Способ гранулирования порошков и оборудование для его осуществления

Авторы патента:

B01J2/00 - Способы и устройства для гранулирования материалов вообще (гранулирование металлов B22F 9/00, шлака C04B 5/02, руд или скрапа C22B 1/14; механические аспекты обработки пластмасс или веществ в пластическом состоянии при производстве гранул, например гидрофобные свойства B29B 9/00; способы гранулирования удобрений, отличающихся по химическому составу см. в соответствующих рубриках в C05B-C05G; химические аспекты гранулирования высокомолекулярных веществ C08J 3/12); обработка измельченных материалов с целью обеспечения их свободного стекания вообще, например путем придания им гидрофобных свойств

Владельцы патента RU 2613917:

Общество с ограниченной ответственностью "Эмпилс - Цинк" (RU)

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к гранулированию порошков, например окиси цинка, устраняющему присущее порошкам пыление и залипание их в оборудовании. Техническим результатом предлагаемого способа и устройства является получение гранул сферической формы с сохранением состава обрабатываемого порошка, а также получение гранул с твердостью не более 100 грамм, измеренных по стандарту ASTM D5230. Технический результат предлагаемого способа гранулирования мелкодисперсных порошков достигается тем, что мелкодисперсный порошок предварительно уплотняют, прессуют, измельчают (дробят) полученные формы (брикеты, полосы, ленты, плитки пластины), протирают через сито и дополнительно проводят окатывание полученного уплотненного мелкодисперсного порошка неуплотненным порошком. Технический результат достигается также оборудованием для осуществления способа, включающим последовательно установленные подающий шнек предварительного прессования, валковой или вальцевой пресс с прессующими валками или вальцами, ножевой измельчитель, протирочные сита, тарельчатый или трубчатый гранулятор. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

Известен способ влажного гранулирования порошков, заключающийся в том, что порошок, находящийся на вращающихся поверхностях тарельчатого или трубчатого гранулятора, смачивают связующим веществом и окатывают с образованием сферических гранул [Химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия. Под ред. И.Л. Кнунянца, 1988., стр. 1188].

Однако применение связующего вещества может приводить к изменению химического состава гранулируемого порошка, что недопустимо.

Наиболее близким по выполнению и достигаемому результату является способ сухого гранулирования порошков [Химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия. Под ред. И.Л. Кнунянца, 1988., стр. 1188], заключающийся в том, что предварительно уплотненный порошок прессуют, например, между валками (вальцами) пресса в брикеты, плитки или полосы, которые далее измельчают ножами и протирают на ситах. При этом образуются гранулы неправильной формы различного размера и пыль. Пыль возвращается в загрузочный бункер гранулятора для повторного гранулирования.

Оборудование для его осуществления состоит из следующих устройств: шнек предварительного прессования, вальцевый или валковый пресс, измельчающие ножи, протирочные сита и транспортные устройства.

Способ и устройство для его осуществления не позволяют получить гранулы сферической формы, которые нужны, например, для обеспечения максимальной сыпучести и минимального истирания во время транспортировки за счет отсутствия выступающих частей. Высокая твердость частиц, полученных при повторном прессовании уплотненной пыли, ограничивает сферу применения гранул.

Техническим результатом предлагаемого способа и устройства, является получение гранул сферической формы с сохранением состава обрабатываемого порошка.

Техническим результатом является также получение гранул с твердостью не более 100 грамм, измеренных по стандарту ASTM D5230.

Технический результат предлагаемого способа гранулирования порошков достигается тем, что порошок предварительно уплотняют, прессуют, измельчают (дробят) полученные формы (брикеты, полосы, ленты, плитки пластины), протирают через одно или несколько сит для получения частиц определенного размера (калибровка) и дополнительно проводят окатывание полученного уплотненного порошка неуплотненным порошком.

Предварительное уплотнение может быть осуществлено шнеком.

Прессование уплотненного порошка может быть осуществлено вальцевым или валковым прессом с частотой вращения вальцов или валков от 10 до 100 об/мин (в зависимости от диаметра и требуемой производительности), с приложением усилия прессования от 10 до 60 кН.

