ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ

Гранулирование методом прессования (вальцедробления)

Метод основан на свойстве сыпучих материалов под дейст­вием достаточно больших давлений достигать высокой степени уплотнения и агломерирования отдельных частиц за счет меж­молекулярных сил притяжения. Возможно также спекание твер­дых частиц при высоких температурах и давлениях, а также хи­мическом взаимодействии.

Процесс прессования можно разделить на несколько ста­дий. Сначала происходят структурные деформации, связанные с ликвидацией пустот и переходом частиц в плотную упаковку. С ростом нагрузки начинаются сдвиговые деформации, сопро­вождающиеся разрушением исходных частиц, изменением фор­мы и пористости агломератов. В результате увеличивается чис­ло контактов и создаются благоприятные условия для межмоле­кулярного сцепления структурных элементов. При этом могут возникать также электростатические силы.

При дальнейшем повышении нагрузки происходит упруго­пластическое сжатие. Резко возрастает число контактов и их прочность. Необходимое для этого давление зависит от пласти­ческих свойств порошка.

На контактных поверхностях частиц при пластических де­формациях возможно образование расплава и спекание частиц. Если пластические деформации у материалов проявляются сла­бо, то прочность спрессованных плиток незначительна. В этом

Прессование может проводиться также в таблетирующих машинах в так называемых глухих матрицах.

Угол подачи ап определяет уровень сыпучего материала, ограниченный дозирующим устройством. При прессовании по­рошков минеральных удобрений ад = 40.. .70°.

Угол прессования апр - это угол, начиная с которого наблю­дается заметное силовое воздействие. Угол прессования зависит от условий внешнего и внутреннего трения порошка, от уровня порошка, типа питателя и наличия подпрессовывателя, ширины и толщины плитки, частоты вращения, характера поверхности валков и др.

Нейтральный угол ан определяет сечение, где давление достигает максимальной величины.

Угол упругого сжатия валков ас - это угол, характеризую­щий увеличение протяженности очага деформации материала вследствие упругой деформации валков; а = 1.. .1,5°.

В зоне подачи (апр < а < ап) материал находится в сыпучем состоянии. В этой зоне отмечено значительное скольжение сло­ев материала порошка относительно поверхности валков и отно­сительно друг друга. При этом ликвидируются арочные эффек­ты, происходит более плотная, чем при насыпке, укладка частиц порошка, и в зону уплотнения порошок попадает с плотностью, равной плотности порошка после утряски (р = рнас).

В зоне уплотнения (ан < а < а^), начиная с апр, происходит изменение плотности сыпучего тела от насыпной плотности по­рошка до конечной плотности плитки (рнас ^ Рплитки).

В зоне выдавливания (ас < а < Од) после прохождения ней­трального сечения плотность и толщина проката остаются неиз­менными. В этой зоне собственно процесса прессования не про­исходит, а осуществляется вы­давливание материала в узкую

щель (р рплитки).

Основное силовое взаимо­действие между материалом и валками происходит в зонах уплотнения и выдавливания (рис. 4.11). Кривая имеет плав­ный подъем давления от нуля во входном сечении зоны уплотне­ния, крутой подъем до максиму­ма в нейтральном сечении и рез­кое падение давления к сечению выхода материала из валков.

Параметры, влияющие на производительность вальц - прессов:

1. Сыпучесть порошка

где М - количество просыпающегося порошка через площадь S межцентрового зазора между валками за время t.

Сыпучесть порошка зависит от влажности порошка, разме­ра частиц и величины зазора между валками.

С увеличением ширины щели сыпучесть порошка возраста­ет (рис. 4.12).

С увеличением влажности сыпучесть порошка сначала уве­личивается, а затем резко снижается (рис. 4.13).

С увеличением диаметра частиц сыпучесть сначала улучша­ется, но при определенном соотношении — начинается сводооб-

v ч у

2. Условия воздухоудаления: при прессовании порошков наблюдается выдавливание воздуха и его фильтрация через слой материала навстречу его движению. В предельном случае, когда скорость сжатия достигнет определенной величины, поток вы­давливаемого воздуха может препятствовать потоку материала, переводя его в псевдоожиженное состояние. Такая скорость на­зывается критической скоростью прессования. Она зависит от большого числа факторов (размера и плотности частиц, наличия подпрессовывателя, высоты слоя материала над валками и др.)

3. Скорость прессования. Максимальная скорость прессо­вания ограничивается, как было показано выше, переходом ма­териала в псевдоожиженный слой.

Минимальная скорость определяется из условия

Gn > бпр,

где GH - количество пересыпающегося материала через зазор между валками, кг/с; G^ - расход материала на прессование.

Оп = L ■ hu ■ g, (4.5)

где L - длина валков; hH - ширина щели (прессования); g - сы­пучесть.

где рп - плотность плитки. Отсюда

w < w < w.

min max

Готовый гранулированный продукт получается в результа­те дробления спрессованной плитки и рассева дробленого мате­риала с отводом товарной фракции. Мелкие фракции материала возвращаются на повторное прессование.