流化床造粒3修订版.pdf

流态化喷洒造粒制取墙地砖坯料 一、前言：许多行业都用到造粒技术，如建筑陶瓷、肥料、制药、食品和冶金 (冶金行业称为团块)等。造 粒设备也有多种多样，如斜式转盘造粒机、转鼓造粒机、高速轴式造粒机、喷雾干燥造粒和流化床造粒等。 目前用于墙地砖行业制取坯料的几乎全部是喷雾干燥塔。 据 Chemical Engineering (1968) 报道在陶瓷工业中已采用棒形造粒器，生产能力 15t/h 。在国内 目前也 有类似产品，称为增湿造粒机，生产能力 2～ 3t/h 。 1997 年由清华大学参与开发的斜式转盘造粒机已在一些厂家替代了喷雾干燥造粒。 与喷雾干燥造粒方 法相比节约能量 70 ～ 80%, 但其高度与喷雾干燥造粒塔相比降低的不多。其生产的颗粒的粒度分布、 所含水 分、流动性指数和空隙率均能满足墙地砖生产的要求。 流态化技术在开发初期就已知道可以在流化床中造粒和使粒径增大，但是，和其他过程相比，对颗粒 形成机理的了解还不如像对化学反应过程了解的那么多。 20 世纪 60～ 70 年代多用于药物的造粒， 如 Pharm. Sci. (1971, 1972) 所发表的 ” Batch production of pharmaceutical granulations in a fluidized bed ”。 1976 年出版的 “Fluidization Technology ”一书中介绍了流化床用于生产瓷砖粘土的造粒技术和设备，生产能力为 1t/h ； 同 时，在西德也有类似的专利( No.2260732, July 1973 ) 。 到目前为止，国内尚无采用流态化技术进行墙地砖坯体原料造粒的报道。 我国建材行业是一个耗能较大的行业，其中墙地砖的生产，基本上是采用喷雾干燥法制取坯料。其主要 工艺过程为：原料粉碎 →细粉碎 →热风脱水和造粒 (喷雾干燥) →压制成型 →烧成 →成品。原料粉碎一般采 取机械方法，它是一个由机械能转变为粉料表面能的能量转变过程。细粉碎通常采用湿法球磨，料：球：水 =1:(2 ～ 2.5):(0.5 ～ 0.8)。脱水和造粒采用喷雾干燥工艺，脱水后的物料含水率约为 7%，可见喷雾干燥要 蒸 发大量的水分，每生产 1kg 坯料就要消耗 1.2～ 2.0MJ 以上的热量。喷雾干燥塔容积干燥强度小，当入口温 130 150 4kg /m 3 h, 度为 ～ ℃ 时， 容积干燥强约为 (水) · 使用高温烟气时， 也只 15 25kg /m 3 h 能达到 ～ (水)) · ， 故喷雾干燥塔的体积相当大； 热效率低，一般小于 40% 。这些都是造成建材行业生产消耗能量较大的原因 之一。喷雾干燥塔的热源主要来自燃气、燃油或燃煤。在上述三种燃料中，对于燃煤来说，由于煤中的灰分 较多，会将灰分带入坯料中，不宜用于抛光砖的生产。而流化床喷洒造粒则不存在这样的问题。 采用流化床喷洒造粒 （相对喷雾干燥工艺而言或称干法造粒）， 原料与润湿水的比例， 约可 以达到 1:0.12, 与喷雾干燥相比， 原料中的含水率约减少 80 ～ 90%, 只考虑减少蒸发此部分水量的节能， 每年约节约标准 煤 6 5 约 3.4 ×10 t （折合重油 26.28 ×10 t，根据报道，墙地砖 2000 年生产 20 亿 m2 ，每 m2 按 20kg 计算） 。 所节约的煤炭约为淮北煤矿集团 2003 年产量的 1/6 。 喷雾干燥与流态化喷洒造粒一些参数的比较见表 1 。