Дробление может быть осуществлено при помощи ножевого измельчителя.

Калибровка образующихся брикетов или полос может быть осуществлена протиранием их через сито с ячейкой от 1,5 до 5 мм.

Окатывание может быть осуществлено на тарельчатом грануляторе с частотой вращения тарели от 10 до 40 об/мин, диаметром тарели от 0,5 до 3 метров, высотой бурта от 0,2 до 1 метра, с осью вращения тарели, наклоненной по отношению к горизонту, на угол от 10 до 55 градусов.

Окатывание может быть осуществлено на трубчатом грануляторе с частотой вращения трубы от 10 до 40 об/мин, диаметром трубы от 0,3 до 3 метров, длиной трубы от 1 до 15 метров, углом наклона оси вращения трубы по отношению к горизонту от 1 до 45 градусов.

Неуплотненный порошок добавляют предпочтительно в количестве от 5 до 95% от загружаемой массы.

После окатывания, при необходимости, возможно проведение сортировки готовых гранул, например, рассеиванием их на вибрационных ситах.

Отличием предлагаемого способа от прототипа является окатывание уплотненного, спрессованного и измельченного порошка неуплотненным порошком.

Технический результат достигается также оборудованием для осуществления способа, включающим последовательно установленные: подающий шнек предварительного прессования, один или несколько валковых или вальцевых прессов с прессующими валками или вальцами, ножевой измельчитель, протирочные сита, тарельчатый или трубчатый гранулятор.

В предпочтительном варианте протирочные сита имеют ячейки от 1,5 до 5 мм.

В предпочтительном варианте ось вращения тарели наклонена по отношению к горизонту на угол от 10 до 55 градусов, диаметр тарели составляет от 0,5 до 3 метров, высота бурта составляет от 0,2 до 1 метра.

В предпочтительном варианте угол наклона оси вращения трубы по отношению к горизонту составляет от 1 до 45 градусов, диаметр трубы составляет от 0,3 до 3 метров, длина трубы от 1 до 15 метров.

Оборудование может содержать сортировочные сита для разделения полученных гранул по фракциям.

Оборудование может содержать устройства транспортирования и упаковки.

Отличием предлагаемого оборудования является то, что оно включает тарельчатый или трубчатый гранулятор для проведения окатывания уплотненного, спрессованного и измельченного порошка неуплотненным порошком.

На фиг. 1 представлена схема оборудования, содержащая тарельчатый гранулятор, где 1 - конусный шнек предварительного прессования; 2 - прессующие валки (вальцы); 3 - ножевые измельчители; 4 - протирочные сита; 5 - тарельчатый гранулятор.

На фиг. 2 представлена схема оборудования, содержащая трубчатый гранулятор, где 1 - конусный шнек предварительного прессования; 2 - прессующие валки (вальцы); 3 - ножевые измельчители; 4 - протирочные сита; 6 - трубчатый гранулятор.

Оборудование работает следующим образом. Порошок подается конусным шнеком (1) в зону прессования, при этом происходит предварительное уплотнение порошка. Далее предварительно уплотненный порошок поступает между прессующими валками (вальцами) (2), где порошок спрессовывается в полосы, плитки или брикеты. Затем полосы, плитки или брикеты спрессованного порошка измельчаются ножами (3), после чего протираются через сито (4). Полученная масса поступает в тарельчатый гранулятор (5) или трубчатый гранулятор (6), где при добавлении неуплотненного порошка происходит накатывание сферических гранул.

При необходимости разделения гранул по заданным размерам гранулы сортируют, например, на сортировочных виброситах. Гранулы больше заданных размеров возвращаются на протирочные сита, а гранулы меньше заданных размеров возвращаются в тарельчатый или трубчатый гранулятор, гранулы заданных размеров подаются на упаковку.

Схема процесса показана на фиг. 3.

Ниже приведены примеры осуществления способа с помощью предлагаемого устройства.

Исходный материал - порошок оксида цинка TyreQuality СТО 76967236-001-2011.

