化学分野で流動性に優れ粉じんの少ない顆粒を得るには、リング層造粒機の設計をどの要因が左右しますか。
リング層造粒機の設計はプロセス工学上の総合プロセスです。その際、製品特性、望む顆粒品質、プロセス運営、技術的な枠組み条件を互いに調和させなければなりません。中心となるのは、安定した薄いリング層の形成であり、その中で凝集、圧密、乾燥が制御されながら進みます。
重要な影響要因はプロセス力学です。リング層は、高いロータ回転数と遠心力によって生まれ、製品を容器壁に押し付けます。ここで重要なのは、フルード数、周速、滞留時間、比投入エネルギーです。これらの量が、材料がどれだけ集中的に動かされ、圧密され、低粉じんの顆粒へと構築されるかを決めます。
フルード数は、回転する自由落下型・ドラム型・投擲型のミキサー、および混合工具を水平に支持したシステムに関わるものです。強制的な循環を行う縦型ミキサーでは、設計やスケールアップの基準にはなりません。そこで決め手となるのは、混合原理がすべての機種寸法で同じであり、循環が充填率に依存せず混合室の全体を捉えることです。移し替えの可否はテストセンターで実製品を用いて確かめます。
出発原料の特性も大きな役割を果たします。粒度分布、微粉割合、かさ密度、水分、吸湿性、粘着性、熱的感受性が、プロセス挙動に明確に影響します。さらに摩耗性と化学的攻撃性が加わり、これらは材料選定、シール、軸受に直接影響します。
望む最終製品も明確に定義しなければなりません。決定的なのは、粒度分布、かさ密度、粒強度、残留水分、そしてできるだけ少ない粉じん割合です。自由流動性の顆粒には、とりわけ狭い粒度帯が重要です。これにより製品を良好に搬送、貯蔵、計量できます。
もう一つの設計領域は、バインダーと液体の供給に関わります。量、濃度、粘度、投入速度、ノズル配置が、粒子がどれだけ均一に湿潤し、凝集体がどれだけ安定して形成されるかを決めます。精密な液体分布は、塊形成を避け、望む顆粒構造を達成するのに役立ちます。
最後に、温度制御、構造上の詳細、全体プロセスへの接続も重要です。二重壁の温度調整、工具形状、駆動出力、投入、乾燥、分級、吸引、防爆を互いに調和させなければなりません。実務では、設計は多くの場合、実験室・テストセンター試験を通じて行われ、その後パラメータを生産規模へ移し替えます。
amixon® はこうしてリング層混合造粒機 RMG で顆粒サイズと構造をプロセス上安全に設定します
作用原理：制御された造粒
造粒される物質は連続的に投入され、回転によって加速され、リング層として壁面に導かれます。ピン工具はこの層を集中的に混合、脱凝集、圧密、搬送します。その際、固体・液体架橋が形成され、そこから造粒核が生まれ、さらに成長します。顆粒が臨界サイズを超えると、より壊れやすくなり、再び崩壊します。微粉は再び付着し、丸められます。こうして適切な運転方式のもとで、狭い粒度限界内の安定した顆粒が生まれます。
調整量
制御は約 8 から 35 m/s の範囲の周速、滞留時間、そして液体ないしバインダーの投入を通じて行われます。温度制御も重要な役割を果たします。混合室、投入・排出口は二重壁仕様で、蒸気または水で温度調整できるためです。内蔵のサンプラーが、粒度分布と顆粒安定性の継続的な確認を可能にします。
狭い粒度帯のための構造上の前提条件
混合室は切削加工されており、とりわけ真円度が高いです。ピン工具は均一な壁面間隔を保ち、これにより狭い粒度帯が支えられます。工具は硬化処理されており、ご要望に応じて超硬合金製、あるいはセラミック装甲仕様です。より大型の RMG は防振支持され、動的にバランス調整されます。混合室は ATEX ゾーン 20 に対応しています。機種寸法は、約 0.4 から 1.7 m³/時のタイプ 10 から、約 10.1 から 49.5 m³/時のタイプ 3000 まで及びます。
試験による設計
実際の体積流量と最適な運転方式は製品固有です。したがって amixon® は自社工場のテストセンターで実製品を用いた設計試験を行い、結果を目標の機種寸法へ移し替えます。化学用途には、Alloy 59、Hastelloy-C22、ニッケルまでの耐食材料、そして ATEX ゾーン 20 仕様、不活性化、耐圧・耐真空反応機仕様が利用できます。
テストセンターでの裏付け
投資の前に、amixon® テストセンターで実製品、実際の充填率、そして想定される温度・圧力条件のもとでプロセスを検証します。評価対象は、混合品質、製品への配慮、投入エネルギー、洗浄性、再現性です。結果は文書化・評価され、確かな判断材料となります。 amixon® は RMG 形式のリング層混合機およびリング層混合造粒機を提供、製造、保守できますが、水平に支持された混合軸で作動するため、この機種群のさらなる開発は行っていません。開発の重点は、縦型または傾斜型の混合軸をもつ精密ミキサーにあります。