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产品与服务
(一)干法辊压造粒原理
粉体造粒技术作为粉粒体过程处理的一个*主要分支,随着环保需求和生产过程自动化程度的提高,其重要性日益彰显。“粉状产品颗粒化”已成为世界粉体后处理技术的必然趋势。干法辊压造粒具有低能耗、无需另外添加粘合剂、投资较低、能力范围宽等工艺特点。对粉状产品进行颗粒的强度加工,其意义主要体现在三大方面:
(1)降低粉尘污染,改善劳动操作条件。
(2)满足生产工艺要求,如提高孔隙率和比表面积,改善热传递等。
(3)改善产品的物理性能(如流动性、透气性、堆密度)避免后续操作过程(干燥、 筛分、计量)和使用过程(计量、配料等)出现偏析、脉动、结块、架桥等不良影响。为提高生产和使用过程的自动化,密闭操作创造了条件。
粉体造粒技术一般有两种:湿法和干法造粒。干法是在没有添加粘结剂的情况下,通过挤压成团或片,然后破碎、筛分成颗粒状产品。湿法主要是滚筒、园盘、熔融、喷雾及喷浆来造粒。以农业生产为例:上世纪20年代以前,化肥都是以粉状施用。虽然粉状肥混合方便,但也存在不少弊端:如离析、结块、流动性差,在施用过程中易形成粉尘而流失。但随着造粒技术的不断发展,这些不利因素正逐步得到解决。
在湿法造粒中,液体粘结剂的毛细管效应所产生的湿强度起着至关重要的作用,在后续的干燥阶段,组分间的化学反应和溶解物的结晶作用所产生的固体、晶桥使颗粒成型。这种技术具有代表性的设备有圆磨、滚筒、流化装置等。无粘结剂的挤压造粒技术是一个非常有竞争力的技术。一般情况下,颗粒不是靠颗粒间的固体桥架形成,而是靠分子之间的作用力形成的颗粒强度。由于这种作用力距离短,要求颗粒的大小相近,需外部加压,加压的方式可以是挤出方式(用直径固定的孔压物料)或是挤压方式(在物料的两面加压),如果挤压发生在两个反方向旋转的轧辊之间的辊隙中,这个过程就是干法辊压造粒。
(二)干法辊压造粒机工作原理
(1)工作原理:
干粉物料从设备顶部加入,经脱气、螺旋预压进入对辊,在对辊极大的挤压力作用下使物料产生塑性变形而被压缩成片状。片状物料再经过破碎、整粒、筛分等过程,得到颗粒状产品。挤压力的大小可根据造粒操作的需要由液压油缸的压力进行调节。不同压力的设定可以得到不同强度的成品颗粒。
(2)产品特点:
1、物料经机械压力强制压缩成型,不添加任何润湿剂,产品纯度
得到保证。
2、工艺流程简短,能耗低,辅助设备及人员配置少。
3、干粉直接造粒,无需后续干燥过程。
4、颗粒强度高,堆积比重的提高较其他造粒方式都更为显著。
5、操作弹性大,适应范围广,颗粒强度的大小可通过液压力调节。
6、系统密闭循环操作,实现连续生产。
(五)应用范围
1、脱硫石膏造粒
脱硫石膏是对含硫燃料(煤、油)燃烧后产生的烟气进行脱硫净化处理而得到的一种工业副产品。我国从20世纪90年代开始逐渐在火电厂采用石灰石——石膏湿法对烟气进行脱硫净化处理,随之逐年递增排放出了大量的固体副产品一脱硫石膏,若对其不加以有效利用,则不仅占用大量土地,还将造成对环境二次污染。尽管脱硫石膏物化特征和天然石膏相同,理论上完全可以代替天然石膏作为原料使用,以减缓天然资源的过度消耗,特别是我国作为水泥生产大国,用作水泥缓凝剂和矿化剂,完全能实现在水泥行业中对脱硫石膏的全部消耗,但是目前大部分脱硫石膏仍主要以堆储为主,未能被大多数水泥生产企业规模使用,究其原因,主要是脱硫石膏呈湿粉状,含水率较高,又具有较高的粘性,其在物流过程中极易黏附在运输设备上。
因此,公司从脱硫石膏生产工艺出发,根据火电厂热态试验数据,经多次实验,开发出使用脱硫石膏代替天然石膏,形成对脱硫石膏的高效利用和循环利用,建立水泥缓凝剂、石膏粉、石膏制品的综合利用产业链。
2、煤粉造粒
煤粉造粒可分为两种:把煤粉造成型煤,大大提高其利用率,降低了环境污染。把煤粉造成2~6mm或其它颗粒范围用于生产活性炭。因煤的物理特性,基本不溶于水,且煤粉颗粒很细,分子间作用力距离短,这使得煤粉造粒非常困难。而根据干法辊压造粒理论,不溶于水的物料需加粘结剂,煤粉造粒的**粘结剂是煤焦油。干法棍压造粒把煤粉压成型煤,型煤块的范围8~50mm,甚至更大。把煤粉造成一定范围的颗粒来生产活性炭的优点是:提高了孔隙率和比表面积,从而大大提高活性炭的吸附能力。因此我们常把煤粉造成2~6mm范围的不规则颗粒,经活化处理后来生产活性炭和用作冶金原料。
3、肥料造粒
