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影响木屑颗粒耐久性的因素

在搬运、运输和储存过程中造成颗粒损坏的力可以分为三类:压缩、冲击和剪切。压缩力导致挤压作用;冲击力导致颗粒表面和颗粒的任何自然解理面发生破碎;剪切力导致颗粒边缘和表面的磨损。

木颗粒耐久性

因此,对致密化产品进行测试,以估计在使用时可观察到的损坏或细颗粒的数量,这将有助于优化饲料原料、预处理过程和致密化设备,以生产高质量的致密化产品。

许多因素显著影响燃料芯块的耐久性。耐久性是指颗粒的易碎性或耐磨性。所考虑的参数有:添加剂、含水率(MC)、粒度、蒸汽调节、原料的化学成分和工艺变量。工艺变量包括模具尺寸、模具速度和辊与模具之间的间隙。

许多因素显著影响燃料芯块的耐久性。

绑定
添加粘结剂以提高原料的耐久性。粘结剂的选择主要取决于其成本和环境友好性。常见的粘合剂包括木质素磺酸钙、胶体、膨润土、淀粉、蛋白质和氢氧化钙。添加添加剂(重量范围从0.5到5%),以减少颗粒质量的差异,并使颗粒的耐久性值符合质量标准和市场要求。

饲料水分含量
MC表示为与原始试样质量的百分比,对颗粒耐久性和堆积密度有较强的影响。水既是粘合剂又是润滑剂。在造球过程中,分子间作用力的发展是必要的。然而,太大的水分含量不利地影响球团质量。研究人员发现,将含水率从10%增加到15%,耐久性就会从62%增加到84%。多项研究表明,木质颗粒的耐久性随着水分含量的增加而增加,直到达到最佳状态。结果表明,初始含水率为6 ~ 12%时可以生产出优质原木,但最佳含水率为8%左右。据其他研究人员称,只有当饲料的水分含量在8 - 12%之间时,才有可能生产高质量的球团,而MC超出这个范围会导致球团质量较低。

颗粒大小
粒度也是影响木屑颗粒质量的重要因素之一。更细的颗粒尺寸,更强的强度和耐久性。几位研究人员观察到,由于颗粒间键合的增加和颗粒内部空间的消除,颗粒大小的混合可以达到最佳的颗粒质量。
锤磨是进入造粒过程的生物质原料粒度降低的最常见形式。据报道,玉米用3.18mm、6.35mm和9.53mm碾磨锤式粉碎机肉鸡饲料中筛分尺寸产生的颗粒耐久性分别为91.0、91.3和92.5%。

预热和蒸汽调节
提供热量以激活原料中固有的粘合剂是必要的。升高的温度促进了热塑性颗粒的塑性变形,使可混相组分在一起流动,这是实现永久结合、增加颗粒间接触面积和减小颗粒间距离的关键。此外,固有粘结剂的活化促进了固体桥的形成,这是颗粒团聚的主要机制。

形成压力
在高压下,生物质材料中的木质素、果胶等天然结合组分被挤压出颗粒,从而促进颗粒间的结合。在一个制粒设备,预计压力为100至150 MPa。研究了橡木木屑、松木木屑和棉叶木屑覆盖层在34 ~ 138 MPa压力范围内的致密化行为:随着压力的增加,由这些生物质材料制成的原木的耐磨性、抗冲击性和抗压性均有所提高。

粒子的特征
颗粒密度、形状、强度和表面特性是决定系统载荷响应的重要因素。颗粒形状和表面粗糙度对散装材料压实行为的影响在粉末技术和工程木材领域有很好的文献记载,但在生物质致密化文献中受到的关注相对较少。
同理,刨花板的厚度膨胀、内部粘结强度和线膨胀均受颗粒形状的影响。就像不规则粒子分布的所有特征一样,粒子形状和表面粗糙度等参数很难测量,对它们进行量化的努力会导致大量的不确定性。然而,检查这些特征,即使是定性地检查,也可以提供一些关于压缩行为的信息。

流程变量
工艺变量是指颗粒磨本身固有的参数,具体来说是模具尺寸,模具速度和辊与模之间的间隙。

模具尺寸
研究人员Heffner和Pfost发现,较小的模具尺寸可以产生更高的颗粒耐久性。增加模具厚度或减小模具直径将增加剪切量应用到饲料,积极影响颗粒耐久性。工业颗粒模具由长径比(L/D)的环形穿孔矩阵组成。一般来说,长径比越大,颗粒的耐久性越高,这是由于进料和模具之间摩擦增加,剪切力增加。然而,过多的剪切(即过长的模具或非常小的模具直径)将阻塞制粒设备.值得注意的是,软木颗粒生产者通常比硬木生产者使用更深的模具。

死亡的速度
模速是指造粒过程中滚子的切向速度。可以观察到,对于直径为3至6mm的小颗粒,建议采用高模速(约10m/s),而对于直径为6至7mm的大颗粒,则应采用低模速(约6至7m/s)。此外,建议低堆积密度的材料应在低模具速度(4-5m/s)下进行成球,因为在成球过程中必须排出大量空气。

滚轮与模具之间的间隙
辊和模之间的间隙是指环形基体和迫使原料通过模的辊之间的间隙。对于平模压力机和环模压力机,增加间隙尺寸(约2至2.5m)可提高颗粒强度和耐用性。也就是说,生产最耐用的猪饲料颗粒的最佳间隙在2.0 ~ 2.5 mm之间。颗粒的耐久性将随着间隙尺寸的进一步增加(约4至5mm)而降低。颗粒质量的最初提高是由于一层致密的物料被压过模具,导致饲料醪液在辊筒和模具边缘的稳定性下降,因为饲料醪液横向泄漏。

后期制作条件
冷却/干燥
没有适当冷却的球团,由于外层和较温暖的中心之间的球团应力,会导致球团的裂缝,因而耐久性会降低。在冷却过程中,饲料中可溶解的组分会重新结晶并在颗粒之间形成键,某些组分的粘度会增加,从而有助于保持颗粒的结构完整性。

储存条件
结果表明,短时间的雨淋会对密实产品的物理质量产生不利影响。以橡木木屑、松木木屑为原料制成的生物质原木,在室温下浸泡在水中,保存时间不超过5min。生物质原木在接触水时迅速膨胀,几分钟内就分解。