Ostatnimi czasy mieliśmy przyjemność wzięcia udziału w Ogólnopolskim Sympozjum „Granulacja 2023 – stan techniki i perspektywy rozwoju procesów i aparatury” odbywającym sie w Polsce cyklicznie od 1982 roku.
Pozostając nieco w temacie granulacji chcieliśmy Państwu przybliżyć ten proces, wszak między innymi granulacją się na co dzień zajmujemy.
Pod pojęciem granulacji rozumie się wytwarzanie cząstek stałych o odpowiednim kształcie, wymiarach oraz własnościach fizykochemicznych. Wieloznaczność tej definicji powoduje, że mieszczą się w niej różne, często istotnie odmienne, sposoby otrzymywania produktów granulowanych. Mogą one być powiązane z innymi procesami, takimi jak otaczanie czy suszenie.
Surowce w procesie granulacji
Najczęściej jako surowca w procesie granulacji używa sie drobnych cząstek ciał stałych, (proszku lub pyłu), a produktem są większe wymiarowo granulki, będące aglomeratami cząstek pierwotnych. Do tworzenia granulek jako surowca używamy materiału w postaci stopionej np. podczas otrzymywania krystalicznej siarki w granulatorach wieżowych lub może być użyty materiał p postaci zawiesiny, wówczas proces granulacji łączy się z procesem suszenia i procesem aglomeracji.
Jeżeli granulacji podlegają surowce proszkowe, to niezależnie od tego, czy jest to granulacja ciśnieniowa, czy bezciśnieniowa, wykorzystuje się w procesie aglomeracji ciecz wiążącą tzw.: „lepiszcze”. Może ona ułatwiać zbliżenie cząstek pierwotnych jedynie w czasie granulacji, albo też wywoływać trwałe siły spójności, zwiększające wytrzymałość połączeń między ziarnami pierwotnymi również po wysuszeniu produktu. O znaczeniu granulacji świadczą przede wszystkim cechy wyróżniające formę granulowaną surowców i produktów, w porównaniu z formą proszkową (pylistą).
Do najistotniejszych zalet granulacji można zaliczyć:
1. wyeliminowanie w dużym stopniu pylenia w czasie manipulacji tymi materiałami
2. uniknięcie kłopotliwego zbrylania się materiału
3. korzystniejsze zachowanie się materiałów zgranulowanych w czasie transportu w przenośnikach i przy dozowaniu
4. zapobieganie segregacji w materiałach wieloskładnikowych
5. odpowiednio formowane granulki dają możliwość uzyskania odmiennych właściwości dotyczących szybkości ich rozpuszczania.
6. możliwość wytwarzania granulek wieloskładnikowych w takiej postaci, że poszczególne składniki nakładane są w formie warstw powierzchniowych. Pozwala to na kolejne ich uwalnianie w wyniku rozpuszczania.
Granulacja jest stosowana, aby uzyskać wygodną, akceptowalną przez użytkowników końcową formę produktu. Niejednokrotnie granulowane surowce, bądź półprodukty, aby ułatwić, bądź nawet umożliwić ich stosowanie w odpowiednich technologiach. Przykładem może być granulowanie surowców, czy odpadów kopalnianych.
Granulację produktów stosuje się w wielu technologiach wytwórczych. Ze względu na wielkość produkcji dominuje przemysł chemiczny w szczególności nawozów sztucznych. Równie często stosuje się tę operację jednostkową w przetwórstwie żywności, tak dla ludzi jak i dla zwierząt. Kolejnym elementem jest szeroko pojęta produkcja stałych surowców energetycznych. Wykorzystuje się ją również w wielu technologiach związanych z inżynierią środowiska.
Wyróżniamy następujące typy granulatorów:
GRANULATORY TALERZOWE
Granulatory talerzowe są jednym z najbardziej rozpowszechnionych urządzeń do aglomeracji poprzez otaczanie. Wykorzystywane są do tworzenia okrągłych granul nawozów i innych sypkich materiałów mineralnych w procesie ciągłym i porcjowym.
GRANULATORY RUROWE
Granulatory rurowe służą do paletyzacji, mikropeletyzacji i homogenizacji wielu rodzajów materiałów sypkich przy pomocy wysokoobrotowych bolców ustawionych w formie ślimaka. Urządzenie pracuje w sposób ciągły, osiągając znacznie większe wydajności niż granulatory porcjowe. W porównaniu do granulacji talerzowej wymagana jest niższa wilgotność produktu (mniejsze zapotrzebowanie na lepiszcze). Uzyskujemy za razem wyższą gęstość i wytrzymałość mechaniczna granul oraz większy udział pożądanej frakcji, dochodzący do 98%. Średnica granul jest regulowana i wynosi 2-12 mm. Urządzenie jest także wykorzystywane do mieszania materiałów trudno podlegających homogenizacji.
GRANULATORY ZBIORNIKOWE
Granulatory zbiornikowe są porcjowymi urządzeniami do otrzymywania okrągłych aglomeratów o średnicy 1-10 mm. Dzięki wykorzystaniu zjawiska ścinania wysokoobrotowego uzyskiwane cząstki mają wysoką gęstość i wytrzymałość mechaniczną oraz jest zmniejszone zapotrzebowanie na dodatki płynne.
Materiał wraz z dodatkami jest dozowany porcjowo do zbiornika granulatora. W następnej kolejności jest uruchamiany napęd główny (mieszadło dolne) i wysokoobrotowe narzędzie ścinające.
Proces granulacji trwa 1-4 minut.
Opróżnianie komory następuje poprzez jej obrót.
GRANULATORY BĘBNOWE
Granulator rotacyjny bębnowy – maszyna jest maszyną krytyczną w procesie granulacji. Jego jakość decyduje bezpośrednio o wydajności i jakości produktu końcowego. Produkt wytworzony przez granulator jest gęstszy i bardziej sferyczny niż w przypadku innych metody aglomeracji. Granulatory rotacyjne mają zastosowanie do produkcji i granulacji na dużą skalę, o wysokiej, średniej i niskiej konsystencji. Granulatory bębnowe są szeroko stosowane przy produkcji nawozów organicznych i nieorganicznych, piasku ceramitowego, popiołach lotnych, przemyśle cementowym itp. W wyniku udziału w procesie dużej liczby cząstek otrzymuje się cząstki większe. Zachowują one pierwotne własności fizyczne z wyjątkiem wielkości i kształtu materiału wyjściowego.
Jak Państwo widzicie, omówione wyżej różne sposoby granulacji pokazują wyraźnie, jak bardzo odmienne są mechanizmy i zjawiska fizykochemiczne, jakie występują w poszczególnych ich przypadkach. Świadczy to o obszerności pola badawczego ogólnie rozumianej granulacji materiałów sypkich.
Serdecznie zapraszamy do śledzenia strony Biko-Serwis, dzięki nam dowiedzą się Państwo wielu przydatnych informacji o procesach przemysłowych. Pozdrawiamy. Biko-Serwis Team.
