CN1094068C - 制粒方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

披露了一种用于均匀制粒的装置和方法。该方法涉及使用一种初始原料，其颗粒大小为-150目以及90%或以上的颗粒为-200目。原料可与平盘制粒器中所含的少量约-35目的成核材料接触。粘结剂加入到该平盘制粒器中，以使原料材料逐渐层积在核上，以形成大小分布在-8目至+4目之间的终产品。该方法设计成可以中断，并且尤其适用于制造具有多种不同材料层的颗粒。与现有技术方法相比，该方法有显著的改进，因为用一种相对有利的工艺能够制造极细的颗粒，结果，使颗粒具有高的商业价值和高的断裂强度。除了100%产物无浪费利用外，还能达到这些指标。

Description

制粒方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种用于形成颗粒的平盘式制粒法和用于实现这种方法的装置，更详细地说，本发明涉及一种改进的可选择颗粒大小的制粒方法及用于实现这种方法的装置。
技术背景
一般说来，以前在本领域曾多次提出平盘式制粒法，并有显著的变化。
涉及本发明领域最近的专利之一是1995年10月24日公布的Derdall等人的美国专利5,460,765号。该参考资料给出了一种平盘式颗粒化颗粒材料的方法。以Derdall等人的方法为参考，该发明能够达到的最终颗粒大小范围在大约-5目至约+10目之间。为了实现该工艺，Derdall等人的工艺仅局限于加入种粒材料，其一般在-14目至+28目之间。正如Derdall等人专利中所指出的一样，为了控制颗粒生长这是必需的，种粒减少了的相互凝聚，从而获得的产率较高。Derdall等人的专利还指出，为了使产率超过90％，制粒工艺的加工过程中重要的是种粒大小应合适。在该专利中还规定了标准，为了达到稳定状态，并使颗粒大小均匀地保持在-8目至+6目之间，种粒芯的范围需要在-14目至+35目之间。
最理想的一种工艺是，在加工过程中不需要使用种粒，而能够在所选择的目数大小范围之内获得高的颗粒产量。
本发明的目的是消除该领域的局限性，并且，更详细的说是Derdall等人的文献中的局限性。工业应用
本发明可应用于制粒领域及相关的工业中。
本发明简介
本发明的一个目的是，提供一种改进的制粒方法和用于实现这种改进的制粒方法的装置。
本发明的另一个目的是，提供一种均匀制粒的方法，其包括如下步骤：
提供一种初始原料，其大约99.9％的颗粒大小为-150目，并且-200目的较小颗粒大约为90％；
使所述原料与平盘制粒器中所含的少量大约-35目的成核材料接触；并且
将粘结材料加入到该平盘制粒器中，使原料材料逐渐层积在成核材料上，以形成大小分布在+8至-4目之间的产品。
已经发现，在没有任何种粒材料存在的情况下，这种制粒工艺有利于实现，生成高产率的高断裂强度的产品。
总之，该方法涉及一种使原料颗粒化的方法，其中原材料的大小在-35目范围，并且没有容易筛分的粒度级在+35目的种粒。给出了两个阶段的方法，其中在第一阶段中，可制备中等大小的颗粒，大部分在-8目到+20目之间。然后该产品干燥，筛分，以使-8目到+20目的颗粒部分在第二阶段中用作加入料。
在第二阶段中，该-8到+20且部分被加入到第二阶段制粒机的平盘中，在此加入合适的粘结剂，使这些小球生长成+8至-4目大小均匀的颗粒或球，然后在干燥器中将其于燥。
然后所干燥的产品被筛分为-8至+4目，用于生产新产品，新产品为优质颗粒状肥料，例如，断裂强度大于1.0公斤(Kg)，典型的为3-4公斤(Kg)。干燥器中取出的-8至+20目部分可被回收并循环到第二阶段平盘中。+4目和-20目部分可加入到合适的粉碎器中循环利用。
本方法特别方便有效。事实上发现没有废物产生，这基于分离产品的特性，即不管分离产品是用于循环，是终产品流或是中间产品流，所有的颗粒在本方法中都起作用，以便获得所需要的产品，从而避免浪费。