Пример 1. Режим работы оборудования:

- Усилие прессования на роликах вальцевого пресса - 15 кН;

- Диаметр вальцов - 0,45 м;

- Частота вращения вальцов - 20 об/мин;

- Протирочное сито с ячейкой - 1,5 мм;

- Диаметр тарели - 0,9 м;

- Частота вращения тарели - 33 об/мин;

- Угол наклона тарели - 40 град.;

- Высота бурта тарели - 0,25 м;

- Количество добавляемого неуплотненного порошка оксида цинка - 50% от массы загрузки.

Результаты:

Получены гранулы сферической формы диаметром:

Более 5 мм	4,2%
Более 3 менее 5 мм	11,7%
Более 2 менее 3 мм	56,4%
Более 1 менее 2 мм	24,4%
Более 0,45 менее 1	1,7%
Менее 0,45	1%

- Твердость гранул, измеренных по стандарту ASTM D5230, не превышает 50 г.

- Влажность 0,1%.

- Насыпная плотность 1304 г/дм.

- Химический состав и удельная поверхность соответствуют исходному материалу.

Пример 2а. Режимы работы:

- Усилие прессования на роликах вальцевого пресса - 10 кН;

- Диаметр вальцов - 0,15 м;

- Частота вращения вальцов - 100 об/мин;

- Протирочное сито с ячейкой - 1,5 мм;

- Диаметр тарели - 0,5 м;

- Частота вращения тарели - 40 об/мин;

- Угол наклона тарели - 10 град.;

- Высота бурта тарели - 0,2 м;

- Количество добавляемого неуплотненного порошка оксида цинка - 5% от массы загрузки.

Результаты:

- Получены гранулы сферической формы диаметром:

Более 5 мм	0%
Более 3 менее 5 мм	1,8%
Более 2 менее 3 мм	22,3%
Более 1 менее 2 мм	62,5%
Более 0,45 менее 1	11,7%
Менее 0,45	1,7%

- Твердость гранул, измеренных по стандарту ASTM D5230, не превышает 50 г.

- Влажность 0,1%.

- Насыпная плотность 1128 г/дм³.

- Химический состав и удельная поверхность соответствуют исходному материалу.

Пример 2б. Режимы работы:

- Усилие прессования на роликах - 60 кН;

- Диаметр вальцов - 1,2 м;

- Частота вращения вальцов - 10 об/мин;

- Протирочное сито с ячейкой - 5 мм;

- Диаметр тарели - 3 м;

- Частота вращения тарели - 10 об/мин;

- Угол наклона тарели - 55 град.;

- Высота бурта тарели - 1,0 м;

- Количество добавляемого неуплотненного порошка оксида цинка - 95% от массы загрузки.

Результаты:

- Получены гранулы сферической формы диаметром:

Более 5 менее 10 мм	48,9%
Более 3 менее 5 мм	34,6%
Более 2 менее 3 мм	14,1%
Более 1 менее 2 мм	1,5%
Более 0,45 менее 1	0,9%
Менее 0,45	0%

- Твердость гранул, измеренных по стандарту ASTM D5230, не превышает 80 г.

- Влажность 0,1%.

- Насыпная плотность 1360 г/дм³.

- Химический состав и удельная поверхность соответствуют исходному материалу.

Пример 3а. Режимы работы:

- Усилие прессования на роликах вальцевого пресса - 10 кН;

- Диаметр вальцов - 0,15 м;

- Частота вращения вальцов - 100 об/мин;

- Протирочное сито с ячейкой - 1,5 мм;

- Диаметр трубы окомкователя - 0,3 м;

- Частота вращения трубы - 40 об/мин;

- Угол наклона трубы - 1 град.;

- Длина трубы - 15 м;

- Количество добавляемого неуплотненного порошка оксида цинка - 5% от массы загрузки.

