壓塊

壓塊是將細粒物料壓製成形的操作。使細粒物料在巨大壓力下在模型、凹坑、孔道內壓製成形，成為具有一定形狀和尺寸的團塊或壓塊。

基本介紹

• 中文名：壓塊
• 外文名：briquetting
• 性質：將細粒物料壓制成形的操作
• 特點：可以添加黏合劑和潤滑劑

概念

將細顆粒物壓製成具有一定形狀個尺寸的塊狀物的製品的加工過程稱為壓塊。

壓塊的對象類型很多，有乾草、飼料等的農產品，也有橡膠顆粒、鋼屑等的工業產品。

壓塊的性能

壓塊最重要的性能是導電係數、孔隙度、彈形模量和機械強度。

導電係數表示粉末壓實程度和接觸表面的大小。接觸表面越大，粉末壓縮程度與顆粒表面純度越高、孔隙度越低、被壓制的粉末越粗糙、則壓塊的導電係數越高。氧化薄膜的存在對導電係數的降低有重要的影響，但氧化薄膜的不良影響隨著壓制壓力的增高而降低。

孔隙度主要取決予壓制壓力。所採用的壓力越高，刖孔隙度越低。孔隙度對壓塊的機械性能有直接的影響。

壓塊的彈性模量和緻密材斜的彈性模量不同。其差別在於壓塊的彈性模量主要是顆粒之間的接觸，而不取決於顆粒的內部狀態。

壓塊的結構對其彈性模量有很大韻影響。壓塊的彈性模量是局限在顆粒接觸部分的殘餘應力的函式，即：

式中：

——彈性模量與殘餘應力之間的比例係數

——壓制壓力

——常數，表示殘餘應力對於壓制應力比例的最小單位。

壓塊強度就是指壓塊在負荷作用下抵抗破壞的能力，它主要取決於孔隙度、顆粒形狀、顆粒大小和金屬顆粒的表面狀態。孔隙度越低，顆粒形狀越複雜，顆粒表面純度和粉末分散程度越高，則壓塊強度越高。

附加因素的影響

所壓制的粉末顆粒之間存在著空氣，在開始壓實階段，空氣的存在對壓實過程的阻礙並不顯著。隨著空氣的密集，開始引起壓實的困難。因此，在其真空中壓制粉末，可使粉末更易於壓實。
在壓制過程中，特別是在壓制複雜樹枝狀的粉末時，振動作用對於粉束的壓實也有積極作用。那些趨向於楔合和“團聚”的顆粒難以被壓實。採用振動方法可使“團聚”難以形成，從而改善其壓制過程。

不同類型粉末壓制過程的特性

壓制動力學的一半曲線如圖1。而適用於各種不同粉末的實際曲線，會有何種不同的形式。

圖1

按照金屬粉末壓制動力學曲線的特徵，可將其分為“單調的”和“跳躍的”兩種主要類型。
能產生塑性變形的粉末顆粒，按第一種類型曲線被壓實。這
些粉末的實例有：鐵、鎳、銅、錫、鉛和其它粉末(圖2)。這些粉末的特點是彈性後效隨著壓制壓力的改變而按比例地變化。

圖2

脆性粉末例如碳化物和硼化物粉末，按第二類型曲棧被壓實。在壓制過程中，壓實程度以及彈性後效發生突然變化。這種突然變化是由於脆性粉末和個別晶體內晶塊的脆性斷裂以及由此而產生的粉末比裹表面變化(增大)所引起的(圖3)。