作为本方法的一个很有利特点，为了完成该工序而不需要种粒材料。已经发现大小在-35目至+150目之间的成核中心将被用做颗粒生长的基础，此外，本领域的技术人员都知道，成核中心可由任何合适的材料组成。这样，在节省资金方面以及为用户提供将成核中心用其它相互相似或不同的附加材料“包壳”或“包葱皮纸”的能力方面具有惊人的影响。这种自由程度显然是有利的，因为能很容易地生产多组分的均匀颗粒。作为一个例子，但不仅仅限制于此，该方法适用于颗粒成形，其中，颗粒包括一种肥料材料基，并被一有限可溶性的外壳包围，以使肥料成为缓释型化合物。作为另一个例子，该方法非常适合于生产新型水软化球或颗粒，其用于水软化系统。此外，按照本发明的方法，可以很容易地生产特殊肥料颗粒。该工艺可用于许多种类型的颗粒。
作为另一种选择，该方法可用于其它领域，比如融冰产品的制备。作为一个例子，按照本发明的实施例，该工艺在制备氯化钠颗粒时，允许在氯化钠中加入氯化钙或镁，以提高融冰的性能，并制成更高效的融冰产品。本领域的技术人员应当知道，基于本产品特殊目的的应用还有许多其它的例子。
根据本发明的另一个目的，提供一种将原料颗粒化以生产大小分布在-8目至+20之间的产品的方法，其包括如下步骤：
提供一种初始原料，其大约99.9％的颗粒大小为-150目，并且-200目的较小颗粒大约为90％；
在第一阶段，使原料与第一平盘制粒器中所含的少量大约在-35目的成核材料接触；
将粘结材料加入到第一平盘制粒器中，以生产大小在-8至+20目之间的中间产品。
干燥中间产品；筛分所述中间产品以获得最终产品，回收用产品和第二阶段产品；
在第二阶段，将所述第二阶段产品加入第二平盘制粒器中；并且
将粘结剂重新加入到第二平盘制粒器中，以便在第二阶段产品上逐渐层积足够的原料，使第二阶段产品转化为大小分布在+8目至-4目之间的最终产品。
本发明的另一个目的是提供一种用于制造大小分布在+8目至-4目之间的颗粒的装置，其包括：
粉碎装置，用于将原料粉碎成99％的大小分布在-150目至90％的大小分布在-200目之间；
至少一个平盘制粒器用于接收该原料；
至少一个接受器，用于储存大小在-35目的成核材料，并将其分配到至少一个平盘制粒器中；
粘结剂储存及分配装置，其用于加入粘结剂；以及
干燥装置，其用于干燥成形的颗粒。
按照本发明的另一个需要的特征，具有多个平盘制粒器的装置，能够完全控制和定制颗粒特征。当按照工艺步骤操作时，通过使用多个平盘制粒器，结果是，颗粒能够在稳定的条件下均匀生长，而不需象现行的工艺中进行频繁地循环，现行的工艺中只用一个平盘，这样就有其局限性。通过使用本发明的工艺参数和装置，能够促进材料在颗粒上的生长，形成具有极高强度的高密度堆积的颗粒，并达到用户预定的大小。
该技术其它显著的优点包括：
i)提高了成形产品的市场价格；
ii)用户更乐意接受的产品结构；
iii)显著提高产品的操作性能；
iv)显著提高均匀度；以及
v)没有产品的损失和浪费。
该工艺和装置使产品的回收达到90％以上，其规格在+8目至-4目之间。剩余的10％产品，同样可以加入到粉碎器中制成细粉后，重新加入到系统中。因此技术人员很容易明白，该工艺不但对用户特别有用，而且还能从产品100％的使用中节省资金和精力。
考虑到在此提出的技术的精巧性，该装置和方法可应用于现有系统的改进应用中，现有系统不能达到本技术的效率水平；通过使用披露的本发明的装置和方法现有系统可以得到显著改进。本发明的另一个优点是，本方法可以中断，而且为了有效地操作，不需要任何特殊的参数如温度等。这样，本发明使用的平盘制粒器可以用任何方式安装即，串联，并联，层叠等，并且同样通过该系统可以使用任何数目的组合，应用于任何数目的颗粒层的生长。
已经对本发明进行了这些描述后，下面结合附图对优选实施例进行说明。
附图简述
图1描述了根据本发明的一个优选实施例的方法的简图。
