本发明专利技术公开了一种连续化核壳结构颗粒制备装置与生产方法，所述装置包含内层圆盘系统、中层圆盘系统、外层圆盘系统和筛分系统；其中，内层圆盘主要用于核壳颗粒内核的制造，中层圆盘主要用于核壳颗粒外层包衣，外层圆盘主要用于颗粒形态调整或表层镀膜。本发明专利技术通过多级造粒和筛分装置，使得核壳结构颗粒实现连续化制备，匹配设计合理的设备参数，提高设备和工艺参数准确性，简化多层核壳结构颗粒的制备工艺流程，提高制造效率。提高制造效率。提高制造效率。
【技术实现步骤摘要】
一种连续化核壳结构颗粒制备装置与生产方法
[0001]本专利技术涉及一种核壳结构颗粒制备装置与生产方法，特别涉及一种连续化核壳结构颗粒制备装置与生产方法。
技术介绍
[0002]核壳结构通常为内核和壳层两部分组成，通常将功能成分内置在核壳结构的内核中，外层包裹一层壳层作为保护结构，避免内部功能成分提前发挥效用。核壳结构设计性较强，可根据工程需要求调整内核尺寸或者壳层厚度，使其具有不同的负载能力或保护效果。也可将核壳颗粒设计为多层壳层结构，丰富其功能表达能力。借助其出色的设计性能，核壳结构广泛应用于各类产品的开发，如自修复混凝土中的核壳结构修复剂、废旧混凝土微粉制备核壳结构再生骨料、中空核壳结构轻质骨料等。
[0003]粉料造粒工艺以团聚法为主，具体包含滚动造粒、搅拌造粒和压缩造粒。压缩造粒是以将粉料与粘合剂混合，经压缩磙子压制为片剂或球剂，主要适用于制备单一结构形式团粒，对于具有特殊空间结构的载体适用性差。搅拌造粒以利用容器内机械转子拌和粉料与粘合剂形成细粒凝聚体，这对造粒设备有较高要求。滚动造粒是将粉料与粘合剂等分批逐次添加进圆盘、圆筒或截头圆锥等容器中，借助容器旋转使得粉体原料凝结团聚长大，并从边缘排出。滚动造粒以核心和包层两种形式长大。首先添加进容器的细料粘结成颗粒。其次，后续添加细料在核心上一层一层沉积长大。最终成型颗粒为光滑圆球，断面为层层包覆的“洋葱皮”结构。可见，滚动造粒对于核壳结构载体制备具有较好的适应能力，通过粉料替换可以实现载体壳层包覆，甚至根据需求制备出多层壳结构。
[0004]圆盘造粒装置是使用最多的核壳颗粒制备装置，得益于其设备结构形式简单，操作方便。但常规的圆盘造粒工艺人工操作步骤较多，劳动强度大，首先需要对内核颗粒进行制备；继而将制备所得内核颗粒进行筛分，获得粒径均匀的颗粒；再重新投入设备内进行外壳层包覆；将包覆好的颗粒取出进行筛分，获得满足要求的核壳颗粒。当颗粒为多层壳体结构时，需重复以上包衣和筛分操作，工序复杂，劳动强度较大。且制备工艺重要参数以经验为主，缺少指导依据。
技术实现思路
[0005]专利技术目的：本专利技术旨在提供一种生产效率高、产物粒径均匀的连续化核壳结构颗粒制备装置；本专利技术的另一目的在于提供一种核壳颗粒连续化制备的生产工艺。
[0006]技术方案：本专利技术所述的连续化核壳结构颗粒制备装置，包含内层圆盘系统、中层圆盘系统、外层圆盘系统和筛分系统；内层圆盘系统包含内层圆盘、液体原料投放装置、粉体原料投放装置和内层圆盘转轴；中层圆盘系统包含中层圆盘、液体原料投放装置、粉体原料投放装置和中层圆盘转轴；外层圆盘系统包含外层圆盘、液体原料投放装置、风管和外层圆盘转轴；筛分系统包含内层圆盘颗粒筛、中层圆盘颗粒筛和外层圆盘颗粒筛。其中，内层圆盘主要用于核壳颗粒内核的制造，中层圆盘主要用于核壳颗粒外层包衣，外层圆盘主要
用于颗粒形态调整或表层镀膜。
[0007]进一步地，所述内层圆盘高度不低于中层圆盘，中层圆盘高度不低于外层圆盘，内层圆盘半径不大于中层圆盘，中层圆盘半径不大于外层圆盘。
[0008]进一步地，所述中层圆盘转轴和外层圆盘转轴为中空圆柱，内层圆盘转轴设置在中层圆盘转轴内部，中层圆盘转轴设置在外层圆盘转轴内部；所述转轴均可独立同向或逆向差速转动，相互无影响；风管可吹送冷风或热风对镀膜进行干燥固化，快速形成表面膜层。通过设置两层筛网，将颗粒中较大颗粒和较小颗粒筛除，避免进入下一级圆盘，以提高颗粒均匀程度。
[0009]本专利技术所述装置进行连续化核壳结构颗粒的生产方法包含以下步骤：
[0010](1)测试颗粒生产所用粉体原料的自然休止角，以测试所得最大自然休止角作为圆盘倾角；
[0011](2)根据圆盘半径、边缘高度和倾角，计算原料最大投加量；
[0012](3)根据内层、中层和外层圆盘的半径和倾角计算确定各级圆盘操作转速范围；
[0013](4)在内层圆盘内投加粉状原料，再逐渐喷加液体原料至出现团聚颗粒，当内层圆盘中颗粒体积达到最大装载体积时，颗粒将逸出内层圆盘落入内层圆盘颗粒筛；经筛分后粒径均匀的颗粒落入中层圆盘，不断追加粉状原料和液体原料，内层圆盘中的成型内核颗粒将不断滚落进入中层圆盘；
[0014](5)在中层圆盘中分批投加粉状原料和液体原料，使其不断包裹在内核颗粒表面，形成外壳层；颗粒完成壳层包覆后落入中层圆盘颗粒筛，经筛分后粒径均匀的颗粒进入外层圆盘；