Результаты:

- Получены гранулы сферической формы диаметром:

Более 5 мм	0%
Более 3 менее 5 мм	0%
Более 2 менее 3 мм	8,4%
Более 1 менее 2 мм	36,5%
Более 0,45 менее 1	41,8%
Менее 0,45	13,3%

- Твердость гранул, измеренных по стандарту ASTM D5230, не превышает 30 г.

- Влажность 0,1%.

- Насыпная плотность 1044 г/дм³.

- Химический состав и удельная поверхность соответствуют исходному материалу.

Пример 3б. Режимы работы:

- Усилие прессования на роликах - 60 кН;

- Диаметр вальцов - 1,2 м;

- Частота вращения вальцов - 10 об/мин;

- Протирочное сито с ячейкой - 5 мм;

- Диаметр трубы - 3 м;

- Частота вращения трубы - 10 об/мин;

- Угол наклона трубы - 45 град.;

- Длина трубы - 1 м;

- Количество добавляемого неуплотненного порошка оксида цинка - 95% от массы загрузки.

Результаты:

- Получены гранулы сферической формы диаметром:

Более 5 менее 10 мм	36,8 0%
Более 3 менее 5 мм	46,7%
Более 2 менее 3 мм	12,4%
Более 1 менее 2 мм	1,7%
Более 0,45 менее 1	2,4%
Менее 0,45	0%

- Твердость гранул, измеренных по стандарту ASTM D5230, не превышает 75 г.

- Влажность 0,1%.

- Насыпная плотность 1408 г/дм³.

- Химический состав и удельная поверхность соответствуют исходному материалу.

Аналогичные результаты получают при использовании валкового пресса.

Таким образом, предлагаемый способ с помощью предлагаемого устройства позволяет получить гранулы сферической формы с сохранением состава обрабатываемого порошка и твердостью, измеренной по стандарту ASTM D5230, не превышающей 100 грамм.

1. Способ гранулирования порошков, характеризующийся тем, что порошок предварительно уплотняют, затем прессуют, измельчают полученные формы, протирают через одно или несколько сит и проводят окатывание полученного порошка неуплотненным порошком.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что предварительное уплотнение осуществляют шнеком.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что прессование уплотненного порошка осуществляют вальцевым или валковым прессом с частотой вращения вальцов или валков от 10 до 100 об/мин, с приложением усилия прессования от 10 до 60 кН.

4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что измельчение осуществляют при помощи ножевого измельчителя.

5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что осуществляют протирание измельченных форм через сито с ячейкой от 1,5 до 5 мм.

6. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что окатывание осуществляют на тарельчатом грануляторе с частотой вращения тарели от 10 до 40 об/мин, диаметром тарели от 0,5 до 3 метров, высотой бурта тарели от 0,2 до 1 метра с осью вращения тарели, наклоненной по отношению к горизонту на угол от 10 до 55 градусов.

7. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что окатывание осуществляют на трубчатом грануляторе с частотой вращения трубы от 10 до 40 об/мин, диаметром трубы от 0,3 до 3 метров, длиной трубы от 1 до 15 метров с осью вращения трубы, наклоненной по отношению к горизонту на угол от 1 до 45 градусов.

8. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что неуплотненный порошок для окатывания используют в количестве от 5 до 95% от загружаемой массы.

9. Оборудование для гранулирования мелкодисперсных порошков, характеризующееся тем, что включает последовательно установленные подающий шнек предварительного прессования, один или несколько валковых или вальцевых прессов с прессующими валками или вальцами, измельчитель, протирочные сита, тарельчатый или трубчатый гранулятор.

10. Оборудование по п. 9, характеризующееся тем, что ось вращения тарели наклонена по отношению к горизонту на угол от 10 до 55 градусов.

11. Оборудование по п. 9, характеризующееся тем, что диаметр тарели составляет от 0,5 до 3 метров.

12. Оборудование по п. 9, характеризующееся тем, что ось вращения трубы наклонена по отношению к горизонту на угол от 1 до 45 градусов.

13. Оборудование по п. 9, характеризующееся тем, что диаметр трубы составляет от 0,3 до 3 метров.

14. Оборудование по п. 9, характеризующееся тем, что длина трубы составляет от 1 до 15 метров.

