干法制粒技術(shù)

一、干法造粒作業(yè)的目的以下幾點：

 1.將物料制成理想的結(jié)構(gòu)和形狀；

 2.為了準確定量、配劑和管理；

 3.減少粉料的飛塵污染；

 4.制成不同種類顆粒體系的無偏析混合體；

 5.改進產(chǎn)品外觀；

 6.防止某些固相物產(chǎn)生過程中的結(jié)塊現(xiàn)象；

 7.改善分離狀原料的流動特性；

 8.增加粉料的體積質(zhì)量，便于儲存和運輸；

 9.降低有毒和腐蝕性物料處理作業(yè)過程中的危險性；

 10.控制產(chǎn)品的溶解速度；

 11.調(diào)整成品的空隙率和比表面積；

 12.改善熱傳遞效果和幫助燃燒；

 13.適應(yīng)不同的生物過程。

二、粉體物料顆粒形狀性質(zhì)

     在用強壓造粒法進行造粒過程中粉末是在限定的空間中通過施加外力而壓緊為密實狀態(tài)的。產(chǎn)生穩(wěn)定團聚的力有絮團的橋連力、低粘度液體粘結(jié)力、表面力和互聚力。團聚操作的成功與否，一方面取決于施加外力的有效利用和傳遞，另一方面也取決于顆粒物料的物理性質(zhì)。

    顆粒形狀是指一個顆粒的輪廓邊界或表面上各點所構(gòu)成的圖像。顆粒形狀直接影響粉體的其他特性，如流動性、填充性等，亦直接與顆粒在混合、貯存、運輸、燒結(jié)等單元過程中的行為有關(guān)。工程中，根據(jù)不同的使用目的，人們對顆粒的形狀有不同的要求。例如：高速干壓法成型的墻地磚坯粉，要求在模具中填充迅速、排氣順暢，故以球形粒子為宜；混凝土集料則要求強度高和緊密的填充結(jié)構(gòu)，因此碎石的形狀希望是正多面體。反過來，顆粒形狀因形成的過程不同而不同，例如，簡單擺動式顎式破碎機會產(chǎn)生較多的片狀產(chǎn)物；噴霧干燥制備的粉料則多為球形顆粒。因此，對各種顆粒形狀需要定量加以描述，以示區(qū)別。

    另一方面，在理論研究和工業(yè)實際中，往往將形狀不規(guī)則的顆粒假定為球形，以方便計算粒徑，實驗結(jié)果也容易再現(xiàn)。正因如此，從而成為理論計算與實際情況出入很大的主要原因之

一。所以一般需將有關(guān)理論公式中的顆粒尺寸乘以表示外形影響的系數(shù)加以修正。

       自然界中和工業(yè)生產(chǎn)中遇到的顆粒并非理想的規(guī)則體，如球形，其形狀是千差萬別的：球形(spherical)、立方體(cubical)、片狀(platy，discs)、柱狀(prismoidal)、鱗狀(flaky)、粒狀(granular)、棒狀(rodlike)、針狀(needle-like， acicular)、纖維狀(fibrous)、樹枝狀(dendritic)、海綿狀(sponge)、塊狀、(blocky)、尖角狀(sharp)、圓角狀(round)、多孔(porous)、聚集體(aglomelate)、中空(hollow)、粗糙(rough)、光滑(smooth)、毛絨的(fluffy，nappy)。

       用數(shù)學語言描述的幾何形狀，除特殊場合需要三種數(shù)據(jù)以外，一般至少需要兩種數(shù)據(jù)及其組合。通常使用的數(shù)據(jù)包括三軸方向顆粒大小的代表值，二維圖像投影的輪廓曲線，以及表面和體積等立體幾何各有關(guān)數(shù)據(jù)。習慣上將顆粒大小的各種無因次組合稱為形狀指數(shù)(shape index)，立體幾何各變量的關(guān)系則定義為形狀系數(shù)(shape factor)。

 形狀指數(shù)

 1)均齊度(proportion）顆粒兩個外形尺寸的比值——長短度(elongation)N和平

度(flackiness，flatness)M可以根據(jù)三軸徑L、B、T之間的比值導出：長短度N=長/短徑=L/B (≥1)   扁平度M=短徑/厚高度=B/T (≥1) 當L=B=T時，即立方體的上述指數(shù)均等于1 

 2)充滿度(space filling factor)體積充滿度Fv，又稱容積系數(shù)，表示顆粒的外接方體體積與顆粒體積V之比，即：Fv=LBT/V(≥1)  Fv的倒數(shù)可看作顆粒接近直方體的程度，極限值為1。

面積充滿度Fb，又稱外形放大系數(shù)，表示顆粒投影面積A與zui小外接矩形面積之比，即：

Fb=A/LB (≤1)       

 3)球形度(degree of sphericity)球形度或稱真球度，表示顆粒接近球體的程度： ψ0=πDV2/S (≤1)  DV=(6V/π)1/3 式中DV表示顆粒的球體積相當經(jīng)，S為顆粒表面積，

V為顆粒的體積。對于形狀不規(guī)則的顆粒，當測定其表面積困難時，可采用實用球形度，即：ψ0′=與顆粒投影面積相等的圓的直徑/顆粒投影的zui小外接圓的直徑(≤1)

4)圓形度(degree of circularity)       圓形度又稱輪廓比，表示顆粒的投影與圓接近的程度: ψc=πDH/L       DH=(4A/π)1/2     L表示顆粒投影的周長。

5) 圓角度(roundness) 表示顆粒棱角磨損的程度，其定義為：圓角度=∑ri/NR (≤1) 式中ri——顆粒輪廓上的曲率半徑；R——zui大內(nèi)接圓半徑；N——角數(shù)。

形狀系數(shù)

1)表面積形狀系數(shù)Фs=顆粒的表面積/(平均粒徑)2=S/dp2 (＞1)  

1. 體積形狀系數(shù)Фv=顆粒的體積/(平均粒徑)3=V/dp3 (≤1)

3) 比表面積形狀系數(shù)Φ=表面積形狀系數(shù)/體積形狀系數(shù)=Фs/Фv (＞1) 

對于球形顆粒，上述三個形狀系數(shù)分別為：Фs=πd02/d02=πФv =πdo3/6d03=π/6 

Φ=Фs/Фv =6π/π=6  必須指出的是，由于顆粒的粒徑表示方法很多，因此采用不同的粒徑表示方法可以定義出不同的形狀系數(shù)。另外，粒徑值又與粒徑的測量方法有關(guān)，因此形狀系數(shù)的數(shù)值亦隨測量方法不同而異。所以，在使用形狀系數(shù)時，一定要注意顆粒徑的具體表達形式。

4) 粗糙度系數(shù)

 前述的形狀系數(shù)是個宏觀量。如果微觀地考察顆粒，會發(fā)現(xiàn)粒子表面往往是高低不平的，有許多微小裂紋和孔洞。其表面的粗糙程度用粗糙度系數(shù)R來表示： R = 粒子微觀的實際表面積/表觀視為光滑粒子的宏觀表面積 (＞1)  

 顆粒的粗糙程度直接關(guān)系到顆粒間和顆粒與固體壁面間的摩擦、粘附、吸附性、吸水性

以及孔隙率等顆粒性質(zhì)，也是影響造粒操作設(shè)備工件被磨損程度的主要因素之一。因此，粗糙度系數(shù)是一個不容忽視的參數(shù)。