[0015](6)外层圆盘旋转对颗粒进行滚圆整形，使颗粒外形更趋于球形；当有镀膜需求时，在外层圆盘旋转过程中逐渐喷加相应液体原料，使其在颗粒表面形成膜层，完成整形后取出颗粒进行进一步筛分。
[0016]进一步地，所述内层圆盘最大静态装载体积不应超过式1计算结果，
[0017][0018]式中，V1—内层圆盘静态最大装载容量，m3；R1—内层圆盘半径，m；h1—内层圆盘边缘高度，m；β—圆盘倾角，
°
；
[0019]中层圆盘颗粒静态最大装载体积不应超过式2计算结果，
[0020][0021]式中，V2—中层圆盘静态最大装载容量，m3；t—中层圆盘物料覆盖内层圆盘假设长度，m；R2—中层圆盘半径，m；h2—中层圆盘边缘高度，m；
[0022]外层圆盘静态最大装载体积不应超过式3计算结果，
[0023][0024]式中，V3—中层圆盘静态最大装载容量，m3；R3—中层圆盘半径，m；h3—中层圆盘边缘高度，m。
[0025]进一步地，所述圆盘操作速度以其临界速度的倍数表示，N＝0.3N
‑
0.6N，临界转速按式4计算：
[0026][0027]式中，N—圆盘临界转速，r/min；R
i
—圆盘半径，R1、R2和R3；α—特征参数，8.97
‑
17.95。
[0028]进一步地，所述外层圆盘旋转10min
‑
30min即完成颗粒整形。
[0029]进一步地，投加粉体原料粒径应尽可能减小，粒度不大于100目；液体原料以喷雾方式投加。
[0030]进一步地，所述中层圆盘可根据壳层包裹厚度调整启动时间；当壳层包裹厚度较小，不超过1.5mm时，中层圆盘中落入颗粒体
‑
积达到最大装载体积的1/2
‑
3/4时，启动中层圆盘；当壳层包裹厚度较大，超过1.5mm时，中层圆盘中落入颗粒体积达到最大装载体积的1/4
‑
1/2时，启动中层圆盘。
[0031]进一步地，所述装置可根据核壳颗粒设计结构对制备设备进行适应性改造，当采用双层壳体结构时，增加一套中间圆盘系统。
[0032]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：所述生产方法的生产效率高、产物粒径均匀；本专利技术对造粒设备进行了优化，将圆盘设计为多层结构，通过颗粒在不同圆盘内的运动实现核壳结构的连续化组装，避免复杂的操作工艺；同时，对关键参数的选择提供了理论计算依据，为机械参本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种连续化核壳结构颗粒制备装置，其特征在于，该装置包含内层圆盘系统、中层圆盘系统、外层圆盘系统和筛分系统；内层圆盘系统包含内层圆盘(1
‑
1)、液体原料投放装置(1
‑
2)、粉体原料投放装置(1
‑
3)和内层圆盘转轴(1
‑
4)；中层圆盘系统包含中层圆盘(2
‑
1)、液体原料投放装置(2
‑
2)、粉体原料投放装置(2
‑
3)和中层圆盘转轴(2
‑
4)；外层圆盘系统包含外层圆盘(3
‑
1)、液体原料投放装置(3
‑
2)、风管(3
‑
3)和外层圆盘转轴(3
‑
4)；筛分系统包含内层圆盘颗粒筛(4
‑
1)、中层圆盘颗粒筛(4
‑
2)和外层圆盘颗粒筛(4
‑
3)。2.根据权利要求1所述的连续化核壳结构颗粒制备装置，其特征在于，所述内层圆盘(1
‑
1)高度不低于中层圆盘(2
‑
1)，中层圆盘(2
‑
1)高度不低于外层圆盘(3
‑
1)，内层圆盘(1
‑
1)半径不大于中层圆盘(2
‑
1)，中层圆盘(2
‑
1)半径不大于外层圆盘(3
‑
1)。3.根据权利要求1所述的连续化核壳结构颗粒制备装置，其特征在于，所述中层圆盘转轴(2
‑
4)和外层圆盘转轴(3
‑
4)为中空圆柱，内层圆盘转轴(1
‑
4)设置在中层圆盘转轴(2
‑
4)内部，中层圆盘转轴(2
‑
4)设置在外层圆盘转轴(3
‑
4)内部；所述转轴均可独立同向或逆向差速转动，相互无影响；风管(3
‑
3)可吹送冷风或热风对镀膜进行干燥固化，快速形成表面膜层。4.一种基于权利要求1所述装置进行连续化核壳结构颗粒的生产方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)测试颗粒生产所用粉体原料的自然休止角，以测试所得最大自然休止角作为圆盘倾角；(2)根据圆盘半径、边缘高度和倾角，计算原料最大投加量；(3)根据内层、中层和外层圆盘的半径和倾角计算确定各级圆盘操作转速范围；(4)在内层圆盘(1
‑
1)内投加粉状原料，再逐渐喷加液体原料至出现团聚颗粒，当内层圆盘(1
‑
1)中颗粒体积达到最大装载体积时，颗粒将逸出内层圆盘(1
‑
1)落入内层圆盘颗粒筛(4
‑
1)；经筛分后粒径均匀的颗粒落入中层圆盘(2
‑
【专利技术属性】
技术研发人员：傅昌皓，张旋，葛一鸣，张永胜，
申请(专利权)人：江苏省交通工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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