Гранулирование — это процесс сжатия или формования материала в форме гранулы. Гранулируется широкий спектр различных материалов, включая химикаты , железную руду , комбикорм для животных , пластмассы, отходы и многое другое. Этот процесс считается отличным вариантом для хранения и транспортировки указанных материалов. [1] Эта технология широко используется в порошковой металлургии, машиностроении и медицине. [2]
Эдварду У. Дэвису из Университета Миннесоты приписывают разработку процесса гранулирования железной руды.
Гранулирование железной руды осуществляется из-за превосходных физических и металлургических свойств железорудных окатышей. [1] Железорудные окатыши представляют собой сферы размером обычно 6–16 мм (0,24–0,63 дюйма), которые используются в качестве сырья для доменных печей . Обычно они содержат 64–72% Fe и различные дополнительные материалы, регулирующие химический состав и металлургические свойства окатышей. [3] Обычно добавляют известняк , доломит и оливин , а в качестве связующего используется бентонит .
Процесс гранулирования сочетает смешивание сырья, формирование гранулы и термическую обработку, превращающую мягкую сырую гранулу в твердые сферы. Сырье скатывают в шар, затем обжигают в печи или на движущейся решетке для спекания частиц в твердую сферу. [4]
Конфигурация железорудных окатышей в виде упакованных сфер в доменной печи позволяет воздуху проходить между окатышами, уменьшая сопротивление воздуху, который течет вверх через слои материала во время плавки. Конфигурация железорудного порошка в доменной печи более плотно упакована и ограничивает поток воздуха. Это причина того, что железная руда предпочтительнее в форме окатышей, а не в форме более мелких частиц. [5] Качество железорудных окатышей зависит от различных факторов, которые включают размер частиц сырья, количество используемой воды, скорость вращения диска, угол наклона дна диска, время пребывания в диске, а также качество и количество используемых связующих веществ. [1]
В железную руду (окатыши) добавляются дополнительные материалы для удовлетворения требований к конечным окатышам. Это делается путем помещения смеси в гранулятор, который может содержать различные типы руд и добавок, и смешивания для корректировки химического состава и металлургических свойств окатышей. В целом, в этот период обработки включены следующие этапы: концентрация/разделение, гомогенизация соотношений веществ, измельчение, классификация, увеличение толщины, гомогенизация пульпы и фильтрация.
Формирование окатышей из сырой железной руды, также известное как окомкование, имеет целью производство окатышей в соответствующем диапазоне размеров и с механическими свойствами, которые будут полезны при нагрузках перемещения, транспортировки и использования. Например, отходы измельчаются перед тем, как их нагревают и помещают в пресс для сжатия. [6] Для получения правильных свойств окатышей используются как механическое усилие, так и термические процессы. С точки зрения оборудования существуют две альтернативы для промышленного производства окатышей из железной руды: барабан и диск для окомкования.
Для придания окатышам высокой металлургической стойкости и соответствующих характеристик их подвергают термической обработке, включающей этапы сушки, предварительного нагрева, обжига, последующего обжига и охлаждения. Продолжительность каждого этапа и температура, которой подвергаются окатыши, оказывают сильное влияние на качество конечного продукта.
В области медицины грануляция называется процессом агломерации, который преобразует мелкие порошки или гранулы в более или менее сферические гранулы. [7] Использование этой технологии возросло, поскольку она обеспечивает контролируемое высвобождение лекарственной формы, что также приводит к равномерному всасыванию с меньшим раздражением слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта. [7] Существуют различные процессы грануляции, применяемые в фармацевтической промышленности, и они обычно различаются в зависимости от сил связи. [8] Некоторые примеры процессов включают шарообразование, сжатие и застывание распылением. [8] Шарообразование похоже на мокрое (или зеленое) гранулирование, используемое в железорудной промышленности. [9]
Гранулирование кормов для животных может привести к гранулам размером от 1,2 мм (0,047 дюйма) (корма для креветок), до 3–4 мм (0,12–0,16 дюйма) (корма для птицы) и до 8–10 мм (0,31–0,39 дюйма) (корма для скота). Гранулирование кормов для скота осуществляется с помощью оборудования для гранулирования , которое выполняется на комбикормовом заводе .
Обычно ингредиенты корма сначала измельчаются, чтобы уменьшить размер частиц ингредиентов. Затем ингредиенты дозируются, затем объединяются и тщательно перемешиваются с помощью смесителя кормов . После того, как корм был подготовлен к этой стадии, корм готов к гранулированию.
Гранулирование осуществляется в грануляторе , где корм обычно кондиционируется и термически обрабатывается в установленных кондиционерах гранулятора. Затем корм проталкивается через отверстия и выходит из гранулятора в виде гранулированного корма.
Древесные гранулы, полученные путем прессования опилок или других измельченных древесных материалов, используются в различных энергетических и неэнергетических приложениях. В энергетическом секторе древесные гранулы часто используются для замены угля на электростанциях, таких как Drax в Англии, заменяя большую часть их использования угля древесными гранулами. Поскольку устойчиво заготовленная древесина не приводит к долгосрочному повышению уровня углекислого газа в атмосфере, древесное топливо считается низкоуглеродной формой энергии. [10] Древесные гранулы также используются для бытового и коммерческого отопления либо в виде автоматизированных котлов, либо в виде пеллетных печей. По сравнению с другими видами топлива, изготовленными из древесины, пеллеты имеют преимущество в виде более высокой плотности энергии, более простой обработки, поскольку они текут подобно зерну, и низкой влажности.
Высказываются опасения относительно краткосрочного баланса углерода при производстве древесных гранул, особенно если это связано с заготовкой старых или зрелых лесов, которые в противном случае не были бы вырублены. [11] К проблемным областям относятся внутренние тропические леса Британской Колумбии. Эти утверждения оспариваются производителями гранул и лесной промышленностью.
После гранулирования гранулы охлаждаются охладителем для снижения температуры корма. Другие применения после гранулирования включают кондиционирование после гранулирования, сортировку через сито и, возможно, покрытие, если требуется.
