ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ. ГРАНУЛИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ. В ПЛАНЕТАРНОМ ГРАНУЛЯТОРЕ

Получение композиционных гранулированных материалов в плане­тарном грануляторе

Гранулированные материалы обладают хорошей текучестью, не зависают в емкостях, не слеживаются, занимают меньший объем, в меньшей степени смерзаются, не пылят при перегрузке, легче до­зируются [1].

Правильно выбранные для конкретных условий способы грану­лирования в основном обеспечивают получение готового продукта с заданными качественными показателями (гранулометрический со­став, прочность гранул [2] и т. п.). В случае ужесточения требований к ним следует изыскивать приемы и методы совершенствования из­вестных процессов гранулирования, создания новых, более эффек­тивных способов достижения необходимого улучшения качества го­тового продукта [3].

Направления развития техники гранулирования непосредствен­но связаны с общими тенденциями совершенствования технологии того или иного продукта. Исходя из особенностей развития техноло­гии конкретного производства, отдают предпочтение тем или иным методам гранулирования. Иными словами, то, что может быть пер­спективным для гранулирования полимерных материалов, неприем­лемо, например, для гранулирования материалов на основе оксидных композиций, и т. д.

Тем не менее в настоящее время имеются общие принципы вы­бора наиболее целесообразных методов гранулирования в зависимо­сти от агрегативного состояния и физических свойств исходных ве­ществ [3].

Так, для гранулирования пластичных порошкообразных и пас­тообразных материалов более пригодны методы формования и экс - трудирования. Для непластичных несыпучих материалов могут быть рекомендованы методы гранулирования прессованием или окатыва­нием с одновременным пластифицированием смеси жидкостью [4]. При гранулировании из пульп, суспензий или растворов предпочти­телен метод распыления их на поверхность частиц скатывающегося,

падающего, вращающегося или псевдосжиженного слоя [5] с одно­временной сушкой продукта до требуемой влажности.

В общем случае процесс гранулирования включает следующие технологические стадии:

- подготовка исходного сырья (дозирование, смешение компо­нентов);

- собственно гранулирование (агломерация, наслаивание, кри­сталлизация, уплотнение, достижение требуемого размера и др.);

- стабилизация структуры (упрочнение связей между частицами путем сушки охлаждением, полимеризации и др.);

- выделение товарной фракции (классификация по размерам, дробление крупных частиц).

В реальных процессах чаще всего эти стадии сочетаются во времени и (или) в пространстве в самых различных комбинациях. Им сопутствуют другие процессы, например, химического превращения. Целесообразность этих сочетаний обусловлена требованиями кон­кретной технологии.

Метод окатывания реализуется при гранулировании в барабан­ных и тарельчатых грануляторах. В планетарном грануляторе в от­личие от барабанного ось вращения барабана не стационарна, а дви­жется по круговой траектории. Исследование процессов гранулиро­вания в грануляторе планетарного типа примечательно тем, что сила давления между частицами на порядок выше благодаря дополни­тельной центробежной силе и силе Кориолиса, поэтому процесс гра­нулирования более эффективен. Несмотря на большую эффектив­ность гранулирования в планетарном грануляторе, его используют не так широко, как барабанные грануляторы. Это связано с тем, что от­личительные особенности гранулирования в планетарном гранулято­ре по сравнению с барабанным изучены недостаточно, методика на­хождения оптимальных параметров гранулятора и процесса гранули­рования отсутствует. Подбор оптимальных режимов гранулирования в планетарном грануляторе осложнен тем, что необходимо искать оптимальную частоту как планетарного вращения, так и относитель­ного вращения барабана. Известно, что в планетарном грануляторе при высоких скоростях соударения частиц давление в материале мо­жет быть в 100-200 раз выше, чем в барабанном грануляторе со ста­ционарной осью. Повышенная скорость соударения частиц и давле­ние в местах их контакта влияют на процесс образования гранул по­ложительно и позволяют получать гранулы с более высокой прочно­стью, чем при гранулировании в грануляторе со стационарной осью.

Таким образом, исследование процесса гранулирования в плане­тарном грануляторе является актуальным. При этом использование математического моделирования и экспериментальных методик дает возможность изучения процесса на уровне взаимодействия частиц и их скоплений.

В данной монографии представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований, направленные на изучение про­цессов, происходящих в планетарном грануляторе при гранулирова­нии композиционных гранул, и нахождение условий, необходимых для гранулирования порошков различных классов.

В результате исследований разработана конструкция планетар­ного гранулятора с возможностью независимой регулировки плане­тарного и относительного вращения барабанов. На основе изучения процесса гранулирования предложено математическое описание ус­ловий гранулообразования порошкового материала в разработанном грануляторе. Проведенные исследования позволили установить по­следовательность образования гранул, особенности их структуры, кинетические зависимости процесса гранулообразования от плане­тарной и относительной скорости вращения. Найдены условия обра­зования адгезионных связей между частицами порошка без связую­щей жидкости и предложены рекомендации по оптимизации техно­логических параметров процесса гранулирования.