L'agglomerazione della polvere nel granulatore ad anello amixon®

Polvere come agglomerato stabile e privo di polvere con una porosità uniformemente ampia. Questi agglomerati lavorati sono facilmente bagnabili nei liquidi, affondano bene e si dissolvono rapidamente

L'agglomerazione è un processo naturale che possiamo osservare anche nella panificazione, ad esempio. Se mescoliamo la farina e la bagniamo con un getto d'acqua costante, all'inizio la farina sarà priva di polvere. Le particelle di polvere sono legate. Infine, si formano agglomerati irregolari. Se l'acqua viene aggiunta continuamente, gli agglomerati si compattano in grumi, formando infine un impasto.

Siamo in grado di comprendere anche l'agglomerazione/la granulazione accumulata senza strumenti: Facciamo un lavoro polveroso e poi sfreghiamo vigorosamente i palmi delle mani l'uno contro l'altro. Le piccole briciole prodotte in questo modo sono il risultato di un agglomerato costruito. Le particelle più fini si compattano e si arrotolano; in presenza di umidità sono più veloci rispetto allo stato secco. Le particelle formano i cosiddetti ponti liquidi nei punti di contatto. I ponti corti possono legare le particelle in modo molto stretto. Nel caso ideale, si formano agglomerati arrotondati.

Agglomerazione

Quando svuotiamo il filtro di un’aspirapolvere, notiamo che vi si accumulano molte particelle fini, molte delle quali sono persino più piccole della dimensione delle maglie del filtro dell'aspirapolvere. Il motivo per cui le particelle più fini non passano attraverso il filtro risiede nelle forze adesive interparticellari. Le forze elettrostatiche e le forze di van der Waals sono tanto più efficaci quanto più piccole sono le particelle. Sono di molte potenze di dieci superiori alla forza gravitazionale che agisce su di loro. Possono galleggiare in aria per molto tempo.

La polvere del filtro raccolta non deve necessariamente essere un rifiuto. Anche questo filtrato può essere prezioso, ad esempio se ottenuto dalla pirolisi. Questo avviene quando le sostanze carboniose si trasformano in fuliggine in assenza di ossigeno ad alte temperature. La fuliggine prodotta industrialmente è composta da nanoparticelle. Viene utilizzato come pigmento nero nelle fotocopiatrici, nell'industria della stampa e delle vernici, ma anche come stabilizzante nella lavorazione della gomma. I pneumatici delle auto, ad esempio, invecchierebbero rapidamente senza l'aggiunta di fuliggine.

L'agglomerazione avviene sempre, in misura maggiore o minore, quando un collettivo di particelle viene disperso. A seconda della composizione del materiale, la granulazione accumulata può diventare dominante durante la miscelazione se la polvere viene bagnata con un liquido legante adeguato. Le polveri con un'ampia distribuzione granulometrica sono più facili da agglomerare rispetto alle polveri monodisperse. Un processo di macinazione a monte può quindi favorire l'agglomerazione. A volte le particelle coinvolte devono essere mescolate e sfregate in modo particolarmente intenso per avviare la "formazione dei grani". Questo processo di miscelazione richiede movimenti ad alta velocità degli utensili e un maggiore apporto di energia. L'agglomerazione per miscelazione rende i materiali sfusi poco polverosi, facili da trasportare e da imballare mediante compattazione e arrotondamento. Le polveri riducono il loro volume. È possibile fissare composizioni eterogenee di sostanze che tendono a segregarsi.

Domanda di un cliente: In che misura le polveri agglomerate dai processi di spruzzatura e di letto fluido differiscono dagli agglomerati di un granulatore con miscelazione ad anello?

Risposta di amixon®: Entrambi i metodi sono adatti a legare la polvere. Gli agglomerati prodotti da un granulatore miscelatore sono solitamente più densi e meno porosi. Si differenziano in modo significativo dagli agglomerati porosi provenienti dall'agglomerazione a letto fluido. Il processo a letto fluido, relativamente costoso, viene spesso utilizzato quando le polveri devono affondare rapidamente in un liquido, essere rapidamente disperdibili e bagnabili senza grumi. L'agglomerazione a letto fluido migliora le cosiddette proprietà istantanee delle polveri.

Per molti materiali sfusi, si desidera un processo di ingrandimento dei grani più economico. L'agglomerazione continua di strati ad anello rappresenta un processo di questo tipo. Tuttavia, lo sviluppo di un processo di granulazione economico non è banale. Non tutte le polveri sono adatte a formare un agglomerato stabile. La scelta di un liquido legante adatto non è facile, perché l'additivo non deve influire sulla composizione chimica del prodotto finale. Nel caso più semplice, l'acqua viene utilizzata come legante. A volte si può aggiungere una sostanza adesiva come la melassa. La quantità di liquido aggiunto deve essere mantenuta il più possibile bassa. Questo perché, con poche eccezioni, dopo l'agglomerazione dell'accumulo avviene un processo di essiccazione termica. Solo in pochi casi le polveri possono essere agglomerate nel granulatore con miscelazione ad anello senza l'aggiunta di leganti liquidi. Di norma, le polveri devono essere agitate intensamente mediante turbolenza, compattazione e taglio. In pratica, questo viene fatto continuamente. Il miscelatore amixon® qui illustrato è in grado di formare agglomerati di dimensioni molto uniformi.

Lo sviluppo di questo miscelatore/agglomeratore ad anello amixon® è iniziato circa 30 anni fa per agglomerare il nerofumo prodotto industrialmente.