图中相同的标号表示相同的元件。
实施本发明的方式
现在参看图1，所示为一个总体简图，描述了根据实施例的工艺。
实施例的图示中，线路表示一个每小时10吨的线路。参考标号10表示加入的原料，其为任何合适的材料。在此提出的技术允许制备大多数任何可颗粒化的产品，包括各种硫酸盐，无水碳酸钠，硫，碳酸钾，高岭土，氧化镁，尤其是钾钠和铵的氯化物。
加入料以9.8吨/小时(9.8吨小时-1)与前面提到的合适的粘结材料一起加入。然后，原料和粘结剂被加入到粉碎器12中，以便粉碎原料，这样使生产出的产品中99.9％为-150目，并且至少90％为-200目。粉碎器12可以是分级粉碎器或气吹粉碎器或本领域的技术人员知道的其它任何合适的粉碎器。一旦粉碎以后，产品流，通常用标号14表示，被加入到一个密封的收集器中，总的用标号16表示，其包括一个用于收集粉尘的袋状空间18。收集器16包括相配的阀20，其用于测量进入收集储存室22的粉尘。储存室22安装在两个加料器24和26的上面，这两个加料器将储存室22收集的材料分为两个材料流，例如，第一个材料流被加料器26以7.6吨/小时(7.6吨小时-1)的速度加入到第一个大平盘制粒器28中，而加料器24将第二材料流加入到第二平盘制粒器30中，其比平盘制粒器28小。例如，小平盘的加料速度为2.8吨/小时(2.8吨小时-1)，与线路每小时10吨的速度一致。
平盘30安装有一个小容器32，用于保留-35目的干原料(没有示出)。容器32安装有一个可变的测速仪(没有示出)。加料器从容器32中移走材料并将这些原料加入到平盘30中。象该领域的人所知道的一样，平盘制粒器28和30分别包括上下刮板34，36和38，40。关于容器32出来的原料，同样也加入到顶部刮板38后面的平盘30中。在该例中，平盘30的生产速度定为每小时3吨(3吨小时-1)大约80％的产品大小分布在-8目至+20目之间。发现把原料以1∶20至1∶100份的比率加入粉尘可以得到这种结果。已经发现，在从12点钟到5点钟位置的任何位置使用喷雾热粘结材料的溶液特别有效。当获得适量的游离的水分后，通常为10％至10.5％，第一平盘稳定在一个恒定的状态下。
如上所述，平盘30形成的产品一般-8目的占50％至80％。产品排出并在干燥器38中干燥。干燥器38可以从，例如，载体干燥器，盘式干燥器，或旋转窗式(ROTOLOUVER)干燥器中选择。此外，大平盘28中形成的产品通过合适的传送装置，总的以标号40表示，传送到干燥器38中。
通过流42离开干燥器38的产品，然后用合适的筛分装置44在4目，8目和20目筛分。+4目和-20目部分被送回粉碎器12中，用于回收到系统中，回收流用标号46表示。-4目至+8目部分为终产品，作为最终产品离开筛分器44，以标号48表示。-8至+20目部分，通过流50被送回到安装有带式重力加料器的容器中，大概以标号52表示。该材料从带式重力加料器52中加入平盘28，在此，产品通过加入粘结剂和外加的粉尘进一步加工以生产出所需要的颗粒产品。
任何可能的干燥器38中剩余的粉尘，将经由用于离开干燥器38的管道54进入容器56，并且容器56收集的材料或者经过管道58传到袋状空间18，或者通过管道60送入原料中。此外，进入袋状空间18的小颗粒或粉尘将进行辅助操作，例如，湿清洗，在图1中以标号60表示。对于本领域的技术人员来说，其它例子将很容易明白。
在此描述的系统中，需要通过平盘28的在-8至+20目的产品的比率，在稳定状态下在1∶10至2∶5之间，最好为1∶5。平盘28很快稳定，并且产量的95％以上在+8至-4目之间。在此提出的总的线路的工艺产量超过90％。正如在此以前简要讨论过的，重量的10％大小在-20和+4目，以及干燥器的粉尘均能够回收，以提高本方法的效率和产量，以便在很低的成本下得到最大的产率。
