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1、粉體造粒技術(shù)的概況

從廣義上講，任何使小顆粒團(tuán)聚成較大實(shí)體的過(guò)程和任何“巨大”物塊分成較小顆粒的過(guò)程都可稱為造粒過(guò)程。前者稱為粉體造粒，后者可稱為破碎造粒。其中，粉體造粒技術(shù)從廣義上也可分為兩大類，一類是成型加工法，主要是將粉狀物料通過(guò)特定的設(shè)備和方法，處理成為滿足特定形狀、尺寸、成分、密度等的團(tuán)塊物料，此方法特別注意控制單個(gè)團(tuán)塊的性質(zhì)；另一類是粒徑增大法，主要是把細(xì)粉體團(tuán)聚成比較粗的顆粒，這類方法注意的是控制整堆物料的性質(zhì)。

成型造粒加工方法在目前工業(yè)中應(yīng)用比較廣泛，但是工藝系統(tǒng)相對(duì)比較復(fù)雜，并且生產(chǎn)能力比較低，生產(chǎn)成本相對(duì)要高一些。而粒徑增大法大多應(yīng)用對(duì)顆粒形狀和密度要求不高的工藝情況，其工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單且容易操作，生產(chǎn)能力通常比較大，生產(chǎn)和運(yùn)行成本比較低。

2、粉體造粒技術(shù)的應(yīng)用

制造顆粒的過(guò)程，可以說(shuō)自從有了人類的活動(dòng)就已經(jīng)有了造粒技術(shù)的出現(xiàn)。屬于破碎造粒的有：摩擦生火過(guò)程的摩擦粉末的產(chǎn)生；石器時(shí)代制造石刀的生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的石粉等。屬于粉體造粒的有：做面食的和面過(guò)程；手工團(tuán)制中藥丸劑過(guò)程等。

然而粉體技術(shù)及其生產(chǎn)裝備的研究真正成為一門專門的學(xué)科和獨(dú)立技術(shù)，起步比較晚。在國(guó)外可追溯到20世紀(jì)40年代。在科技飛速發(fā)展的當(dāng)代，粉體造粒技術(shù)作為粉粒體加工處理的一個(gè)主要方法，隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化程度的提高以及生產(chǎn)工藝的特定要求，其重要性日益彰顯。粉狀產(chǎn)品粒狀化已成為世界粉體后處理技術(shù)的必然趨勢(shì)。對(duì)粉狀產(chǎn)品進(jìn)行造粒的深度加工已成為很多行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中必備的生產(chǎn)工藝。

以下結(jié)合實(shí)例，將粉體造粒的應(yīng)用及好處做簡(jiǎn)單介紹。

• 粉末冶金生產(chǎn)中復(fù)雜形狀工件的壓制，用行星滾壓法制造球形物料，以達(dá)到生產(chǎn)所希望的形狀；
  

• 將醫(yī)藥粉體制作成藥片以達(dá)到便于計(jì)量、配料、管理中定量化的目的；
  

• 細(xì)粉末壓制成型以減少塵埃的擴(kuò)散而減輕或消除對(duì)環(huán)境的污染；
  

• 煉鋼工業(yè)中的細(xì)粉燒結(jié)是為了便于散粒的無(wú)偏析均勻摻合；
  

• 燃料壓塊是為了改善產(chǎn)品的外觀和減少粉塵的污染；
  

• 肥料造粒為了減少產(chǎn)生結(jié)焦和結(jié)塊的傾向；
  

• 壓制給料中，陶瓷、粘土的造粒是為了改善物料的流動(dòng)性；
  

• 炭黑的壓片是為了提高松裝的密度，以利于儲(chǔ)存和運(yùn)輸；
  

• 速溶食品的造粒是為了控制溶解度；
  

• 催化劑骨架壓片是為了提高孔隙率和比表面積；
  

• 礦石和玻璃團(tuán)粒化爐料是為了改善熱傳遞。
  

3、粉體造粒技術(shù)的方法

從造粒途徑的角度來(lái)講，粉體物料的造粒主要可分為兩種：①藥劑造粒，即通過(guò)加粘合劑的方法使粉體團(tuán)聚；②機(jī)械設(shè)備造粒。事實(shí)上這兩種途徑是無(wú)法嚴(yán)格分開(kāi)的，因?yàn)楣�業(yè)上的造粒方法往往是兩種途徑的組合。一方面加粘合劑的同時(shí)有時(shí)需要機(jī)械設(shè)備對(duì)粉體進(jìn)行塑型；另一方面機(jī)械造粒的過(guò)程中也往往要加入粘合劑以增加可團(tuán)聚性，因此只能說(shuō)某一造粒過(guò)程是以某種途徑為主體而已。

