Грануляция — процесс образования гранул¶

Грануляция — это технологический процесс получения сыпучих материалов в виде гранул (крупинок) определённого размера из порошкообразных, пылевидных или расплавленных исходных веществ. Метод основан на объединении мелких частиц в более крупные агрегаты под действием механических сил, влажности, температуры или химических связующих. Грануляция применяется в металлургии, химической промышленности, сельском хозяйстве, пищевой индустрии, фармацевтике и других отраслях.

¶Основные разновидности

По механизму формирования гранул различают несколько основных методов:

• Дисковая (круговая) грануляция — распыление жидкой фазы на слой порошка вращающемся диске или барабане; гранулы формируются послойным нарастанием.
• Барабанная грануляция — материал вращается в цилиндрическом барабане, где под действием трения и влажности частицы скатываются в шарики.
• Экструзионная грануляция — пластичная масса продавливается через решётку или фильеру, полученные столбики разрезаются на гранулы.
• Флюидизационная (кипящего слоя) грануляция — поток газа удерживает частицы в состоянии «кипения», одновременно вводится связующее или расплав.
• Шнековая грануляция — прессование материала через матрицу с помощью винтового (шнекового) механизма.
• Агломерация в псевдоожиженном слое — капли связующего вводятся в кипящий порошок, частицы слипаются в агрегаты.

Выбор метода зависит от свойств исходного материала (влажность, пластичность, твёрдость), требуемого размера гранул и производительности.

¶Грануляция в металлургии

В чёрной металлургии грануляция является важной стадией подготовки сырья для доменного производства. Пылевидные концентраты железных руд (например, магнетитовые концентраты с содержанием частиц менее 0,05 мм) не могут быть загружены в доменную печь напрямую — они уносятся газовым потоком и забивают фурмы. Для их подготовки применяют мартеновскую шихту, окомкование и грануляцию.

При обжиге окатышей и агломерате гранулирование позволяет получить прочные штабеля с высокой газопроницаемостью. В России крупнейшие предприятия, использующие грануляционные технологии, — Михайловский и Лебединский горно-обогатительные комбинаты, Норникель, «Металлоинвест».

В цветной металлургии грануляция применяется при получении штейнов, шлаков и расплавов — жидкий металл разливают в воду или на грануляционные плиты, где он быстро остывает в виде мелких гранул (дюралюминий, свинец, цинк).

¶Грануляция в химической промышленности

В химическом производстве гранулируют удобрения (аммиачную селитру, суперфосфат, калийные соли), пестициды, моющие средства, соду. Гранулированные удобрения удобнее транспортировать, хранить и вносить в почву — они меньше пылят, не слёживаются и обеспечивают равномерное распределение.

Для получения гранулированной серы расплавленную серу распыляют в грануляционной башне или на конвейерной ленте, где она затвердевает в виде сферических гранул.

¶Грануляция в пищевой промышленности и фармацевтике

В пищевом производстве грануляция используется при изготовлении сухих завтраков, порошковых напитков, приправ, детского питания. Метод позволяет улучшить растворимость, предотвратить слёживание и обеспечить дозирование.

В фармацевтике грануляция — обязательный этап при производстве таблеток: активное вещество смешивают с наполнителями и связующим, гранулируют, затем прессуют в таблетки. Гранулирование обеспечивает однородность состава и точность дозировки.

¶Грануляция в сельском хозяйстве

Почвенные грануляторы используются для улучшения структуры почвы — комковато-зернистая структура повышает воздухо- и водопроницаемость. Гранулированные корма и удобрения применяются в растениеводстве и животноводстве.

¶Оборудование

Основное оборудование для грануляции:

¶Экологические аспекты

Грануляция пылевидных отходов позволяет снизить пылеобразование на производстве и уменьшить потери сырья. В металлургии гранулирование шлаков позволяет использовать их в дорожном строительстве и производстве стройматериалов.

¶Примечания

В ряде случаев термин «грануляция» используется в медицине для обозначения процесса заживления ран — образования грануляционной ткани (новой соединительной ткани с сосудами), закрывающей дефект. Этот процесс относится к регенерации и не имеет отношения к промышленной технологии.

Источники:

• ГОСТ 25100-2020. Почвы. Классификация
• Справочник металлурга / под ред. Б. И. Китаева. — М.: Металлургия
• Бадулин С. С. Технология агломерации и окомкования руд. — М.: Недра
• Патрушев В. И. Технология обжига окатышей. — М.: Металлургия
• Фармацевтическая технология / под ред. В. И. Фомина. — М.: ГЭОТАР-Медиа