ПЕРЕРАБОТКА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В. МАШИНАХ БАРАБАННОГО ТИПА

ГРАНУЛИРОВАНИЕ ДИСПЕРГИРОВАНИЕМ ЖИДКОСТИ НА ПОВЕРХНОСТЬ ЧАСТИЦ

Сущность процесса гранулирования методом диспергирования жидкости на поверхность частиц в барабанном грануляторе-сушилке заключается в следующем. В барабан, на внутренней поверхности которого установлены лопасти, подают ретур и через пневматическую форсунку пульпу. Форсунка ус­танавливается вдоль оси барабана со стороны загрузки ретура. Кроме этого, в барабан подают теплоно­ситель. Диспергированная пульпа наносится на поверхность частиц, падающих с лопастей. На интен­сивность и эффективность процесса гранулирования основное влияние оказывают работа форсунки и равномерность распределения частиц, ссыпающихся с лопастей, в поперечном сечении барабана, по­скольку именно от этого зависят условия взаимодействия жидкой и твёрдой фазы.

Механизм роста и образования гранул аналогичен механизму, имеющему место при гранулирова­нии в псевдоожиженном слое. Он подробно описан в работе [1], поэтому остановимся только на не­скольких основных моментах.

Твёрдое вещество, которое вводится в барабан вместе с жидкой фазой, частично откладывается на поверхности частиц, падающих с лопастей. Рост гранул тем вероятнее, чем больше силы сцепления ка­пли жидкости с твёрдыми частицами. Адгезионная способность капли зависит от состояния поверхно­сти гранулы, в частности от шероховатости, а также от свойств жидкости, наиболее важным из которых является соотношение в капле жидкой и твёрдой фаз [1].

Часть твердого вещества вместе с жидкостью не укрепляется на поверхности гранул или не попада­ет на неё и образует самостоятельные частицы, т. е. новые центры гранулообразования. Таким образом, процесс гранулирования во многом определяется вероятностью столкновения капель жидкости с твёр­дыми частицами.

Механизм соударений в разреженных потоках и математические модели, позволяющие количест­венно оценить этот процесс, даны в работе [6]. Необходимо учитывать следующие основные специфи­ческие особенности взаимодействующих потоков: взаимное расположение контактирующих фаз (в на­шем случае направления движения фаз перпендикулярны); форму взаимодействующих потоков (поток жидкости имеет коническую форму, а поток падающих частиц при равномерном распределении их по сечению барабана можно рассматривать как цилиндрический); структуру потоков на входе в зону взаи­модействия, в частности, объёмную плотность распределения фаз в потоках; агрегатное состояние взаимодействующих фаз (твёрдое - жидкость); средние размеры частиц в исходных потоках и кривые распределения размеров частиц по различным признакам. Кроме этого, при любом методе расчёта не­обходимо учитывать полидисперсность частиц материалов.

В работе [6] приводится модель тонкого подвижного слоя, основная идея которой заключается в том, что одна из контактирующих фаз (в нашем случае жидкость) условно переводится из разреженно­го состояния в сплошной поток, который движется в зоне взаимодействия в виде тонких слоёв пере­менной толщины. Изменение толщины споев должно согласоваться с характером изменения плотности потока в сечениях, нормальных к оси симметрии, и с характеристиками изменения размеров капель. Вторая фаза движется в разреженном состоянии в соответствии с реальной картиной процесса. Счита­ется, что при прохождении через плёнку твёрдая частица захватывает своей поверхностью количество материала по миделеву сечению частицы. Весь расчёт сводится к нахождению общей массы жидкости,
присоединенной к твёрдым частицам, и определению конечного размера частиц. Сущность вероятност­ного метода расчёта относительной доли столкновений частиц в наложенных разреженных потоках [6,7] заключается в использовании понятия вероятности свободного пробега некоторого расстояния частицей (каплей) одного потока в среде частиц другого.

Применительно к барабанным грануляторам-сушилкам, более перспективным представляется ис­пользование вероятностного метода, модифицированного с учётом специфики движения падающих с лопастей частиц и их распределения по сечению барабана.

Существенное влияние на качество готового продукта оказывает процесс сегрегации частиц по размерам при их движении по лопасти, который приводит к неравномерному распределению частиц по сечению барабана. Сущность эффекта сегрегации частиц по размерам при их движении по лопасти рас­смотрена в гл. 3, влияние эффекта сегрегации на работу промышленного БГС описано в работе [8].