正如所知道的一样，进一步参看平盘28和30，平盘的角度和旋转速度可以调整，以使+8至-4目的颗粒成为唯一生产出的产品。此外，已经发现，不但有利于调整平盘的水平位置，而且有利于调整平盘的侧向倾斜以提高颗粒化工艺的效率。具体的倾斜角度和水平角度取决于旋转速度和所要生产的颗粒的大小。
应当知道，所讨论的操作方法可以单个操作，或与一系列其他操作一起被加入到一个组合操作中。这取决于使用者具体的需要。
还应该容易知道，可以将任意数目的平盘安装到该系统中以使颗粒逐渐地生长或积累。为了达到这个目的，该工艺可以中断，因此能够自行设计，生产具有各种材料层的颗粒，以生产大批有价值的颗粒。本领域的技术人员应当明白，该工艺可有效地用于生产许多不同形式的肥料，特别是用于制造高级肥料，其用于高尔夫场等。
在粘结剂方面，合适的例子包括木浆，糖，饱和的盐和蛋白质，水，硫酸钙，硫酸钠，氯化钾，干谷朊，小麦颗粒，大麦颗粒，米颗粒，磷酸钙亦在其中。粘结剂的选择取决于所需要的颗粒的特性，因此上述的例子只是举例。
作为另一种方法，假如盐可溶于水，干燥颗粒的空闲空间或空隙可以用所制颗粒盐的热饱和盐水填充。一般，干燥的颗粒通过毛细作用吸收饱和盐水。作为一种可能的润湿颗粒的方法，可以使用线形橡胶管，简单地将盐水喷洒在颗粒上，直到达到大约8％至10％的水分。然后在合适的干燥器中干燥湿润的颗粒。
已经发现，颗粒的这种后处理方法有很多优点。优点包括：
空闲空间从30％减少到约10％；
颗粒的单位体积重量提高到大约5％到约15％之间；并且
断裂强度从约2公斤提高到5公斤或以上。
在一个例子中，对于可溶性盐，象氯化钾和氯化钠，颗粒的单位体积重量从每立方英尺50磅增加到每立方英尺56磅。可以确信，其它高比重的可溶性盐也可达到同样的结果。
在盐水饱和溶液与干燥的颗粒相比为憎水性的情况下，可以使用合适的湿润剂或表面活性剂。作为一个例子，已经发现，在热饱和溶液中，短链的磺酸酯盐低于大约20ppm的浓度是有效的。最满意的浓度为5至10ppm之间。
尽管上面以对本发明的优选实施例进行了描述，但它不是限制性的，显然，在不离开本发明权利要求精神，性质和范围的前提下，本领域的技术人员可以对本发明进行多种形式的改进。

Claims (36)

1.一种均匀制粒方法，包括如下步骤：
提供一种大小均匀分布的初始原料，其大约99.9％的颗粒大小为-150目，所述99.9％大小为-150目的颗粒中，大约90％包括大小为-200目的颗粒；
使所述原料与第一平盘制粒器中所含的少量大约在-35目至+150目之间的成核材料接触；
在有水分存在的情况下，往所述第一平盘制粒器中加入粘结材料，以使原料材料逐渐层积在所述成核材料上；
制成种介质产品，其包括附着在所述成核材料上的原料，所述种介质产品的大小分布在-8至+20目之间；
干燥所述种介质产品；并且
选择性地将所述种介质产品加入到至少一个第二平盘制粒器中，以便使原料进一步层积，以形成大小均匀分布在-8目至+4目之间的第二阶段产品。
2.如权利要求1所述的方法，本方法还包括干燥所述产品的步骤，并且选择性地将所述大小分布范围内的产品加入到至少一个另外的平盘制粒器中。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述另外平盘制粒器中包含第二种原料。
4.如权利要求3所述的方法，本方法还包括将所述粘结材料加入到所述平盘制粒器中的步骤，以使所述第二原料逐渐层积在所述产品上。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述第二原料包括一种与所述初始原料不同的材料，用于在所述产品上均匀层积。
6.如权利要求5所述的方法，本方法还包括将水溶性的流体加入到所述产品的间隙中的步骤。
7.如权利要求5所述的方法，本方法还包括加入含表面活性剂的水溶性流体的步骤。
8.如权利要求6所述的方法，其中，在所述水溶性流体中包含所述产品的饱和盐水。
9.如权利要求6所述的方法，其中，所述水溶性流体包括尿素。
