中國粉體網訊
1、粉體造粒技術的概況
從廣義上講，任何使小顆粒團聚成較大實體的過程和任何“巨大”物塊分成較小顆粒的過程都可稱為造粒過程。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特定的設備和方法，處理成為滿足特定形狀、尺寸、成分、密度等的團塊物料，此方法特別注意控制單個團塊的性質；另一類是粒徑增大法，主要是把細粉體團聚成比較粗的顆粒，這類方法注意的是控制整堆物料的性質。
成型造粒加工方法在目前工業中應用比較廣泛，但是工藝系統相對比較復雜，并且生產能力比較低，生產成本相對要高一些。而粒徑增大法大多應用對顆粒形狀和密度要求不高的工藝情況，其工藝系統簡單且容易操作，生產能力通常比較大，生產和運行成本比較低。
2、粉體造粒技術的應用
制造顆粒的過程，可以說自從有了人類的活動就已經有了造粒技術的出現。屬于破碎造粒的有：摩擦生火過程的摩擦粉末的產生；石器時代制造石刀的生產過程中產生的石粉等。屬于粉體造粒的有：做面食的和面過程；手工團制中藥丸劑過程等。
然而粉體技術及其生產裝備的研究真正成為一門專門的學科和獨立技術，起步比較晚。在國外可追溯到20世紀40年代。在科技飛速發展的當代，粉體造粒技術作為粉粒體加工處理的一個主要方法，隨著對環境保護的重視、生產過程自動化程度的提高以及生產工藝的特定要求，其重要性日益彰顯。粉狀產品粒狀化已成為世界粉體后處理技術的必然趨勢。對粉狀產品進行造粒的深度加工已成為很多行業生產過程中必備的生產工藝。
以下結合實例，將粉體造粒的應用及好處做簡單介紹。
粉末冶金生產中復雜形狀工件的壓制，用行星滾壓法制造球形物料，以達到生產所希望的形狀；
將醫藥粉體制作成藥片以達到便于計量、配料、管理中定量化的目的；
細粉末壓制成型以減少塵埃的擴散而減輕或消除對環境的污染；
煉鋼工業中的細粉燒結是為了便于散粒的無偏析均勻摻合；
燃料壓塊是為了改善產品的外觀和減少粉塵的污染；
肥料造粒為了減少產生結焦和結塊的傾向；
壓制給料中，陶瓷、粘土的造粒是為了改善物料的流動性；
炭黑的壓片是為了提高松裝的密度，以利于儲存和運輸；
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；
礦石和玻璃團粒化爐料是為了改善熱傳遞。
3、粉體造粒技術的方法
從造粒途徑的角度來講，粉體物料的造粒主要可分為兩種：①藥劑造粒，即通過加粘合劑的方法使粉體團聚；②機械設備造粒。事實上這兩種途徑是無法嚴格分開的，因為工業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有時需要機械設備對粉體進行塑型；另一方面機械造粒的過程中也往往要加入粘合劑以增加可團聚性，因此只能說某一造粒過程是以某種途徑為主體而已。
按照實現小顆粒團聚的基本原理，可以把現有的粉體處理技術分為攪拌法、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劑滲入固態細粉末并適當地攪拌，使液體和固態細粉末相互密切接觸，產生粘結力而形成團粒。最常用的攪拌方法是通過圓盤、錐形或筒形轉鼓回轉時的翻動、滾動以及簾式垂落運動來完成的。根據成型方式又可分為滾動團粒、混合團粒及粉末成團3類。
典型的設備有造粒鼓、斜盤造粒機、錐鼓造粒機、盤式造粒機、滾筒造粒機、捏合機、鼓式混料機、粉末摻合機（錘式、立軸式、帶式）、落幕團粒機（鼓式、振動給料器、連續流動噴射混合系統）等。
一種圓球狀攪齒造粒機工作原理簡圖
其優點是成型設備結構簡單、單機產量大、所形成的顆粒易快速溶解、濕透性強，缺點是顆粒均勻性不好，所形成的顆粒強度較低。目前這類設備單機處理能力可達500t/h，顆粒直徑可到600mm，多用于選礦、化肥、精細化工、食品等行業。
（2）壓力成型法
是將粉體物料限定在特定的空間中，通過施加外力而壓緊為密實狀態。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。根據所施加外力的物理系統不同，壓力成型法又可分為兩大類，即模壓法和擠壓法。
