在有機(jī)肥、化工等行業(yè)，輥擠壓造粒是常用的成型工藝，其中干法輥擠壓造粒和濕法輥擠壓造粒應(yīng)用廣泛。觀察兩種造粒方式生產(chǎn)出的顆粒，會(huì)發(fā)現(xiàn)它們的孔隙率存在明顯差異，而這種差異的根源，與造粒過程中的機(jī)械能轉(zhuǎn)化邏輯緊密相關(guān)。深入探究二者在機(jī)械能轉(zhuǎn)化上的不同，有助于優(yōu)化造粒工藝，提升產(chǎn)品質(zhì)量。接下來，我們就來詳細(xì)剖析其中的奧秘。

一、干法與濕法輥擠壓造粒工藝概述

（一）干法輥擠壓造粒

干法輥擠壓造粒是將經(jīng)過預(yù)處理、具有一定粒度和濕度的粉狀物料，直接輸送至對(duì)輥擠壓造粒機(jī)中。物料在兩個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的壓輥間受到強(qiáng)大的擠壓力，顆粒之間相互靠近、變形，通過機(jī)械嚙合和分子間作用力形成具有一定強(qiáng)度的顆粒。該工藝無需添加額外的粘結(jié)劑或溶劑，具有工藝流程短、能耗相對(duì)較低、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，適用于一些本身具有較好粘結(jié)性的物料造粒。

（二）濕法輥擠壓造粒

濕法輥擠壓造粒則是先將物料與適量的粘結(jié)劑、溶劑（如水）混合制成具有良好可塑性的濕物料，再將濕物料輸送至造粒機(jī)進(jìn)行擠壓成型。在擠壓過程中，濕物料中的水分或溶劑起到潤(rùn)滑和粘結(jié)作用，有助于物料在壓輥間流動(dòng)和成型。成型后的濕顆粒需要經(jīng)過干燥等后續(xù)處理工序，去除其中的水分或溶劑，才能得到最終產(chǎn)品。濕法造粒能夠改善物料的成型性能，適用于粘結(jié)性較差的物料，可生產(chǎn)出形狀規(guī)則、強(qiáng)度較高的顆粒，但工藝流程相對(duì)復(fù)雜，能耗和生產(chǎn)成本較高。

二、孔隙率差異表現(xiàn)及對(duì)產(chǎn)品性能的影響

（一）孔隙率差異表現(xiàn)

一般情況下，干法輥擠壓造粒生產(chǎn)的顆?？紫堵氏鄬?duì)較高，顆粒內(nèi)部存在較多不規(guī)則的孔隙和通道；而濕法輥擠壓造粒的顆?？紫堵瘦^低，結(jié)構(gòu)更為致密。這是因?yàn)楦煞ㄔ炝＿^程中，物料主要依靠自身的機(jī)械嚙合和分子間作用力結(jié)合，在壓輥擠壓下，物料顆粒之間難以完全緊密填充，從而形成較多孔隙；濕法造粒時(shí)，粘結(jié)劑和溶劑的存在使物料具有更好的流動(dòng)性和可塑性，在擠壓過程中能夠更充分地填充顆粒間的空隙，干燥后形成相對(duì)致密的結(jié)構(gòu)。

（二）對(duì)產(chǎn)品性能的影響

孔隙率的差異直接影響著顆粒的多項(xiàng)性能。干法造粒的高孔隙率顆粒，比表面積較大，在化學(xué)反應(yīng)或養(yǎng)分釋放過程中，能夠與外界介質(zhì)更充分地接觸，反應(yīng)速度或養(yǎng)分釋放速率較快，但顆粒強(qiáng)度相對(duì)較低，在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中容易破損；濕法造粒的低孔隙率顆粒，由于結(jié)構(gòu)致密，具有較高的強(qiáng)度和耐磨性，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，但比表面積小，在一些需要快速反應(yīng)或釋放成分的應(yīng)用場(chǎng)景中，可能無法滿足要求 。

三、機(jī)械能轉(zhuǎn)化邏輯剖析

（一）干法輥擠壓造粒的機(jī)械能轉(zhuǎn)化

在干法輥擠壓造粒過程中，機(jī)械能主要來源于對(duì)輥擠壓造粒機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)，通過壓輥的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給物料。當(dāng)物料進(jìn)入壓輥間隙時(shí)，受到逐漸增大的擠壓力，物料顆粒發(fā)生彈性變形和塑性變形。一部分機(jī)械能用于克服物料顆粒間的摩擦力，使顆粒相互滑動(dòng)、調(diào)整位置；一部分機(jī)械能用于破壞物料顆粒的原始結(jié)構(gòu)，使其重新排列組合；還有一部分機(jī)械能則轉(zhuǎn)化為顆粒內(nèi)部的彈性勢(shì)能和熱能。由于物料中沒有額外的粘結(jié)劑或溶劑來輔助顆粒的緊密結(jié)合，大量機(jī)械能消耗在顆粒間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和變形上，導(dǎo)致顆粒內(nèi)部難以形成緊密結(jié)構(gòu)，最終形成較高的孔隙率。

