Грануляция валковым прессованием

Когда говорят о грануляции валковым прессованием, многие сразу представляют два валка, которые просто сдавливают порошок. Но это упрощение, граничащее с ошибкой. На деле, это целая технология формования, где давление, скорость, зазор и даже температура подшипников валков играют роль. Часто сталкиваюсь с тем, что клиенты хотят просто ?прессовать?, а потом удивляются, почему гранулы рассыпаются или линия не выходит на проектную мощность. Тут вся тонкость в настройке и понимании материала. Сам много лет работал с линиями для окатышей оксидов цинка и меди, и каждый раз — новый опыт.

Суть процесса: больше чем механика

Основной принцип, конечно, в прохождении материала между двумя вращающимися валками с профилированными гнёздами. Но если думать только об этом, получится брак. Ключевое — это создание условий для грануляции валковым прессованием, при которых частицы не только деформируются, но и образуют прочные связи за счёт пластической деформации и межчастичного трения. Важен предварительный уплотнение в питающем устройстве — без равномерного питания валков о стабильном качестве можно забыть.

Например, при работе с цинксодержащими пылями важно контролировать влажность. Слишком сухой материал — гранулы будут крошиться по ребру, слишком влажный — налипнет на валки, и процесс встанет. Приходилось экспериментировать с добавками, но это уже другая история. Помню, на одном из проектов пришлось переделывать систему подачи, потому что существующий шнек создавал неравномерное давление, и на выходе получалась ?слоёная? гранула с зонами пониженной прочности.

Именно поэтому подход ?под ключ? здесь не роскошь, а необходимость. Нужно рассматривать всю цепочку: дозирование, смешение (если нужно), подача, само прессование, дробление и рассев. Компании, которые специализируются на комплексных решениях, как ZHONGJI SUNWARD TECHNOLOGY CO., LTD., это хорошо понимают. Они не просто продают пресс-гранулятор, а проектируют процесс, исходя из характеристик сырья и требуемого продукта. На их сайте https://www.zjsunward.ru видно, что акцент делается именно на полном цикле — от технологического проектирования до изготовления оборудования и сдачи линии. Это разумно, потому что успех грануляции валковым прессованием закладывается ещё на чертёжной доске.

Оборудование и его капризы

Сердце процесса — сам валковый пресс. И здесь много нюансов, о которых не пишут в каталогах. Материал валков — это отдельная тема. Для абразивных материалов, тех же металлургических пылей, нужна износостойкая сталь с твердосплавными наплавками. Но и это не панацея — профиль гнёзд со временем всё равно будет меняться, и это скажется на форме и массе гранул. Приходится вести журнал износа и планировать переточку.

Система привода тоже критична. Гидравлический привод позволяет точно регулировать давление и компенсировать колебания подачи материала, что для хрупких порошков просто спасение. Но он сложнее в обслуживании. Механический привод надёжнее, но менее гибкий. Выбор зависит от того, насколько стабильно по составу и влажности сырьё. В одном из наших ранних проектов недооценили этот момент, поставили механический привод на линию для пылей электролизного производства, и при малейшем отклонении в питании либо давление взлетало, и срабатывала защита, либо гранулы получались некондиционные.

Ещё один момент — система отсева и дробления. Не все гранулы после пресса получаются кондиционными. Часть — мелочь (мелочь возвратная), часть — слитки (которые нужно дробить и возвращать в процесс). Если неправильно рассчитать производительность дробилки и сепаратора, можно получить закольцовывание материала и перегрузку пресса. Это классическая ошибка при некомплексном проектировании. Опираясь на компетенции своего материнского института, ZHONGJI SUNWARD как раз избегает таких узких мест, просчитывая все взаимосвязи в технологической цепочке заранее.

Материал: с чем имеем дело

Универсального рецепта для грануляции валковым прессованием нет. Поведение оксида цинка, медного концентрата и, скажем, угольной пыли — будет кардинально разным. Здесь важны параметры сыпучести, пластичности, гранулометрический состав. Мелкодисперсные пыли часто требуют подготовки — их нужно активировать или слегка увлажнить для создания связей.

Работал с материалом, где фракция менее 20 микрон составляла больше 60%. Такой порошок буквально ?стекал? между валками, не успевая сформироваться. Пробовали добавлять связующие, но это удорожало процесс. Решение нашли в комбинации: предварительная турбулизация в питателе с мелкодисперсным увлажнением. Это позволило создать агломераты-зародыши, которые уже хорошо прессовались. Такие тонкости приходят только с опытом и множеством проб, их не найдёшь в стандартном руководстве по эксплуатации.

Именно для сложных материалов особенно ценен опыт компании как подрядчика EPC. В их описании сказано, что они опираются на технологические компетенции Чаншаского института цветной металлургии. Это не просто слова. Это означает доступ к банку данных по поведению различных руд и промежуточных продуктов, что позволяет прогнозировать поведение материала в валковом прессе и предлагать клиенту уже проверенные решения, а не экспериментировать на его площадке за его счёт.

Практические ловушки и как их обходить

В теории всё гладко, на практике — сплошные ?но?. Одна из частых проблем — неравномерный износ гнёзд на валках. Со временем гранулы с краёв ленты начинают отличаться по массе от центральных. Контроль качества становится головной болью. Боролись с этим, внедряя систему периодического реверса подачи или используя прессы со смещаемой осью валков. Но это дорогое удовольствие. Иногда проще заложить более частую переточку валков в регламент.

Ещё одна ловушка — температурный режим. При интенсивной работе подшипники валков разогреваются. Если система охлаждения неэффективна, возникает тепловое расширение, меняется зазор, и процесс уходит из равновесия. Видел линию, где эту проблему решили простым, но гениальным способом — встроили термодатчики в корпус подшипниковых узлов и связали их с системой управления подачей. При росте температуры автоматически немного снижалась нагрузка. Производительность падала незначительно, зато стабильность процесса выросла на порядок.

Внедрение таких решений — это и есть часть комплексного проектирования, которое предлагает ZHONGJI SUNWARD через свои платформы ?SUNWARD Интеллиджент?. Речь идёт не просто об автоматизации, а о встраивании интеллекта управления, основанного на глубоком понимании физики процесса грануляции валковым прессованием. Это то, что отличает просто поставщика оборудования от технологического партнёра.

Итог: технология как система

Так что, возвращаясь к началу. Грануляция валковым прессованием — это не машина, а технологическая система. Её эффективность определяется самым слабым звеном: будь то неправильно подобранный режим прессования, нестабильное сырьё или неучтённый нагрев узлов. Успех приходит, когда все эти элементы рассматриваются вместе, на этапе проектирования.

Опыт, в том числе негативный, подсказывает, что доверять такие проекты стоит командам, которые видят картину целиком. Как те, что имеют за плечами институтскую базу и опыт реализации проектов ?под ключ? в металлургии, подобно ZHONGJI SUNWARD. Их подход, описанный на https://www.zjsunward.ru, — от проектирования процессов до реализации — это по сути и есть формула минимизации рисков для заказчика. В нашей области это важнее, чем кажется на первый взгляд.

В конце концов, хорошая гранула — это не та, что получилась сегодня при идеальных условиях. Это та, что стабильно получается завтра, послезавтра и через полгода, на реальном сырье, с реальным износом оборудования. И к этому надо стремиться, понимая все подводные камни процесса.