануляторов, отличающихся размерами и конструктив­ными элементами.

Одной из основных задач при проектировании дисковых грануляторов является уменьшение нерабочего простран­ства гранулятора, так называемой «мертвой зоны». На рис. 24, где пунктирными линиями представлены траектории движения частиц, в левом верхнем углу видна «мертвая зона».

Для увеличения рабочей площади тарели предложена конструкция, представленная на рис. 25. На тарели / ус­
тановлены коаксиальные бортики 2 одинаковой высоты. Исходный материал по трубе 3 подается в центральную часть тарели и, окатываясь, постепенно пересыпается в кольцевой зазор. Пересыпаясь через бортики, гранулы ока­тываются до требуемых размеров. Влага подается по тру­бе 5. Скребки 4 очищают поверхность диска от налипшего порошка и способствуют пересыпанию материала из одно­го кольцевого зазора в другой.

Тарельчатые грануляторы пока еще уступают барабан­ным в производительности, однако обладают многочислен­ными преимуществами, позволяющими им во многих слу­чаях заменить барабаны. Вы­ше отмечалось, что тарельча­тые грануляторы позволяют получать гранулы заданного размера — монодисперсный гранулят и относительно лег­ко регулировать ход процесса гранулирования изменением числа оборотов тарели и угла наклона ее оси. Кроме того, тарельчатые грануляторы бо­лее экономичны, компактны и требуют меньших капиталь­ных вложений.

К преимуществам грану­лирования на тарелях отно - Рис. 25. Дисковый гранулятор СИТСЯ также возможность бы - с коаксиальными бортиками, строго определения в лабора­торных условиях способности материалов к гранулирова­нию, широкий диапазон свойств исходных порошков, воз­можность проведения процесса по сухой и мокрой схемам. Испытания показали, что при гранулировании удобрений, содержащих высокий процент водорастворимых солей (нит­рата аммония или мочевины) и не требующих аммонизации во время гранулирования, на дисковом грануляторе по­лучены результаты лучше, чем в барабанном. Дисковые грануляторы с успехом заменяют дорогостоящие грануля­торы башенного типа в производстве этих удобрений.

В США введена в действие установка производитель­ностью 20 т/ч для производства нитрата аммония и фосфата аммония с использованием дискового гранулятора. Коэф­фициент рециркуляции при этом равен 2 : 1, в то время как

для барабанного гранулятора он составил 4 : 1./В послед­ние годы внедряются более производительные дисковые грануляторы. Так, фирма «Хиттачи Дзоссец* (Япония) ре­кламирует тарельчатые грануляторы диаметром 5000 мм для производства гранул диаметром 2—б^Мм (мелочь пири­та + мелкий кокс) производительностью 33,5 т/ч и грану­ляторы диаметром 6600 мм для производства гранул из маг­нетита диаметром 15—22 мм производительностью 125 т/ч [151.

Дисковые грануляторы обеспечивают получение моно - дисперсного гранулята и возможность управления процес­сом, но имеют узкие пределы рабочих режимов вследствие высокой чувствительности аппарата к содержанию жидкос­ти в материале и небольшое по сравнению с барабанным гра­нулятором время пребывания материала в аппарате, что, как и конструктивные особенности дисковых грануляторов, затрудняет использование их для одновременного прове­дения химической реакции и процесса гранулирования. Поэтому компания Вильсон-Тимер (США) по производству удобрений рекомендует на основании производственного опыта использовать тарельчатые аппараты только для ока­тывания с целью получения монодисперсного гранулята.

Грануляторы с инициаторами перемешивания. Вначале перемешивающие устройства использовали для интенси­фикации процесса гранулирования в обычных вращающих­ся барабанах. Затем появились конструкции грануля­торов окатывания с неподвижным корпусом, в которых пе­ремешивание и окатывание производится специальными рабочими органами. При этом суть процесса (агломерация исходных частичек и формование их при окатывании) ос­тается той же, но резко возрастает интенсивность переме­шивания, что позволяет значительно увеличить заполнение аппарата материалом.

Известна конструкция лопастного гранулятора, в непо­движном корпусе которого в противоположных направле­ниях вращаются два вала с лопастями, расположенными по винтовой линии. На рис. 26 [24] представлен грануля­тор с вращающимся ротором, применяемый в производ­стве сажи. Рабочим органом аппарата является вал с наса­женными на нем по винтовой линии пальцами.

В работе [42] описан аппарат, в котором увлажненные порошки гранулируются с помощью взаимно пересекаю­щихся перемешивающих элементов, представляющих

радиально расположенные на двух горизонтальных враща­ющихся валах штыри. Зону гранулирования /Ограничивает продольная криволинейная стенка канала. Расстояние от концов штырей до стенки невелико. При Гранулировании увлажненных порошков возникает вцХревое движение, направленное сначала к криволинейной стенке канала, а затем — к его центральной оси, где поток обрабатываемо­го материала рассекается перемешивающими элементами. Благодаря воздействию перемешивающих органов порош­ки гранулируются и перемещаются вдоль оси аппарата к разгрузочному устройству.

Большой интерес представляет гранулятор Эйриха, в котором двумя вращающимися в противоположных на­правлениях горизонтальными дисками создаются встреч­ные потоки (рис. 27) [15].

Исходный материал подается на нижний диск /, где частицы окатываются и после достижения требуемых раз­меров переваливаются через борт. Интенсивное перемеши­вание создается верхним диском 2, имеющим специальное устройство и расположенным эксцентрично относительно нижнего. Для предотвращения захвата при вращении боль­шой массы материала устанавливаются отбойники 3.