Химическая энциклопедия
"ГРАНУЛИРОВАНИЕ"

ГРАНУЛИРОВАНИЕ (грануляция) (от лат. granulum-зернышко), формирование твердых частиц (гранул) определенных размеров и формы с заданными св-вами. Размер гранул зависит от вида материала, способа его дальнейшей переработки или применения и составляет обычно (мм): для минер. удобрений 1-4, термопластов 2-5, реактопла-стов 0,2-1,0, каучуков и резиновых смесей 15-25 и более, лек. препаратов (таблеток) 3-25. Формирование гранул размером менее 1 мм иногда наз. микрогранулированием.

Г. может быть основано на уплотнении порошкообразных материалов (с использованием связующих или без них), диспергировании и послед. кристаллизации расплавов или р-ров либо на измельчении крупных кусков в дробилках.

Осн. показатели эффективности Г.-выход товарной (кондиционной) фракции, кач-во получаемых гранул (форма, прочность, насыпная масса), однородность гранулометрич. состава (см. Ситовой анализ ). Процесс можно осуществлять с возвратом мелких частиц на стадию гранулообразования (ретурное Г.) либо без него (безретурное). По первой схеме гранулируют удобрения, по второй-полимеры и лек. препараты. Отношение кол-ва ретура к выходу товарной фракции наз. ретурностью. Этот показатель, напр. для Г. удобрений методом скатывания (см. ниже), может изменяться от 0,3 до 10-15.

Придание в-вам формы гранул улучшает условия их хранения и транспортировки, позволяет механизировать и автоматизировать процессы послед. использования продуктов, повышает производительность и улучшает условия труда, снижает потери сырья и готовой продукции. Ниже рассмотрены важнейшие методы Г.

Окатывание включает след. стадии: смачивание частиц материала связующим (водой, сульфит-спиртовой бардой, смесями с водой извести, глин, шлаков и др. вяжущих материалов), в результате чего образуются отдельные комочки-агломераты частиц и (или) происходит наслаивание мелких частиц на более крупные; уплотнение агломератов в слое материала. Процесс осуществляют в барабанных, тарельчатых, скоростных и вибрац. грануляторах.

Принцип действия барабанного (рис. 1) и тарельчатого (рис. 2) грануляторов основан на вращении соотв. барабана, установленного горизонтально или под углом 1-3° (частота вращения 5-20 мин ^-1), и спец. тарели, размещенной под углом 45-55° (частота вращения 5-50 мин^-1), внутри к-рых перемещается слой материала. Степень заполнения им аппаратов может изменяться от 10 до 15%. Окатывание в барабанном грануляторе происходит на боковой цилиндрич. пов-сти, в тарельчатом - в осн. на пов-сти днища тарели.

Рис. 1. Барабанный гранулятор.

Рис. 2. Тарельчатый гранулятор (слева показана траектория движения частицы материала при вращении тарели).

Рис. 3. Скоростной гранулятор.

Рис. 4. Гранулятор с псевдо-ожиженным слоем.

Для интенсификации окатывания применяют скоростные и вибрац. грануляторы, в к-рых получают более плотные и однородные по размерам гранулы. В скоростном грануляторе (рис. 3) слой материала сильно перемешивается посредством шнека (частота вращения 1000-2500 мин^-1)и вала с насаженными на него штырями или пластинами. Корпус вибрац. гранулятора - горизонтальный прямоугольный или трапециевидный короб - крепится спец. пружинами к опорной плите и с помощью вибратора подвергается мех. колебаниям (частота 5-50 Гц, амплитуда 2-5 мм), благодаря к-рым материал хорошо перемешивается и уплотняется.

Метод скатывания используют для Г. удобрений, железорудных концентратов и др. продуктов массового произ-ва.

Диспергирование жидкостей осуществляется в своб. объем или на пов-сть твердых частиц с послед. охлаждением капель расплава воздухом, водой, маслом и т.д. или кристаллизацией тонких пленок жидкости на пов-сти твердых частиц при сушке. Метод применяют для Г. расплавов удобрений в полых башнях, а также для Г. с использованием р-ров, суспензий и пульп в барабанных грануляторах-сушилках (аппаратах БГС) и аппаратах с псевдоожиженным слоем. При Г. распыливанием жидкости на пов-сти частиц, напр. в аппарате с псевдоожиженным слоем (рис. 4), тонкие пленки жидкости наслаиваются на центры гранулообразования в зоне взаимод. факела распыла с частицами взвешенного слоя. Гранулы растут вследствие кристаллизации пленок. Диспергирование используют также для покрытия таблеток и гранул разл. оболочками.

Прессование- получение гранул в форме брикетов, плиток, таблеток путем уплотнения сухих порошков, иногда с послед. дроблением спрессованного материала. Для Г. фосфатных шлаков и нек-рых видов удобрений применяют валковые и вальцевые прессы (рис. 5), лек. препаратов и витаминов - таблеточные машины (см. Таблетирование ), реактопластов - зубчатые роторные грануляторы, вальцы и спец. экструдеры. Для непрерывной подачи порошка и его предварит. уплотнения используют подпрессовыватель (спиралевидный шнек). Особенность Г. на валках и вальцах - выдавливание из порошка в зоне деформации воздуха и его фильтрация сквозь слой поступающего в эту зону материала. В данном случае скорость процесса, определяющая производительность пресса, лимитируется той величиной, при к-рой порошок переходит в зоне деформации во взвешенное состояние.

Рис. 5. Валковый (слева) и вальцевый (справа) прессы для уплотнения порошков.

Экструзия-образование гранул путем продавливания пластично-вязкой массы с помощью шнека через головку экструдера с послед. разрезанием или дроблением материала. Метод используют в осн. для Г. термопластов, каучуков и резиновых смесей, а также концентриров. кормов. наиб. распространение получили червячные экструдеры. Порошкообразный материал плавится и выдавливается в виде жгутов или лент, к-рые режутся непосредственно после выхода из головки или дробятся после охлаждения в спец. ванне. При Г. мучнистых кормов их обрабатывают паром или смешивают с водой или биомассой, подают на вращающуюся перфорированную матрицу, выдавливают через ее отверстия и разрезают на гранулы ножами.

Лит.. Колпашников А. И., Ефремов А. В., Гранулированные материалы, М., 1977; Классен П. В., Гриша ев И. Г., Основы техники гранулирования, М., 1982. П. В. Классен.