Какие параметры процесса решающи, чтобы целенаправленно способствовать агломерации, а не разрушать её?
Агломерация возникает благодаря контролируемому взаимодействию нескольких параметров. Решающими являются внесение энергии, жидкость, температура и свойства частиц. Целью является стабильное наращивание агломератов. Скорости роста должны быть выше скоростей разрушения. Одновременно система должна оставаться стабильной.
Механическое внесение энергии управляет равновесием. Сдвиговые силы создают контакты частиц. Они необходимы для образования мостиков. Однако сдвиг не должен быть слишком высоким. Иначе агломераты разрушаются. Слишком низкий сдвиг ведёт к нестабильным структурам. Слишком высокий сдвиг вызывает истирание и распад.
Соотношение жидкость-твёрдая фаза является центральным. Жидкость образует связующие мостики. Слишком мало жидкости создаёт слабые связи. Агломераты легко распадаются. Слишком много жидкости ведёт к переувлажнению. Возникают неконтролируемые комки. Слой может стать нестабильным.
Также важны свойства связующего. Количество подачи должно быть точно дозировано. Скорость подачи влияет на распределение. Высокая вязкость повышает связующую силу. Поверхностное натяжение управляет капиллярными силами. Поведение при смачивании определяет образование мостиков. Степень насыщения пор влияет на структуру. Пендулярные состояния создают рыхлые структуры. Капиллярные состояния ведут к плотным агломератам.
При процессах распыления решающим является размер капель. Мелкие капли могут испариться прежде, чем подействуют. Крупные капли ведут к локальному переувлажнению. Скорость распыления влияет на локальную влажность. Давление распыления управляет распределением. Соотношение воздух-жидкость определяет спектр капель. Целью является равномерное смачивание.
Температура управляет несколькими эффектами одновременно. Она влияет на вязкость связующего. Она определяет скорость испарения. Связующее должно оставаться жидким достаточно долго. Только так возникают стабильные мостики. Слишком быстрая сушка создаёт хрупкие структуры. Слишком медленная сушка ведёт к липкости и налипанию.
Свойства частиц определяют технологическое окно. Широкое распределение частиц по размерам улучшает упаковку. Это повышает стабильность. Узкие распределения ведут к более слабым структурам. Шероховатые поверхности улучшают сцепление. Гладкие поверхности требуют более сильных связующих. Поверхностная энергия влияет на смачивание.
Течение и движение в аппарате также критичны. Степень наполнения влияет на частоту столкновений. Слишком высокая степень наполнения создаёт мёртвые зоны. Скорость газа управляет псевдоожижением. Слишком низкая скорость ухудшает перемешивание. Слишком высокая скорость повышает разрушение. Время пребывания определяет равномерность продукта.
Эксплуатация должна происходить в пределах стабильного технологического окна. Внесение энергии, жидкость и температура должны быть согласованы. Механическая нагрузка не должна разрушать агломераты.
Современные процессы используют системы PAT. Они измеряют влажность, температуру и размер частиц в реальном времени. Так процесс можно целенаправленно регулировать. Агломерация выстраивается стабильно. Разрушение выявляется рано и предотвращается.
Какие параметры процесса способствуют целенаправленной агломерации?
Целенаправленная агломерация возникает тогда, когда контакты частиц, подача жидкости, действие связующего и внесение энергии согласованы друг с другом. Цель состоит в том, чтобы выстроить стабильные агломераты, не вызывая переувлажнения, нежелательного комкования или чрезмерного разрушения частиц.
Решающим прежде всего является соотношение жидкости к твёрдой фазе. Жидкость образует между частицами связующие мостики; её количество, вязкость, поверхностное натяжение и смачиваемость влияют на прочность, пористость и растворимость агломератов. Слишком малое количество жидкости создаёт слабые структуры, тогда как локальное переувлажнение может вести к грубым комкам или налипанию. Поэтому жидкость следует вводить в движущийся слой порошка медленно, дозированно и по возможности тонко распределённо. amixon® применяет для этого копья подачи жидкости, доходящие до нижней части смесительной камеры; поток жидкости адаптируется к абсорбционной способности и движению продукта.
Внесение энергии также должно выбираться целенаправленно. Оно должно обеспечивать достаточные контакты частиц и равномерное смачивание, но не должно излишне нагружать чувствительные агломераты, покрытия или крупные компоненты. При необходимости можно применять режущие роторы, вихревые устройства или дезагломераторы, чтобы разрушить имеющиеся комки и лучше распределить жидкость. Однако эти инструменты следует применять лишь настолько долго и интенсивно, насколько это необходимо для продукта.
Особенно экономично и технологически надёжно агломерация может происходить с помощью многоступенчатого метода смешивания amixon®. При этом сначала устойчивые порошковые компоненты интенсивно смешиваются в малой части загрузки и смачиваются жидкостью. Затем поэтапно добавляются дальнейшие доли порошка и при необходимости снова опрыскиваются жидкостью. Степень наполнения при этом контролируемо растёт до конечной загрузки. Более тонкие порошки могут обволакивать слегка переувлажнённые частицы и тем самым способствовать более равномерной, менее липкой структуре агломератов.
Для этого метода особенно подходит конусный одновальный смеситель amixon® AM. Его низко расположенный режущий ротор может эффективно работать уже при низких степенях наполнения. Благодаря этому высококонцентрированные премиксы, смачивание, дезагломерацию и последующее конечное смешивание можно выполнять в одном и том же аппарате. Отдельные предварительные смесители, дополнительные переносы продукта и связанные с этим затраты на очистку могут отпадать.
Ещё одно преимущество многоступенчатого метода состоит в том, что чувствительные или крупные компоненты добавляются только в конце. После интенсивного этапа смачивания и агломерации они щадяще вмешиваются при сниженной интенсивности смешивания. Так можно совместно учитывать связывание пыли, текучесть, инстант-свойства и целостность частиц.