干法造粒机是将粉状物料通过机械压力直接制成致密颗粒或片状的设备,无需添加液体粘合剂。其核心特点是利用高压使物料产生塑性变形,通过分子间作用力结合成型。 一、基本结构
干法造粒机主要由以下几个核心系统构成:
1.送料系统:包括料斗和送料机构。料斗用于储存待加工的粉体物料。送料机构通常由水平送料螺杆和垂直压实螺杆组成,负责将物料从料斗中稳定、连续、可控地输送到后续的压缩区域,并可能对物料进行初步预压实,排出部分空气。
2.压缩成型系统:这是设备的核心。主要由一对相向旋转的压辊组成,压辊表面通常加工有规则排列的凹槽或保持光滑。压辊安装在坚固的机架上,可由液压系统或机械弹簧系统提供并调节巨大的压力。压辊内部可能设计有冷却或加热通道以控制辊面温度。
3.驱动与传动系统:包括主电机、减速机、齿轮箱等,为压辊和送料螺杆提供平稳、同步的动力,确保压辊转速与送料速度精确匹配。
4.整粒与分级系统:位于压辊之后。经过压辊压缩形成的致密薄片进入初级破碎装置,被破碎成较小碎片。随后,碎片进入旋转整粒机或筛分装置,通过高速旋转的刀片切割和/或与筛网的摩擦碰撞作用,形成粒度均匀的颗粒。部分设备集成筛分功能,可实现粗细颗粒的分离与细粉的返回利用。
5.液压与控制系统:液压系统为压辊提供稳定可调的压力。控制系统集成了对送料速度、压辊转速与压力、整粒速度、温度等关键参数的设定、显示与调节,并具备安全联锁与故障报警功能。
6.机架与外壳:坚固的机架支撑所有部件,承受巨大的工作压力。密封外壳起到防护、降尘和安全保护作用。
二、工作原理
干法造粒是一个连续的物理压实过程,遵循粉体压缩成型规律,可分为四个阶段:
1.喂料与预压:粉体物料在送料螺杆的输送和预压下,被强制喂入两个平行压辊之间的咬合区。送料速度决定了喂料量,需与压辊转速匹配以避免供料不足或过载。
2.压缩与成型:物料进入两压辊之间的狭窄间隙。随着压辊的旋转,物料被带入间隙逐渐减小的区域,承受迅速增大的径向压力。在高压作用下,粉体颗粒发生弹性变形、塑性变形以及脆性断裂。颗粒间的空气被强制排出,颗粒接触面积急剧增大,分子间范德华力、静电引力等作用增强,促使颗粒紧密结合。通过压辊表面凹槽的塑形,物料被压缩成具有特定形状和大小的致密薄片或条状物。
3.释放与脱模:成型后的物料薄片随着压辊旋转离开较小间隙,压力迅速释放。由于物料具有一定的弹性恢复,薄片会因内部应力而自然脱落或借助刮刀从压辊表面剥离。
4.整粒与分级:剥离下来的薄片随即进入整粒系统。先经过初步破碎,然后通过高速旋转的整粒刀与筛网的共同作用,被切割、碰撞、摩擦成所需粒径的颗粒。过细的粉末通常可以通过返料系统重新送回料斗进行二次加工。
干法造粒机整个过程在封闭系统中进行,通过调节送料速度、压辊压力、间隙、转速以及整粒刀速度或筛网目数,可以控制颗粒的密度、强度、粒度和产出率。干法造粒不涉及湿法工艺中的干燥步骤,因此更适用于对水分敏感、热不稳定的物料。