按照實(shí)現(xiàn)小顆粒團(tuán)聚的基本原理，可以把現(xiàn)有的粉體處理技術(shù)分為攪拌法、壓力成型法、噴霧和分散彌霧法、熱熔融成型法等4類。

常用的粉體物料造粒方法

（1）攪拌法造粒

是將某種液體或粘結(jié)劑滲入固態(tài)細(xì)粉末并適當(dāng)?shù)財(cái)嚢�，使液體和固態(tài)細(xì)粉末相互密切接觸，產(chǎn)生粘結(jié)力而形成團(tuán)粒。最常用的攪拌方法是通過(guò)圓盤、錐形或筒形轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)時(shí)的翻動(dòng)、滾動(dòng)以及簾式垂落運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的。根據(jù)成型方式又可分為滾動(dòng)團(tuán)粒、混合團(tuán)粒及粉末成團(tuán)3類。

典型的設(shè)備有造粒鼓、斜盤造粒機(jī)、錐鼓造粒機(jī)、盤式造粒機(jī)、滾筒造粒機(jī)、捏合機(jī)、鼓式混料機(jī)、粉末摻合機(jī)（錘式、立軸式、帶式）、落幕團(tuán)粒機(jī)（鼓式、振動(dòng)給料器、連續(xù)流動(dòng)噴射混合系統(tǒng)）等。

一種圓球狀攪齒造粒機(jī)工作原理簡(jiǎn)圖

其優(yōu)點(diǎn)是成型設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單機(jī)產(chǎn)量大、所形成的顆粒易快速溶解、濕透性強(qiáng)，缺點(diǎn)是顆粒均勻性不好，所形成的顆粒強(qiáng)度較低。目前這類設(shè)備單機(jī)處理能力可達(dá)500t/h，顆粒直徑可到600mm，多用于選礦、化肥、精細(xì)化工、食品等行業(yè)。

（2）壓力成型法

是將粉體物料限定在特定的空間中，通過(guò)施加外力而壓緊為密實(shí)狀態(tài)。壓力成型的成功與否，一方面取決于施加外力的有效利用和傳遞，另一方面取決于顆粒物料的物理性質(zhì)。根據(jù)所施加外力的物理系統(tǒng)不同，壓力成型法又可分為兩大類，即模壓法和擠壓法。

典型的模壓法設(shè)備有重型壓塊機(jī)、臺(tái)式壓榨機(jī)、混凝土塊壓制機(jī)、壓磚機(jī)、重型制片機(jī)等。其優(yōu)點(diǎn)是可制造較大的團(tuán)塊，所制成的物料也有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，缺點(diǎn)是設(shè)備的適用范圍較小，對(duì)有的物料不易脫模。這類設(shè)備多用于建筑、制藥等行業(yè)。

擠壓法是目前我國(guó)粉體造粒的主要方法之一，擠壓法造粒設(shè)備根據(jù)工作原理和結(jié)構(gòu)可分為真空壓桿造粒機(jī)、單（雙）螺桿擠出造粒機(jī)、模型沖壓機(jī)、柱塞擠出機(jī)、輥筒擠出機(jī)、對(duì)輥齒輪造粒機(jī)等。這類設(shè)備可廣泛用于石油化工、有機(jī)化工、精細(xì)化工、醫(yī)藥、食品、染料、農(nóng)藥、飼料、肥料等行業(yè)。具有適應(yīng)能力強(qiáng)、產(chǎn)量大、造粒品粒度均勻、顆粒強(qiáng)度好、成粒率高等優(yōu)點(diǎn)。

一種對(duì)齒滾壓式造粒機(jī)工作原理簡(jiǎn)圖

（3）噴霧和分散彌霧法

是在特定的設(shè)備中使處于高度分散狀態(tài)的液相或半液相物料直接成為固體顆粒。這種造粒設(shè)備有噴霧干燥塔、噴霧干燥器、造粒塔、噴動(dòng)床和流化床干燥器以及氣流輸送干燥器等。

在噴霧時(shí)，液態(tài)進(jìn)料（液體、膠質(zhì)液、膏狀物、乳化液、泥漿液或熔融物）彌散在氣體（一般為空氣）中通過(guò)熱量傳遞或質(zhì)量傳遞（或者兩個(gè)傳遞過(guò)程同時(shí)進(jìn)行）而生成固體顆粒。有關(guān)顆粒生成的機(jī)理包括液態(tài)進(jìn)料形成小滴而硬化成固體顆粒、液料沉敷在已有的粒核表面而形成固體顆粒、許多小粒子在噴入的粘結(jié)劑作用下粘聚在一起而形成團(tuán)粒等。