10.如权利要求6所述的方法，本方法还包括干燥所述产品的步骤。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述-35目的成核材料包括原料。
12.如权利要求1所述的方法，其中，所述-35目的成核材料包括与所述原料不同的材料。
13.如权利要求1所述的方法，其中，所述少量成核材料大约为所述原料重量的1％。
14.如权利要求1所述的方法，其中，所述粘结剂的量大约为所述原料重量的1％至5％。
15.如权利要求1所述的方法，其中，所述粘结剂的量大约为所述原料重量的2％。
16.如权利要求1所述的方法，其中，所述产品包括产品的大小分布在-8目至+20目之间。
17.如权利要求16所述的方法，本方法还包括以4，8和20目筛分所述产品的步骤。
18.如权利要求17所述的方法，本方法还包括分离产品大小的步骤。
19.如权利要求18所述的方法，本方法还包括将+4目和-20目的产品重新加入到粉碎器中，用于再生成原料的步骤。
20.如权利要求19所述的方法，本方法还包括将-8目和+20目的产品加入到另一平盘制粒器中。
21.根据权利要求1的方法制造的产品，其断裂强度为至少2公斤(kg)。
22.根据权利要求1制造的水软化剂颗粒。
23.根据权利要求1制造的肥料产品。
24.一种均匀生长的颗粒，具有至少两种不同的材料层，并根据权利要求1的方法制造。
25.一种将原料颗粒化以生产大小分布在-8目至+20之间的产品的方法，其包括如下步骤：
提供一种初始原料，其大约99.9％的颗粒大小为-150目，并且大约90％为-200目；
在第一阶段，使所述原料与第一平盘制粒器中所含的少量大约在-35目至+150目之间的成核材料接触；
在有水分存在的情况下，往所述第一平盘制粒器中加入粘结材料，以生产包含成核材料的中间产品，其大小分布在-8至+20目之间。
干燥所述中间产品；
筛分所述中间产品以获得最终产品，回收用产品和第二阶段产品；
在第二阶段，将所述第二阶段产品加入第二平盘制粒器中；并且
将所述粘结剂重新加入到所述第二平盘制粒器中，以便在所述第二阶段产品上逐渐层积足够的原料，使所述第二阶段产品转化为大小分布在-8目至+4目之间的所述最终产品。
26.如权利要求25所述的方法，其中，所述粘结剂被雾化，并喷洒在所述平盘制粒器中。
27.如权利要求26所述的方法，其中，所述粘结剂加入到所述初始原料中。
28.如权利要求27所述的方法，其中，所述粘结剂包括：木浆，糖，饱和的盐和蛋白质，水，硫酸钙，硫酸钠，氯化钾，干谷朊，小麦颗粒，大麦颗粒，米颗粒和磷酸钙。
29.如权利要求26所述的方法，其中，所述中间产品包括大约50％至80％的-8目材料。
30.如权利要求25所述的方法，其中，回收产品包括+4目和-20目的产品。
31.如权利要求25所述的方法，其中，所述第二阶段产品包括-8目至+20目的产品。
32.一种用于制造大小分布在+8目至-4目之间的颗粒的装置，其包括：
粉碎装置，用于将原料粉碎成大小分布在-150目至-200目之间；
至少一个平盘制粒器，用于接收所述原料；
至少一个接受器，用于储存大小在-35目的成核材料，并将其分配到所述的至少一个平盘制粒器中；
粘结剂储存及分配装置，其用于加入粘结剂；以及
干燥装置，其用于干燥成形的颗粒。
33.如权利要求32所述的装置，该装置包括至少一个第二平盘制粒器，其用于接收成形的大小在-8目至+20目范围内的产品。
34.如权利要求32所述的装置，该装置还包括回收装置，其用于回收成形的大小在+4目和-20目的产品，并将所述颗粒重新加入到所述粉碎装置中。
35.如权利要求32所述的装置，其中，所述装置包括两个平盘制粒器。
36.如权利要求35所述的装置，其中，所述平盘制粒器的大小不同。
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