15. Оборудование по п. 9, характеризующееся тем, что протирочные сита имеют ячейки размером от 1,5 до 5 мм.

16. Оборудование по п. 9, характеризующееся тем, что оно дополнительно содержит сортировочные сита.

17. Оборудование по п. 9, характеризующееся тем, что оно дополнительно содержит устройство транспортирования.

Изобретение относится к области получения мелкодисперсных порошков (нано- и микрочастиц) и может быть использовано в фармацевтической, пищевой, химической промышленности, электронике, при производстве катализаторов, полимеров, покрытий, пестицидов и т.п.

Способ приготовления гранулированной закиси-окиси урана // 2587093

Изобретение относится к технологии обращения с порошкообразной закисью-окисью урана, а именно к способу гранулирования закиси-окиси урана. Способ включает приготовление смеси закиси-окиси урана, диураната аммония, нитрата или ацетата аммония и воды, при весовом отношении закиси-окиси урана и диураната аммония от 1:0.5 до 1:2, содержании нитрата или ацетата аммония 0,2-1 вес.

Способ гранулирования // 2585023

Изобретение относится к химии, в частности к гранулированию лекарственных веществ путем впитывания веществ в пористый носитель. Гранулирование лекарственных веществ проводят путем смешивания активного ингредиента в жидком состоянии с пористым носителем.

Способ получения гранулированного регенеративного продукта с применением вальцового компактора // 2576438

Изобретение относится к способам получения продуктов для регенерации воздуха, используемых в системах жизнеобеспечения человека. Способ получения гранулированного регенеративного продукта с применением вальцового компактора заключается в загрузке шихты в вальцовый компактор, имеющий ряд вращающихся в противоположных направлениях валков, и прессовании этой смеси между валками.

Способ получения гранулированной углеродной сажи // 2569091

Изобретение относится к химической промышленности. Сначала получают однородную смесь порошка углеродной сажи, воды, связывающего вещества и диспергрующего вещества, в которой соотношение углеродной сажи и воды находится в пределах от 0,1:2,0 до 2:1.

Многослойный проппант и способ его получения // 2568486

Изобретение относится к производству проппантов, используемых при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта. Многослойный проппант получен на основе спеченного алюмосиликатного сырья в виде гранул, с пикнометрической плотностью 2,0-3,5 г/см3 и размерами 0,2-2,5 мм.

Способ получения гранулированной модифицированной сажи, сажа для высокомодульных полимерных композиций и полимерные композиции с ее использованием // 2563504

Изобретение может быть использовано при получении высокомодульных полимерных композиций, обладающих улучшенной перерабатываемостью и повышенной усиливающей способностью.

Устройство для получения гранулированных сахаристых продуктов // 2557169

Изобретение относится к технике получения гранулированных продуктов из растворов кристаллизующихся веществ, преимущественно сахаристых, и может быть использовано в пищевой промышленности.

Способ гранулирования расплавов // 2553912

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам получения гранулированных материалов из расплавов и растворов, и может найти применение в химической и других отраслях промышленности.

Способ микрокапсулирования // 2553898

Техническое решение относится к химической технологии, в частности к способам нанесения покрытия на дисперсные частицы, находящиеся в ожиженном состоянии, и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности при проведении процессов гранулирования, микрокапсулирования и смешивания.

Способ изготовления композитных сыпучих материалов и устройство для его осуществления // 2615528