造粒后的肥料物理性能好;物流上能减少一定空间和成本;装卸时不起尘、长期存放不结块,流动性好,施肥时易撒布,并可实现飞机播肥,同时还可起到缓释作用,提高肥料的利用率,增强肥效。此外,品种不同但大小相近的颗粒肥料可实现直接掺混,得到低成本的混配肥,具有和复合肥同样的肥效。但干法辊压造粒生产颗粒肥料的**缺点是产品的形状是不规则的颗粒,但是不规则的颗粒形状对化肥的使用并没有影响,且可以增加修整工序将颗粒进一步磨圆。用干法辊压造粒生产的化肥有足够的强度、粉尘少、不结块、颗粒尺寸分布范围窄、流动性好。辊压造粒生产的肥料在国外的机械施肥中得到了广泛的应用,证明其颗粒形状不会成为化肥使用的影响因素。
(1)单一肥干法辊压造粒
单一肥主要是指:硫酸钾、氯化钾、重过磷酸钙、磷矿粉、托马斯钢铁、硫酸氨、氯化铵、使用硝酸氨、硝酸钾等粉体。造粒的目的是能得到1~5或2~4mm的能适用于机械施肥的强度较高的化肥颗粒。
技术特点:2002年7月,烟台公司进口的俄罗斯硫酸钾,用常规技术无法生产大颗粒。我公司就其产品进行试验,仍无法成粒。为此,经过一年多的分析、试验,发现俄罗斯硫酸钾与曼海姆生产的硫酸钾有许多不同的特性(其硫酸钾含量均为50%),主要是细粉含杂不同,粉体颗粒细,在200~400目,粉体越细,含空气越多,堆积密度越小等。我们根据试验的参数,对设备进行了多处技术改进,*重要的是增加了脱气装置,*后于2003年7月实现了成功造粒。该公司于2003年12月份投产、试机,2004年2月在长春农安开始规模生产。
这标志着我们造粒技术的一大进步,并把该技术推广到其它物料,如化工行业的白炭黑、抗氧化剂造粒,取得了很大的成功。
氮肥及磷肥的生产同样有其特点,在此不一一阐述。
(2)氮磷钾复混肥干法辊压造粒
复混肥的常规造粒工艺是采用湿法,该法需先把湿的单一原料混合,然后再干燥,能耗较高,大部分能量都用于干燥系统,只有一小部分用于超大颗粒的破碎和产品输送。对于湿法工艺,干燥过程非常关键,因为需将颗粒内部的水分干燥出来,否则水会在储存过程中迁移到颗粒表面,产生结块。同时多孔状的颗粒物料在造粒过程中因重结晶而结壳,有碍于造粒,且干燥过程十分缓慢,操作不便,颗粒强度不高。而采用干法辊压生产复混肥,避免了干燥这一昂贵的过程,其优点:①降低了生产成本和能耗;②可非常灵活地生产各种配方复混肥;③颗粒强度高。
技术特点:干法辊压生产复混肥其原理与生产单一肥大致相同,但复混肥造粒有其特殊性,主要原因是复混肥中有氮肥的存在。例如:尿素的熔点较低,且非常容易吸湿;过磷酸钙在受压时容易变软,通称摇变行为。当复混肥配方中这两种成分含量较大时,就会给复混肥造粒带来十分不利的影响。为此,我公司技术人员根据我国国情针对复混肥生产的特点,开发出了一套既能生产单一肥又能生产复混肥的干法辊压造粒系统,并率先成功地在国内投入使用。
(3)腐植酸有机肥干法辊压造粒
腐植酸大多为风化煤有机质。风化煤有机质含水分一般在30%左右,其中一大部分为结晶水,还有一部分腐植酸是从植物中提炼,例麦积杆,通过细菌或霉菌发酵而成。而腐植酸复混肥主要由风化煤有机质及氮、磷、钾混合而成,通常腐植酸复混肥含水量(指游离水)在10%以上。
干法辊压造粒的特点:不加任何添加剂,造出范围均匀,强度高(≥30N)的颗粒,要求物料含水分一般要<5%。这就给腐植酸复混肥通过干法辊压造粒带来了难题!
根据腐植酸有机肥的特性,我们采用了压制成型—预破碎—过程冷却—成型修正—破碎整粒—分级筛分的工艺流程,有效的提高了腐植酸的成型颗粒产量,使颗粒更饱满、外观更漂亮。采用新的工艺方法生产比传统工艺产量提高25%左右。采用机组生产可以做到人员配置合理、能耗降低15%。
4、精细化工和化工原料造粒
加入WTO后,环保要求越来越高,许多化工生产企业为了达到环保要求,改善工人操作环境,降低粉尘污染,都做了大量卓有成效的工作。同时,机械、电子、汽车、建筑和信息等这些与精细化工相关的下游产业,需要品种繁多的精细化工和专用化工产品与之配套,对化工产品进行粒状化也成为行业发展的趋势,如造粒后制成的各种添加剂、抗氧化剂、助燃剂、干燥剂、融雪剂以及冶金添加剂等已经被广泛使用。
由于化工原料的特殊性,及对环境保护的严格要求,化工原料造粒与其它行业具有许多的不同点,造粒技术和工艺需要根据其用途变化而变化,二者的造粒成品要求就不一样。
例:白炭黑 要求:只需成粒,颗粒强度≤8N,速溶性好。
抗氧化剂 要求:颗粒在1~4mm,颗粒强度>18N
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