這類設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于物料的造粒過(guò)程和干燥過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，可廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)的物料造粒，如制藥、食品、化工、礦業(yè)以及陶瓷工業(yè)等。其缺點(diǎn)是顆粒強(qiáng)度較低，粒度較小。

（4）熱熔融成型法

熱熔融成型法是利用產(chǎn)品的低熔點(diǎn)特性（一般低于300℃），將熔融的物料通過(guò)特殊的冷凝方式，使其冷凝結(jié)晶成所要求的片狀、條狀、塊狀及半球狀等形狀。根據(jù)成型設(shè)備的工作原理，主要可分為轉(zhuǎn)鼓結(jié)片機(jī)和回轉(zhuǎn)冷帶落模成型裝置。由于球體表面積最大，所造粒時(shí)以球形為最佳外形。

轉(zhuǎn)鼓結(jié)片機(jī)具有設(shè)備緊湊，轉(zhuǎn)鼓精度高，冷卻效果好，適用范圍廣，既可結(jié)片又可干燥等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于石油樹(shù)脂、聚乙烯低聚物等高分子類產(chǎn)品以及苯酐、順酐、高級(jí)脂肪醇等有機(jī)化工產(chǎn)品。回轉(zhuǎn)冷帶落模成型裝置是利用產(chǎn)品的低熔點(diǎn)特性，將熔融的物料，依物性和使用要求，可選擇連續(xù)滴落、連續(xù)出條和全寬度溢流等布料方式，以形成半球狀、條狀和薄片狀產(chǎn)品，經(jīng)噴淋冷卻、固化，從而定型。

除了以上4類方法，還有從液體中團(tuán)聚造粒法，即對(duì)分散在液體中的固體粒子直接在液體中造粒成團(tuán)。通過(guò)液中造粒，可實(shí)現(xiàn)液中固體微粒的增徑，簡(jiǎn)化固液分離過(guò)程，亦可通過(guò)選擇性造粒實(shí)現(xiàn)不同性質(zhì)顆粒的分離。因此，液中造粒技術(shù)的研究引起選礦、洗煤、水處理及制藥等領(lǐng)域的廣泛重視。

4、粉體造粒技術(shù)的趨勢(shì)

（1）設(shè)備大型化

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，生產(chǎn)裝置大型化的優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越明顯，同時(shí)，CAD/CAM技術(shù)和精確應(yīng)力分析技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工制造技術(shù)的發(fā)展，為粉體造粒設(shè)備的大型化提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。

（2）結(jié)構(gòu)緊湊化

設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理，更緊湊，更符合人體工學(xué)原理，從而降低了制造成本，減少了占地面積，提高了勞動(dòng)效率。

（3）加工工藝高技術(shù)化

隨著粉體造粒設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，傳統(tǒng)的機(jī)械加工手段已不能滿足粉體設(shè)計(jì)技術(shù)的需要。粉體設(shè)備的加工工藝正向著高技術(shù)化方向發(fā)展，如采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制造（CAD/CAM）技術(shù)進(jìn)行螺桿螺紋型線的設(shè)計(jì)、加工，采用專用深孔加工設(shè)備加工冷帶落模機(jī)布料器細(xì)長(zhǎng)孔，采用激光、電火花加工微小孔徑模板等。

（4）功能多樣化

粉體后處理工程是一個(gè)包括多學(xué)科、多門類的諸多單元操作的系統(tǒng)工程，要求粉體造粒設(shè)備的選用最好能減少中間工序，以節(jié)約投資；同時(shí)，產(chǎn)品的市場(chǎng)化需求也要求生產(chǎn)廠家能提供多種形式的產(chǎn)品。

（5）效率高效化

隨著人們節(jié)能意識(shí)的提高，對(duì)粉體造粒設(shè)備的效率提出了更高的要求。要求這類設(shè)備不但要滿足功能需求，而且還要節(jié)能、耐用，使用、保養(yǎng)、維修費(fèi)用低，以降低產(chǎn)品成本。

（6）控制系統(tǒng)自動(dòng)化

隨著自控技術(shù)的發(fā)展，是否采用流水線作業(yè)和自動(dòng)化控制已成為衡量粉體后處理技術(shù)先進(jìn)與否的重要指標(biāo)�？刂葡到y(tǒng)采用自動(dòng)化控制，不但可保證生產(chǎn)工序的流水作業(yè)，減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，更重要的是可保證生產(chǎn)過(guò)程的精確化和實(shí)時(shí)反饋，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低設(shè)備故障率。

參考來(lái)源：

楊炳飛，復(fù)合人工沸石顆粒脫氮除磷性能研究

榮寶軍，復(fù)合摩擦材料原料顆粒化混料技術(shù)及設(shè)備

李建平等，我國(guó)粉體造粒技術(shù)的現(xiàn)狀與展望

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