Изобретение относится к области изготовления композитных сыпучих материалов с оболочками и аппарату для его осуществления и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической отраслях промышленности, в электронной технике, а также при переработке техногенных отходов. Способ включает введение в аппарат твердых частиц в виде фонтанирующего потока, введение в аппарат жидких компонентов, нанесение на твердые частицы жидких компонентов и последующую сушку в аппарате с псевдоожиженным слоем фонтанирующими потоками. При этом жидкие компоненты и твердые частицы перед введением в аппарат диспергируют в воздушном потоке, причем диспергирование жидких компонентов производят до размеров капель, обеспечивающих их суммарную поверхность не меньшую, чем такая же у твердых частиц. Аппарат содержит корпус, открытый сверху для вывода ожижающих агентов, патрубок для ввода твердых частиц, снабженный сменными шайбами и сменными соплами с отверстиями, обеспечивающими эжектирование, струйное диспергирование и предварительную подсушку твердых частиц, струйное диспергирующее устройство для жидких компонентов, снабженное сменными соплами разных проходных сечений, обеспечивающими распыление различных по величине фракций капель, и патрубком для выпуска капель, который сообщается с нижней полостью аппарата. Изобретение обеспечивает эффективное изготовление композитных сыпучих материалов, снижение расхода жидких сорбентов, сокращение продолжительности сушки, упрощение конструкции устройства, а также расширение диапазона используюмых сыпучих материалов с разными свойствами. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Способ и система для формирования зародышей кристаллизации серы в движущейся жидкости // 2625863

Зародыши кристаллизации серы могут быть произведены путем распыления жидкой расплавленной серы из форсунки распыления серы в движущийся поток жидкости. Часть серы может пройти через жидкость, а часть серы может быть захвачена и транспортирована потоком жидкости, либо вся сера может быть захвачена потоком жидкости. Капельки серы, которые захватываются потоком жидкости, могут переноситься жидкостью к охлаждающему резервуару, который может быть спиральным сушильным резервуаром с наклонным дном и шнековым конвейером. В нижней поверхности корпуса шнекового конвейера спирального сушильного резервуара может быть сделано отверстие для слива жидкости из шнекового конвейера по мере того, как он перемещает зародыши кристаллизации серы из резервуара в барабан. В отверстии может быть расположено сито и сливной желоб, присоединенный к корпусу шнекового конвейера, для того, чтобы улавливать любую жидкость и твердые частицы, которые проходят через сито. Промывочная линия может помочь в перемещении твердых частиц, которые проходят через сито. Изобретение позволяет эффективно создавать зародыши кристаллизации серы, используемые для выращивания гранул серы. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 29 ил.

Гранулятор // 2637127

Изобретение относится к устройствам для гранулирования и может быть использовано, в частности, в сельском хозяйстве. Гранулятор содержит радиатор охлаждения, вентилятор для охлаждения радиатора, загрузочное устройство, матрицу, прессующие роллеры. В матрице выполнены поперечные и продольные каналы для циркуляции охлаждающей жидкости, поступающей из радиатора. В грануляторе обеспечивается возможность регулирования температурного режима в зоне гранулирования. 2 ил.

Устройство для гранулирования // 2643046

Изобретение относится к устройствам для гранулирования порошкообразных увлажненных материалов и может быть использовано в черной и цветной металлургии, химической, строительной и других отраслях промышленности. Устройство для гранулирования, содержащее барабан-окатыватель, патрубки загрузки гранулируемого материала и выгрузки готовых гранул, привод вращения барабана и экструдер, формирующий размер гранул, согласно изобретению экструдер соосно размещен и жестко закреплен внутри барабана-окатывателя, выполнен в виде перфорированного барабана с проходными отверстиями в цилиндрической части барабана, во внутреннем объеме которого расположена продавливающая среда в виде массы твердых тел, при этом отношение диаметра перфорированного барабана экструдера к диаметру барабана-окатывателя составляет 1:2.0-2.4. Кроме того, экструдер выполнен с технологическим люком с крышкой для подачи воздуха или жидкости, отверстия перфорированного барабана экструдера выполнены круглой или квадратной формы, размер твердых тел продавливающей среды больше размера проходных отверстий Перфорированного барабана экструдера в 4-6 раз, продавливающая среда выполнена из металлических или керамических тел в форме шаров или стержней, при этом отношение масса твердых тел, расположенных в экструдере, к массе гранулируемого материала составляет 8-12:1. Техническим результатом предлагаемого изобретения является совмещение узлов экструдирования и окатывания в одном аппарате, что упрощает конструкцию устройства и повышает эффективность работы за счет расширения как требуемого диапазона размера гранул, так и их однородности. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.