圖3

木炭壓塊

木炭顆粒的性能

木炭顆粒的純度比木炭塊的純度低的多。木炭顆粒中不僅包括從地上揀的木炭、碎片、礦砂和泥土，還包括薪炭材的表層和樹皮。粉末狀木炭顆粒主要來自比正常木炭含灰量高的樹皮、小樹枝和葉子生產的木炭。許多這種不希望得到的灰渣可以通過篩選把它們與木炭顆粒分離開來，即設法使尺寸不足的材料從2—4mm的篩網中篩選出來。這樣的顆粒中雖然含有50%多的木炭(這要由它被玷污的程度決定)，不過，仍然難以利用它。同時保留在篩網上的材料大部分是木炭顆粒，它們經過錘磨作用後適合於壓塊。木炭顆粒不能像通常使用的簡單的木炭燃燒方法進行燃燒，因此一般情況下很難賣出。但如果木炭顆粒能夠被完全利用，那么木炭的總產量將升高10—20%。壓塊——即把木炭顆粒製成木炭塊——看來是一個明顯答案。不幸的是，到目前為止的經驗顯示，除非木炭塊的價格非常高和木炭顆粒能夠以很低或零成本獲得，否則，即使木炭顆粒壓塊的技術可行，但在經濟上通常令人失望。

壓塊技術

壓塊時需要將木炭顆粒與成形劑混合在一起，用衝壓機把它們壓成塊狀，然後再經過爐子的乾燥處理或者設法把水分蒸發掉，這樣木炭壓塊就會非常堅固，可以和通常的木炭塊一起放在同一裝置中燃燒。

總的來說，木炭是一種缺乏塑性的材料，因此它必須與粘結劑混合在一起才能形成壓塊。粘結劑最好能夠燃燒，雖然有效的低濃度非燃燒粘結劑也比較適用。澱粉通常雖然較貴，但它是更令人喜歡的粘結劑。假若其用量不超過15%，塑性較大的粘土也比較適合。從煤的蒸餾或木炭蒸餾罐中獲得的焦油和瀝青已經用來製作特殊目的的壓塊，但是它們在用來形成適當的壓塊之前，必須再進行一次炭化。它們具有良好的質量，但價格昂貴。

必須很好地設計壓塊設備，要求建造結實，能夠把木炭混合物充分地粘結在一起，經過處理或乾燥過程就可以裝卸。壓塊的產出必須由投人資本和設備的經營成本來決定是否合理。用於木炭顆粒的壓塊設備通常是昂貴的精密機械，產出水平較高。用磚製成的衝壓設備成本很低，但看來沒有一點商業利用價值。木炭具有極強的磨損作用，因此顆粒篩選、研磨、與粘結劑混合等所用的設備必須耐磨和進行很好的設計。

粘結劑有許多，但正如前面所講，澱粉是最普遍套用的有效粘結劑。大約4%一8%的澱粉和熱水調成漿糊就足夠了。首先，將顆粒乾燥和篩選。丟棄尺寸不足的顆粒，將留下的顆粒進行錘磨。把這種粉末與澱粉漿混合併加入壓塊設備中。然後將形成的壓塊放進大約80°C的固定溫度的爐子中乾燥。澱粉中的水分被蒸發後，就會將木炭顆粒粘結成壓塊，它可以像普通的木炭塊一樣裝卸和燃燒，但只能用於家庭的爐子和爐柵。顆粒壓塊一般不適用於工業中的高爐和化鐵爐，因為經過輕微地加熱，顆粒壓塊就容易破碎。要想生產冶金使用的木炭壓塊，必須具有足夠的抗壓強度，這種壓塊的生產需要用焦油或瀝青來粘結，並在木炭窯內進行炭化。對大多數國家來說，這種生產工業用的木炭壓塊的成本過於昂貴。

為生產更能令人接受的產品，可能要加入蠟、硝酸鈉等材料幫助木炭壓塊燃燒。為降低壓塊的成本，也可以使用粘土、二氧化矽等作為粘結劑，和木炭顆粒混合在一起。當然，這會降低壓塊的熱值，即使生產者宣稱改善了燃燒效率，但與消費者所付出的，它也僅僅是一種劣等品。但是經過精心製作的木炭壓塊是可接受的實用產品。木炭顆粒和粉末的實際缺乏及它們的均勻性對用於燒烤目的的消費者很有吸引力。它們一般在價格高的市場中幾乎以與木炭塊相同的費用被出售，並且其熱值與商業用的含水量為10%一15%的木炭基本相等。

