粉体物料形状与干法造粒的关系研究

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-01 原文发表时间:2007-07-02 人气:1

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奚天鹏刘传义
（南京工业大学江苏南京 210009）
摘要：造粒是粉体技术的一个重要部分，各类粉状、块状、溶液和熔融状原料制成具有一定形状和强度的固体颗粒过程都属这一类。干法挤压造粒是目前我国粉体工业中压力成型法造粒的主要方法。在干法造粒过程中，粉末是在限定的空间中通过施加外力而压紧为密实状态的。造粒成功与否，一方面取决于施加外力的有效利用和传递，另一方面也取决于颗粒物料的物理性质。本文主要阐述粉体颗粒形状与干法挤压造粒的关系和影响。
关键词：粉体物料；颗粒形状；干法挤压造粒
1 概述
造粒是粉体技术的一个重要部分，各类粉状、块状、溶液和熔融状原料制成具有一定形状和强度的固体颗粒过程都属这一类。广义的说，任何使小颗粒聚成较大实体的过程都可以称为造粒过程。这一过程可以改善细粉物料后处理加工及最终产品团聚操作的有效性。
20世纪初，造粒技术成了许多工业生产过程中的基本过程。到30年代，发展尤为迅速，其主要原因为：
1）农业的高发展需要使用高质量的氮肥，而非颗粒状氮肥易产生很坏的结块现象。
2）原材料质量的下降，必须磨碎后除去杂质，而后对高品位材料进行团粒。
3）环境因素，包括对回收粉尘的处理和使用较粗颗粒炉料，以避免粉尘和烟雾对空气的污染。
4）自动化的高强度生产，要求给料具有很好的流动性。
5）现代食品向速溶或方便化发展。
造粒作业的目的和带来的好处大致可分为以下几点：1.将物料制成理想的结构和形状；2.为了准确定量、配剂和管理；3.减少粉料的飞尘污染；4.制成不同种类颗粒体系的无偏析混合体；5.改进产品外观；6.防止某些固相物产生过程中的结块现象；7.改善分离状原料的流动特性；8.增加粉料的体积质量，便于储存和运输；9.降低有毒和腐蚀性物料处理作业过程中的危险性；10.控制产品的溶解速度；11.调整成品的空隙率和比表面积；12.改善热传递效果和帮助燃烧；13.适应不同的生物过程。
2 粉体物料颗粒形状性质
在用强压造粒法进行造粒过程中，粉末是在限定的空间中通过施加外力而压紧为密实状态的。产生稳定团聚的力有絮团的桥连力、低粘度液体粘结力、表面力和互聚力。团聚操作的成功与否，一方面取决于施加外力的有效利用和传递，另一方面也取决于颗粒物料的物理性质。
颗粒形状是指一个颗粒的轮廓边界或表面上各点所构成的图像。颗粒形状直接影响粉体的其他特性，如流动性、填充性等，亦直接与颗粒在混合、贮存、运输、烧结等单元过程中的行为有关。工程中，根据不同的使用目的，人们对颗粒的形状有不同的要求。例如：高速干压法成型的墙地砖坯粉，要求在模具中填充迅速、排气顺畅，故以球形粒子为宜；混凝土集料则要求强度高和紧密的填充结构，因此碎石的形状希望是正多面体。反过来，颗粒形状因形成的过程不同而不同，例如，简单摆动式颚式破碎机会产生较多的片状产物；喷雾干燥制备的粉料则多为球形颗粒。因此，对各种颗粒形状需要定量加以描述，以示区别。
另一方面，在理论研究和工业实际中，往往将形状不规则的颗粒假定为球形，以方便计算粒径，实验结果也容易再现。正因如此，从而成为理论计算与实际情况出入很大的主要原因之一。所以一般需将有关理论公式中的颗粒尺寸乘以表示外形影响的系数加以修正。
自然界中和工业生产中遇到的颗粒并非理想的规则体，如球形，其形状是千差万别的：球形（spherical）、立方体（cubical）、片状（platy， discs）、柱状（prismoidal）、鳞状（flaky）、粒状（granular）、棒状（rodlike）、针状（needle-like， acicular）、纤维状（fibrous）、树枝状（dendritic）、海绵状（sponge）、块状（blocky）、尖角状（sharp）、圆角状（round）、多孔（porous）、聚集体（aglomelate）、中空（hollow）、粗糙（rough）、光滑（smooth）、毛绒的（fluffy， nappy）。

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