1) Bagnatura della polvere 2) Ponti liquidi 3) Formazione del nucleo dell'agglomerato 4) Agglomerato umido 5) L'albero dell'agitatore (montato orizzontalmente) con molti utensili a perno ruota ad alta velocità. La distanza tra i perni e lo spazio di miscelazione è la stessa ovunque.

Domanda di un cliente: Il nostro obiettivo è produrre agglomerati con una distribuzione granulometrica definita. Quali requisiti devono essere soddisfatti per poter granulare una miscela di polveri in modo uniforme ed efficace?

Risposta di amixon®: A volte la "finestra di successo" è molto piccola e difficile da trovare. Soprattutto quando l'uso dei leganti liquidi deve essere il più basso possibile. L'esperienza e gli esperimenti possono essere di grande aiuto. A nostro avviso, un sistema di agglomerazione dovrebbe avere diverse caratteristiche:

L'albero rotante è dotato di un numero particolarmente elevato di utensili di miscelazione.

È necessario definire la distanza tra gli strumenti e la parete.

Inoltre, i sistemi di dosaggio presentano requisiti legati al processo. I dosatori di polveri e i dosatori di liquidi devono avere una "precisione di breve durata" molto elevata, considerando il breve tempo di permanenza nel granulatore.

Domanda di un cliente: Pensate che il comportamento di controllo dei dosatori di polveri e il comportamento di controllo dei dosatori di liquidi debba avvenire entro limiti molto ristretti?

Risposta di amixon®: Sì, è esattamente quello che si intende. Se il mescolatore a spine ruota particolarmente velocemente, anche i prodotti di miscelazione aggiunti in modo continuo si muovono rapidamente e vengono distribuiti in modo uniforme su tutto il perimetro. I prodotti di miscelazione vengono ruotati, arrotolati, mescolati, accelerati e compattati. Le elevate velocità periferiche, da 10 a oltre 25 m/s, fanno sì che l'accelerazione centrifuga possa essere centinaia di volte superiore all'accelerazione gravitazionale. La pressione sullo strato anulare di polvere aumenta con il quadrato della velocità periferica. I numerosi perni generano taglio, compattazione e impatto nello strato anulare. Gli eventuali additivi liquidi presenti fungono da legante e creano granuli rotondi e stabili. Questi tendono a essere più piccoli e più densi quanto più velocemente ruotano i perni e quanto meno liquido viene aggiunto.

Sia il dosaggio delle polveri che quello delle sostanze liquide devono funzionare con estrema precisione. È possibile creare un agglomerato di alta qualità solo se i materiali sfusi sono bagnati in modo assolutamente uniforme. Un dosatore gravimetrico di AZO è mostrato come esempio (qui smontato in modalità di pulizia).

Domanda di un cliente: Il processo di granulazione sopra descritto può avvenire anche in lotti?

Risposta di amixon®: Purtroppo no, il miscelatore ad anello amixon® qui illustrato può funzionare solo in modo continuo. Si utilizza soprattutto quando i processi sono critici dal punto di vista del tempo. Ciò significa che l'agitazione meccanica avviene in modo breve e particolarmente intenso. A volte è sufficiente un tempo di permanenza inferiore a 10 secondi. Ciò dimostra che il livello di riempimento è relativamente basso. amixon® ha scritto articoli di blog esplicativi in merito alla vostra domanda.

Il miscelatore a cono amixon® tipo AMK miscela 5 diversi componenti. È qui che entra in gioco il flusso continuo della caldaia. Tuttavia, lo stesso miscelatore può essere utilizzato anche per processi di miscelazione in batch.

Domanda di un cliente: In qualche modo, la pellettizzatrice con miscelazione ad anello e albero di miscelazione montato orizzontalmente sembra essere un'eccezione nella gamma di prodotti amixon®. Tutti gli altri miscelatori amixon® sono dotati di strumenti di miscelazione montati verticalmente. È una coincidenza?

Risposta di amixon®: La situazione è storica. I granulatori ad anello di tipo RMG sono stati sviluppati da noi più di 25 anni fa. A quel tempo, avevamo specializzato la nostra produzione su questo sofisticato design di macchina e avevamo il privilegio di fornirli a diversi impianti di nerofumo in tutto il mondo. In seguito, i granulatori con miscelazione ad anello sono stati applicati anche in altri settori in cui i materiali sfusi devono essere granulati con un elevato grado di qualità: Tensioattivi per sostanze lavanti, pigmenti colorati, torba, fertilizzanti, composti di copertura per fonderia, agenti di cottura, bevande istantanee, polvere di patate, enzimi, principi attivi medici, composti per pastiglie, pesticidi e altri prodotti, alcuni dei quali sono anche tossici.

Il sistema di miscelazione-granulatore ad anello è molto avanzato ed è stato sperimentato più volte. Tuttavia, amixon® non sta perseguendo ulteriori sviluppi al momento. Per le attività di miscelazione continua si consiglia il sistema di miscelazione amixon® AMK con un albero di miscelazione montato verticalmente.

Domanda di un cliente: In qualche modo, la pellettizzatrice con miscelazione ad anello e albero di miscelazione montato orizzontalmente sembra essere un'eccezione nella gamma di prodotti amixon®. Tutti gli altri miscelatori amixon® sono dotati di strumenti di miscelazione montati verticalmente. È una coincidenza?

Il granulatore di miscelazione dello strato anulare amixon®, dimensione RMG 10, è disponibile per le prove nel centro tecnico.

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