（二）濕法輥擠壓造粒的機(jī)械能轉(zhuǎn)化

濕法輥擠壓造粒時(shí)，機(jī)械能同樣由造粒機(jī)提供，但由于濕物料中粘結(jié)劑和溶劑的存在，機(jī)械能的轉(zhuǎn)化過程有所不同。粘結(jié)劑和溶劑降低了物料的粘度和內(nèi)摩擦力，使物料在壓輥間更容易流動(dòng)。在擠壓過程中，機(jī)械能一方面用于推動(dòng)濕物料在壓輥間隙內(nèi)流動(dòng)，使其填充模具的成型孔；另一方面，用于使粘結(jié)劑在物料顆粒表面均勻分布，并促使顆粒之間通過粘結(jié)劑相互粘結(jié)。此時(shí)，機(jī)械能更多地用于顆粒的壓實(shí)和粘結(jié)，而不是消耗在顆粒間的無效摩擦和變形上。在干燥過程中，隨著水分或溶劑的蒸發(fā)，粘結(jié)劑固化，進(jìn)一步強(qiáng)化了顆粒結(jié)構(gòu)，使得顆粒內(nèi)部空隙減少，形成低孔隙率的致密結(jié)構(gòu)。

四、影響孔隙率與機(jī)械能轉(zhuǎn)化的因素

（一）物料特性

物料的粒度、濕度、成分和粘結(jié)性等特性對(duì)孔隙率和機(jī)械能轉(zhuǎn)化有重要影響。對(duì)于干法造粒，物料粒度越細(xì)，比表面積越大，顆粒間的接觸點(diǎn)越多，在相同機(jī)械能作用下，越容易形成緊密結(jié)構(gòu)，孔隙率可能降低；但物料過細(xì)會(huì)增加顆粒間的摩擦力，導(dǎo)致機(jī)械能消耗增加。物料濕度適中時(shí)，有利于顆粒間的結(jié)合，過高或過低的濕度都會(huì)影響機(jī)械能的有效轉(zhuǎn)化和孔隙率。而在濕法造粒中，物料的粘結(jié)性決定了粘結(jié)劑的添加量，粘結(jié)性差的物料需要更多粘結(jié)劑，會(huì)影響機(jī)械能在物料流動(dòng)和粘結(jié)過程中的分配，進(jìn)而影響孔隙率 。

（二）設(shè)備參數(shù)

造粒機(jī)的壓輥壓力、轉(zhuǎn)速、輥面形狀等設(shè)備參數(shù)也會(huì)影響孔隙率和機(jī)械能轉(zhuǎn)化。較大的壓輥壓力能夠使物料更緊密地壓實(shí)，無論是干法還是濕法造粒，都有助于降低孔隙率，但會(huì)增加機(jī)械能消耗；轉(zhuǎn)速過快會(huì)使物料在壓輥間停留時(shí)間過短，不利于機(jī)械能的充分轉(zhuǎn)化和顆粒的緊密成型；輥面形狀影響物料與壓輥的接觸面積和摩擦力，不同的輥面設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致機(jī)械能在物料上的作用方式不同，從而影響孔隙率。

（三）工藝條件

在濕法造粒中，粘結(jié)劑的種類、用量以及混合方式對(duì)孔隙率和機(jī)械能轉(zhuǎn)化至關(guān)重要。選擇合適的粘結(jié)劑能夠在保證顆粒強(qiáng)度的同時(shí)，優(yōu)化機(jī)械能的利用效率；粘結(jié)劑用量過多會(huì)增加成本，還可能影響顆粒的性能和孔隙率?；旌戏绞?jīng)Q定了粘結(jié)劑在物料中的分散均勻性，不均勻的混合會(huì)導(dǎo)致機(jī)械能在物料中分配不均，影響顆粒的成型質(zhì)量和孔隙率。

五、基于機(jī)械能轉(zhuǎn)化優(yōu)化孔隙率的策略

（一）干法造粒優(yōu)化策略

針對(duì)干法造?？紫堵瘦^高的問題，可以通過優(yōu)化物料預(yù)處理工藝，如調(diào)整物料粒度分布、控制濕度在合適范圍，減少顆粒間的無效摩擦，提高機(jī)械能的有效利用率，促進(jìn)顆粒間的緊密結(jié)合，降低孔隙率。同時(shí)，改進(jìn)造粒機(jī)的輥面設(shè)計(jì)，增加輥面的粗糙度或特殊花紋，增強(qiáng)物料與壓輥之間的摩擦力，使機(jī)械能更好地傳遞給物料，有助于顆粒的壓實(shí)和成型 。

（二）濕法造粒優(yōu)化策略

在濕法造粒中，合理選擇粘結(jié)劑和優(yōu)化粘結(jié)劑的使用工藝是關(guān)鍵。根據(jù)物料特性篩選粘結(jié)性能好、用量少的粘結(jié)劑，并通過改進(jìn)混合設(shè)備和工藝，確保粘結(jié)劑在物料中均勻分散。此外，精確控制干燥過程中的溫度、濕度和時(shí)間參數(shù)，使水分或溶劑均勻蒸發(fā)，避免因干燥不當(dāng)導(dǎo)致顆粒內(nèi)部產(chǎn)生空洞或裂紋，進(jìn)一步優(yōu)化顆粒的孔隙率和結(jié)構(gòu)性能。

干法和濕法輥擠壓造粒在孔隙率上的差異，本質(zhì)上是由不同的機(jī)械能轉(zhuǎn)化邏輯所決定。深入理解二者在機(jī)械能轉(zhuǎn)化過程中的特點(diǎn)和影響因素，有助于根據(jù)產(chǎn)品需求，合理選擇造粒工藝，并通過優(yōu)化工藝參數(shù)和設(shè)備條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒孔隙率的精準(zhǔn)控制，生產(chǎn)出性能更優(yōu)的產(chǎn)品，滿足不同行業(yè)的應(yīng)用需求。如果您對(duì)輥擠壓造粒工藝還有其他疑問或想了解更多相關(guān)內(nèi)容，歡迎隨時(shí)交流探討。