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傾斜皿型「転動造粒機」
装置の詳細説明
地球の重力を使って、材料を転がし、そのころがり運動で粒子を丸くする、という造粒方法は、古代からあり、良く知られた造粒方法です。特に一次微小粒子を「液体を添加してその表面張力」で、微粒子を凝集させ粒径を大きくする造粒方法は「転動造粒法」と称して最もシンプルかつ造粒の原理を理解するためには、わかりやすい原理/手法です。
本スケルトンモデルは「傾斜皿形」ですが、それ以外に、容器の形状から、「傾斜オニオンパン型」、「水平軸円筒型」、「水平軸円錐型」、「傾斜円筒型」、「揺動円筒型」などがあります。
この造粒方法の微粉凝集力は、バインダー液の表面張力と粘着力による、「液架橋力」ですので、適切な方法で液を添加しなければなりません。
一般に原料微粒子に、均一にバインダー液を分散させるために、「スプレー添加方法」が採用されます。スプレーは、最も粉体の移動速度が高い箇所に向かって(器壁に直接噴霧しないこと)(一部の粉体に過剰に噴霧しないこと)を注意しながら噴霧し、微粒子同志の表面で、液架橋現象が発現し、他の微粒子と付着/凝集しながら転がって、「丸くなる動き」を確認します。実験では手動で噴霧を行いますが、1流体ノズル、2流体ノズル等が、よく使用されます。
凝集が始まると、粉体/粒体特有の「形状分離」という偏析現象が始まり、大きい粒は回転する皿形容器の 「粉体層持ち上がり部分」に集まってきます。この現象を利用して、回転容器の 「縁の高さを適正に設計し、投入量を決める」と、造粒した粗大粒子は、容器の縁を超えてあふれ出てきて(溢出現象)下部容器に回収されます。つまり 「連続原料投入」、「連続造粒」、「連続排出」という連続運転が可能となります。多くのプラントは、この原理を利用して粗大粒子(:ペレットと称します)の連続造粒プロセスを実現しています。
この造粒装置の下流装置は、添加したバインダーの液体分量を「乾燥する装置」ということになります。比較的軽い顆粒状の粒子ができますが、粒度分布が広いので、乾燥後にふるい分けをして、必要な粒径範囲の製品を、分離することが一般的です。
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