Quali fattori determinano il dimensionamento di un granulatore a strato anulare per granuli a scorrimento libero e a bassa polverosità nella chimica?
Il dimensionamento di un granulatore a strato anulare è un processo complessivo di ingegneria di processo. In ciò devono essere armonizzate tra loro le proprietà del prodotto, la qualità del granulato desiderata, la conduzione di processo e le condizioni tecniche generali. Al centro sta la formazione di uno strato anulare stabile e sottile, nel quale agglomerazione, compattazione ed essiccazione si svolgono in modo controllato.
Un fattore di influenza essenziale è la meccanica di processo. Lo strato anulare nasce da numeri di giri elevati del rotore e da forze centrifughe che premono il prodotto contro la parete del recipiente. Importanti sono in ciò il numero di Froude, la velocità periferica, il tempo di permanenza e l'apporto specifico di energia. Queste grandezze determinano quanto intensamente il materiale viene mosso, compattato e accresciuto in granulati a bassa polverosità.
Il numero di Froude si riferisce ai miscelatori rotativi a caduta libera, a tamburo e a proiezione, così come ai sistemi con utensile di miscelazione supportato in orizzontale. Nei miscelatori verticali con rimescolamento forzato non è un criterio di dimensionamento né di scale-up. Là è determinante che il principio di miscelazione resti identico su tutte le taglie e che il rimescolamento interessi l'intera camera di miscelazione indipendentemente dal grado di riempimento; la trasferibilità viene messa in sicurezza nel centro prove con il prodotto originale.
Anche le proprietà del materiale di partenza svolgono un ruolo importante. Distribuzione granulometrica, frazione fine, densità apparente, umidità, igroscopicità, appiccicosità e sensibilità termica influenzano notevolmente il comportamento di processo. Si aggiungono l'abrasività e l'aggressività chimica, che si ripercuotono direttamente sulla scelta dei materiali, sulle guarnizioni e sulla supportazione.
Anche il prodotto finito desiderato deve essere definito chiaramente. Determinanti sono la distribuzione granulometrica, la densità apparente, la resistenza del grano, l'umidità residua e un contenuto di polvere il più possibile ridotto. Per i granulati a scorrimento libero è importante soprattutto una banda granulometrica stretta, affinché il prodotto si lasci trasportare, stoccare e dosare bene.
Un ulteriore ambito di dimensionamento riguarda l'alimentazione di legante e di liquido. Quantità, concentrazione, viscosità, portata di aggiunta e disposizione degli ugelli determinano quanto uniformemente le particelle vengono bagnate e quanto stabilmente gli agglomerati vengono accresciuti. Una distribuzione precisa del liquido aiuta a evitare la formazione di grumi e a raggiungere la struttura del granulato desiderata.
Non da ultimo sono importanti la conduzione della temperatura, i dettagli costruttivi e il collegamento al processo complessivo. Termoregolazione a doppia camicia, geometria degli utensili, potenza di azionamento, alimentazione, essiccazione, classificazione, aspirazione e protezione dalle esplosioni devono essere armonizzati tra loro. Nella pratica il dimensionamento avviene per lo più tramite prove di laboratorio e di centro prove, prima che i parametri vengano trasferiti alla scala di produzione.
Così amixon® imposta in modo affidabile dimensione e struttura dei granuli nel granulatore-miscelatore a strato anulare RMG
Il principio di funzionamento: granulazione controllata
Le sostanze da granulare vengono immesse in continuo, accelerate in rotazione e guidate come strato anulare sulla parete. Gli utensili a spilli miscelano, disagglomerano, compattano e trasportano intensamente questo strato. Si formano in ciò ponti solidi e ponti liquidi, dai quali nascono nuclei di granulazione che continuano a crescere. Appena i granulati superano una dimensione critica, diventano più fragili e si disgregano di nuovo. La frazione fine viene fatta aderire nuovamente e arrotondata. Con una conduzione idonea nasce così un granulato stabile entro limiti granulometrici stretti.
Le grandezze di regolazione
La regolazione avviene tramite la velocità periferica nel campo da circa 8 a 35 m/s, il tempo di permanenza nonché l'applicazione di liquido o di legante. Anche la conduzione della temperatura svolge un ruolo importante, poiché camera di miscelazione, tronchetto di ingresso e tronchetto di scarico sono termoregolabili a doppia camicia con vapore o acqua. Un campionatore integrato consente il controllo continuo della distribuzione granulometrica e della stabilità del granulato.
Presupposti costruttivi per una banda granulometrica stretta
La camera di miscelazione è lavorata per asportazione di truciolo e particolarmente tonda. Gli utensili a spilli mantengono una distanza uniforme dalla parete, il che favorisce una banda granulometrica stretta. Gli utensili sono temprati, su richiesta in metallo duro o corazzati in ceramica. Gli RMG più grandi sono supportati con smorzamento delle vibrazioni ed equilibrati dinamicamente. La camera di miscelazione è dimensionata per la zona ATEX 20. Le taglie vanno dal tipo 10 con circa 0,4 a 1,7 m³/h fino al tipo 3000 con circa 10,1 a 49,5 m³/h.
Dimensionamento tramite prove
Le portate volumetriche effettive e la conduzione ottimale sono specifiche del prodotto. Per questo amixon® esegue prove di dimensionamento con il prodotto originale nei centri prove degli stabilimenti e trasferisce i risultati alla taglia obiettivo. Per le applicazioni chimiche sono disponibili materiali resistenti alla corrosione fino ad Alloy 59, Hastelloy-C22 e nichel nonché l'esecuzione per la zona ATEX 20, l'inertizzazione ed esecuzioni di reattore resistenti alla pressione e al vuoto.
Messa in sicurezza nel centro prove
Prima dell'investimento il processo viene verificato nel centro prove amixon® con il prodotto originale, con gradi di riempimento reali e nelle condizioni di temperatura e di pressione previste. Vengono valutate la qualità di miscelazione, la delicatezza sul prodotto, l'apporto di energia, la pulibilità e la riproducibilità. I risultati vengono valutati in modo documentato e costituiscono una base decisionale solida. amixon® può offrire, fabbricare e manutenere miscelatori a strato anulare e agglomeratori-miscelatori a strato anulare del tipo RMG; questa classe non viene tuttavia sviluppata ulteriormente, perché lavora con un albero di miscelazione disposto orizzontalmente. Il focus dello sviluppo è sui miscelatori di precisione con alberi di miscelazione verticali o inclinati.