螺杆挤出制粒系统
1、成形造粒系统
造粒技术是各类粉体、颗粒、溶液或熔融原料在一定外力作用下互相聚集,制成具有一定形状、大小或强度的固体颗粒的单元操作过程。固体颗粒的形状可为球形颗粒、短圆柱颗粒及其他异形颗粒。
造粒的目的如下:
(1)满足生产工艺需求,提高相关产品性能等。
(2)改善产品的物理性能,如流动性、一致性等,避免后续操作过程(干燥、筛分、计量、包装)和使用过程(计量、配料等)出现混合不均等不良影响。
(3)降低粉尘污染,改善劳动强度。
(4)实现废物利用,加强环境保护。
2、造粒系统流程介绍
配料:主要是指粘合剂配合。具体操作:将溶剂放入搅拌罐内,开启搅拌,加入粘合剂,使其充分溶解待用。
配合好的液体利用真空吸入混合制粒设备内,其数量可通过相关传感器控制。
应用设备:搅拌罐,碳钢材质即可。
混合制粒:此工序可制得软材(大小不一致的异形或近球形小颗粒)。
(1)间歇混合:将称量好的各种固体粉末按相应配比利用真空上料机加入混合制粒设备内,混合均匀后加入粘合剂液体,经混合、切粒,得到软材颗粒。
此设备可取代干粉混合机,混合、制粒一步完成,可节约相应设备投资。
应用设备:湿法混合制粒机,具有速度快(3—5分钟即完成一批物料),混合均匀,颗粒流动性好的特点。该设备与物料接触部分采用不锈钢,有耐磨、耐腐蚀的优点。
(2)连续混合:将预混合好的粉体通过螺杆计量加料机加入连续混合设备;同时,将液体用计量泵同步加入连续混合设备。在混合机内,将液体与粉体快速混合成软材颗粒。
应用设备:连续混合制粒机,进料连续,混合连续,速度快,自动化程度高,但设备配置复杂。与设备接触部位采用不锈钢,其余为碳钢。
挤条成形:将软材经挤压制成圆柱状、三角形、方形、梅花形等各种形状及大小的条状物料。
混合好的软材经螺旋加料机定量加入螺杆挤出机内完成挤条成形作业。
应用设备:单、双螺杆挤出机,带自动压料装置,进料连续;螺套内有防转槽及可调防转销钉,可防止物料随螺杆旋转产生打滑,提高生产能力;可根据要求设置冷却系统,避免温度过度升高影响工作。
设备与物料接触部分采用不锈钢,提高螺杆使用寿命,防止腐蚀。
切粒:如为得到短圆柱形、方形、梅花形或其他异型颗粒,可在挤出机前安装切粒刀,调整相关参数,可得到所需的颗粒。
应用设备:对置式切粒机,其中心与机条机中心重合;偏置式切粒机,其中心与机条机中心不重合。本系统多采用偏置式切粒机,其不会阻挡挤出机出料。
干燥固化:得到的颗粒进入相应设备进行干燥固化待用。
2.1、连续混合造粒系统
如产品产量较大,可采用连续混合方式取代批量混合方式,其流程如下图所示。
此系统用连续混合机取代湿法混合制粒机,连续性强,产量大。
系统工作流程:
(1)干粉
混合:首先用干粉混合机将各组分干粉混合均匀,放入混合粉储罐内。
输送:混合粉通过高精度螺杆计量加料机连续地加入连续混合机。
(2)液体
混合:在液体搅拌罐内将所需液体加入混合均匀。
输送:从搅拌罐内放一定量液体进计量罐,用计量泵定量输送液体入连续混合机内,输送量可由流量计监控。
(3)混合
连续输入的液体及粉料在连续混合机内混合成软材,进入下道工序(加料、挤出、成球等)得到要求的颗粒。
2.2、造粒系统特点
(1)PLC集中控制、触摸屏操作
(2)设置完善的传感器系统,保证计量的准确
(3)电机采用变频调速,操作弹性大,物料适应能力强
(4)模块化设计,各设备通过有机组合,成为一条完整的生产线
2.3、造粒系统安装方式
根据使用场地的不同,造粒系统的安装方式有两种:水平安装及垂直安装。
水平安装:各主要设备在同一水平面上,物料依靠真空及螺旋进行水平输送,使用维护方便,但占地面积大。
垂直安装:按流程,各设备在立体方向上安装,物料自然下落,可减少输送环节。该安装方式结构紧凑,但整体高度较大,操作维护要麻烦一些。
3、实际应用效果
用湿法混合制粒机混合、螺杆挤出造粒系统在广州某制动器材公司经实际应用,取得了令人满意的效果,球形颗粒成粒率达到95%以上。优点如下:
(1)采用湿法混合制粒机,既可进行干粉混合,也可进行湿料混合,可减少设备投入。
(2)湿法混合制粒机由于其既有搅拌桨,又有切粒刀,既可混合,又能粉碎,混合速度快(一批料少于5分钟),混合程度均匀。
(3)湿法混合制粒机虽为间歇操作,但由于其速度快,产量大,完全能满足后续工序连续操作的需要,生产线还是可连续进行。
4、方案设计
物料制粒,可根据以下参数进行设计。
(1) 粉料的粒度,有无杂物,堆积密度多大
(2) 采用何种粘合剂,粘性如何
(3) 各种物料的配合比
(4) 要求的颗粒大小
(5) 要求产品产量大小
(6) 要求的安装方式
(7) 自动化程度高低