已開發國家的木炭顆粒壓塊生產的成功率很高。美國南部以鋸末和樹皮的炭化為基礎的工業就是例子，他們使用多路迴轉膛式熔煉爐每天大約生產25—50t木炭顆粒，將其壓塊後，主要用於燒烤目的，在零售市場銷路不錯。同時，爐中的熱氣可以用來加熱電廠的蒸氣，因此這樣把廢鋸末和樹皮轉化為兩種有用的產品——電力和木炭壓塊，並且使空氣污染和廢物處理問題達到最小化。

木炭壓塊的經濟性

木炭壓塊的成本主要依賴於三個因素。將木炭顆粒運送到生產地點準備加工的成本、粘結劑的成本和資本成本。木炭顆粒通常幾乎沒有什麼價值，因此在評價木炭壓塊生產投資是否合理時，一般將其成本視為零。然而，這不太正確，因為木炭顆粒的運輸距離即使很近，也需要花費成本。如果壓塊所需的木炭顆粒要從別的生產經營主體處獲得，那么一旦木炭壓塊在市場上出現，木炭顆粒的購買價格就會穩定上升。澱粉是最適合的粘結劑，它是一種食品原料，其價格是未經處理的木炭塊的10多倍。因此生產木炭壓塊時，加入占總量4%一8%的澱粉是一項非常巨大的成本項目。

乾草壓塊

乾草經過粉碎、添加精料及其他礦物元素，然後壓製成草塊，以提高飼料的營養價值、採食量和消化率。草塊密度增加，便於貯藏、運輸和進入市場流通。

根據工作原理和結構，可把壓塊機分為柱塞式、環模式、平模式及纏繞式等。其中環模式壓塊機因其
攫取物料性能較好，所以目前使用較多。

目前，國內外牧草壓塊機種類、機型較多，現列舉如下幾種。

撿拾壓塊機

撿拾壓塊機屬於環模式，能在田間直接撿拾風乾的草條並壓製成草塊。一般由撿拾器、噴水裝置、輸
送裝置、切碎器、壓塊機構、草塊輸送裝置等組成。

壓製成的草塊大小為30mm×30mm×(100～150)mm，密度為700—850kg/m³。

乾草壓塊機

乾草壓塊機屬固定作業式壓塊機，可將乾草切成長3～5cm的碎段，再壓製成具有一定密度的草塊。該機適用於有電力源的打貯草站、飼料公司、飼草料加工場點等，尤其適於牧草原料產區就地加工使用。

移動式烘乾壓餅機

移動式烘乾壓餅機與有關機具配套作業，以新鮮牧草為原料，在機內烘乾制塊，能使牧草的養分損失減少到最低程度。該機是由高溫乾燥機、壓餅機、發動機、熱發生器和燃料箱等組成。制餅工藝流程是：先將鮮草切成2～5cm長的碎段，由帶活動底的接受槽、運送器等輸入乾燥滾筒，使水分由75%一85%降至2%一15%，乾燥後的草段直接進入壓餅機製成直徑55～65mm，厚約10mm的草餅。貯存時草餅含水量一般不超過12%，密度為300—450kg/m³。

制餅過程中，可以根據飼餵對象的需要，添加尿素、礦物質及各種添加劑。

纏繞式(卷扭)式壓塊機

纏繞式(卷扭)式壓塊機是將不經過切碎的牧草用纏繞方法，擰擠成圓柱形草棒，然後切斷成餅狀或塊狀。
壓塊設備的工藝流程為：秸稈、乾草等飼料餵入粉碎機，粉碎到適當的粒度，則由篩孔大小來控制。粉碎後的物料由風送至沙克龍，經沙克龍集料至緩衝倉，緩衝倉內物料由螺旋輸送機排至定量輸送機。由定量輸送機、化學劑添加裝置和精料添加裝置完成配料作業，主料由定量輸送機輸送，精料由精料裝置輸送，二者間的配比調節，是在機器開動後同時接取各自的輸送物料，使其重量達到配方要求而完成。配合後的物料進入連續混合機，同時加入適量的水和蒸汽，混合均勻後進人壓塊機壓成草塊，再通過傾斜輸送機將草塊提升到臥式冷卻器內，冷卻後進行包裝。