典型的模壓法設備有重型壓塊機、臺式壓榨機、混凝土塊壓制機、壓磚機、重型制片機等。其優點是可制造較大的團塊，所制成的物料也有相當的機械強度，缺點是設備的適用范圍較小，對有的物料不易脫模。這類設備多用于建筑、制藥等行業。
擠壓法是目前我國粉體造粒的主要方法之一，擠壓法造粒設備根據工作原理和結構可分為真空壓桿造粒機、單（雙）螺桿擠出造粒機、模型沖壓機、柱塞擠出機、輥筒擠出機、對輥齒輪造粒機等。這類設備可廣泛用于石油化工、有機化工、精細化工、醫藥、食品、染料、農藥、飼料、肥料等行業。具有適應能力強、產量大、造粒品粒度均勻、顆粒強度好、成粒率高等優點。
一種對齒滾壓式造粒機工作原理簡圖
（3）噴霧和分散彌霧法
是在特定的設備中使處于高度分散狀態的液相或半液相物料直接成為固體顆粒。這種造粒設備有噴霧干燥塔、噴霧干燥器、造粒塔、噴動床和流化床干燥器以及氣流輸送干燥器等。
在噴霧時，液態進料（液體、膠質液、膏狀物、乳化液、泥漿液或熔融物）彌散在氣體（一般為空氣）中通過熱量傳遞或質量傳遞（或者兩個傳遞過程同時進行）而生成固體顆粒。有關顆粒生成的機理包括液態進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劑作用下粘聚在一起而形成團粒等。
這類設備的優點在于物料的造粒過程和干燥過程同時進行，可廣泛應用于各種行業的物料造粒，如制藥、食品、化工、礦業以及陶瓷工業等。其缺點是顆粒強度較低，粒度較小。
（4）熱熔融成型法
熱熔融成型法是利用產品的低熔點特性（一般低于300℃），將熔融的物料通過特殊的冷凝方式，使其冷凝結晶成所要求的片狀、條狀、塊狀及半球狀等形狀。根據成型設備的工作原理，主要可分為轉鼓結片機和回轉冷帶落模成型裝置。由于球體表面積最大，所造粒時以球形為最佳外形。
轉鼓結片機具有設備緊湊，轉鼓精度高，冷卻效果好，適用范圍廣，既可結片又可干燥等優點，可廣泛應用于石油樹脂、聚乙烯低聚物等高分子類產品以及苯酐、順酐、高級脂肪醇等有機化工產品。回轉冷帶落模成型裝置是利用產品的低熔點特性，將熔融的物料，依物性和使用要求，可選擇連續滴落、連續出條和全寬度溢流等布料方式，以形成半球狀、條狀和薄片狀產品，經噴淋冷卻、固化，從而定型。
除了以上4類方法，還有從液體中團聚造粒法，即對分散在液體中的固體粒子直接在液體中造粒成團。通過液中造粒，可實現液中固體微粒的增徑，簡化固液分離過程，亦可通過選擇性造粒實現不同性質顆粒的分離。因此，液中造粒技術的研究引起選礦、洗煤、水處理及制藥等領域的廣泛重視。
4、粉體造粒技術的趨勢
（1）設備大型化
隨著科學技術的進步和發展，生產裝置大型化的優點越來越明顯，同時，CAD/CAM技術和精確應力分析技術的應用促進了機械結構設計和加工制造技術的發展，為粉體造粒設備的大型化提供了堅實的技術保障。
（2）結構緊湊化
設備的結構設計更合理，更緊湊，更符合人體工學原理，從而降低了制造成本，減少了占地面積，提高了勞動效率。
（3）加工工藝高技術化
隨著粉體造粒設備應用領域的拓展，傳統的機械加工手段已不能滿足粉體設計技術的需要。粉體設備的加工工藝正向著高技術化方向發展，如采用計算機輔助設計/制造（CAD/CAM）技術進行螺桿螺紋型線的設計、加工，采用專用深孔加工設備加工冷帶落模機布料器細長孔，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包括多學科、多門類的諸多單元操作的系統工程，要求粉體造粒設備的選用最好能減少中間工序，以節約投資；同時，產品的市場化需求也要求生產廠家能提供多種形式的產品。
（5）效率高效化
隨著人們節能意識的提高，對粉體造粒設備的效率提出了更高的要求。要求這類設備不但要滿足功能需求，而且還要節能、耐用，使用、保養、維修費用低，以降低產品成本。
（6）控制系統自動化
隨著自控技術的發展，是否采用流水線作業和自動化控制已成為衡量粉體后處理技術先進與否的重要指標。控制系統采用自動化控制，不但可保證生產工序的流水作業，減輕操作人員勞動強度，更重要的是可保證生產過程的精確化和實時反饋，提高產品質量，降低設備故障率。
參考來源：
楊炳飛，復合人工沸石顆粒脫氮除磷性能研究
榮寶軍，復合摩擦材料原料顆粒化混料技術及設備
李建平等，我國粉體造粒技術的現狀與展望
注：圖片非商業用途，存在侵權告知刪除！
