一、挤出造粒概述
由于各行业的特点和造粒(通过
颗粒机或者造粒机)目的及原料的不同,使这一过程体现为多种多样的形式。总体上可将其分为突出单个颗粒特性的单个造粒(多为挤压造牲)和强调颗粒状散体集合特性的集合造粒两类。前者侧重每一个颗粒的大小、形状、成分和密度等指标,因而产晕较低,通常以单位时间内制成的颗粒数量(个)来计量。后者则考虑制成的颗粒群体的粒度大小、分布、形状的均一性及密度等指标,处理量以kg/h或t/h来计量,属大规模生产过程。挤出造粒属于后者。从挤出造粒的机理来讲,挤出造粒是挤压造粒的特殊形式,其过程都是在外力作用下原始微粒间承新排列而使其密实化,所不同的是挤出造粒需先将原始物料塑性化处理,挤出过程中随着模具通道截面变小,内部压应力逐渐增大,相邻微粒界面在黏结剂的作用下形成牢固的结合。
挤出造粒是指将物料粉末置于适宜的容器内混合均匀,用适当的黏结剂,经捏合制成软材后,用摄制挤出的方式使其通过具有一定大小孔径的孔板或筛网(板)而制成均匀颗粒的方法。所得颗粒为圆柱形或近似球形。
挤出造粒过程中,制软材(捏合)是关键步骤。黏结剂用量过多时,软材易被挤出成条状并重新黏合在一起。黏结剂用量过少时则不能制成完整的颗粒而呈粉状,因此,在制软材的过程中应选择适合的黏结剂种类及用量。
挤出造粒具有以下特点。
(1)粒粒度由筛网(孔板孔径)的大小调节,制得颗粒形状为圆柱形,并且分布较窄。
(2)制得颗粒较松软,松软程度可通过加水量、黏结剂及加入量进行调节。
(3)造粒过程包括混合、捏合制软材、造粒、干燥、筛分等工序,程序多、劳动强度大,不适合大批量、连续生产。黏结剂、润滑剂用量大,水分高,模具磨损严重。
挤出造粒是湿法造粒生产中常用的一种造粒技术,在饮料冲剂、催化剂载体、饲料、中药冲剂、食品及农药造粒中应用更加广泛。
二、挤出造粒原理
挤出造粒是将原粉用适当黏结剂制备软材后,投入带有多孔模具(通常是具有筛孔的孔板或筛网),用强制挤压的方式使其从多孔模具的另一边排出,再经过适当的切粒或整形的造粒方法。这是较为普遍和容易的造粒方法,它要求原料粉体能与黏结剂混合成较好的塑性体,适合于黏性物料的加上。
挤出式造粒机挤出软材时,软材被加压,内部的空气部分被压缩,水分从表面渗出由于水分的润滑作用,软材很容易通过孔板(网)。通过孔板的细孔以后,成型物(湿颗粒)恢复到常压(由于内部空气膨胀,表面的水分又被吸回到内部)。表面一旦没有水分,湿颗粒相互之间也难以附着,造粒操作才能顺利地进行。为此,软材必须保持适当的液体量。也必须使固体、液体和空气搅拌均匀。软材质量常凭个人经验来控制,即以“握之成团,轻压即散”为准,实践中还是以造粒效果来酌定。可靠性与重现性较差,但这种造粒方法简单,目前仍被广泛使用。
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