行業(yè)資訊

    2017年,世界人口估計為75億人。預計到2030年,這一數(shù)字將達到85億至89億(來源：UNO人口數(shù)據(jù)庫)。人類將面臨著巨大的挑戰(zhàn)。對于農(nóng)業(yè)來講,未來面臨的最大挑戰(zhàn)可能是找到足夠養(yǎng)活這么多人的方法。增加耕地數(shù)量是解決辦法之一,也是公眾討論的一個主要話題。而通過施肥及增加對農(nóng)作物的保護來提高農(nóng)作物產(chǎn)量則是另一個重要的解決辦法。

    在本文中,我們將集中討論對農(nóng)作物起到重要保護作用的農(nóng)藥制劑的生產(chǎn),尤其是其生產(chǎn)過程中的重要步驟之一：研磨。

生產(chǎn)工藝：

    農(nóng)藥生產(chǎn)商之所以要研發(fā)特定組分及劑型,其目的就是希望使活性成分在作物需要保護的適當時刻,以適當?shù)挠昧?有效減少對作物生長不利的因素(如害蟲、雜草或真菌……)。因此,植物保護劑本質上可以說是一種包含各種不同成分的混合物。這些成分基本可以概括為三大類別：配方中的活性成分；用于稀釋活性物質的填料,如粘土、滑石、高嶺土或二氧化硅；用于改善配方品質的助劑和添加劑(如穩(wěn)定劑、潤濕劑、防護劑、消泡劑等)。

    在農(nóng)藥生產(chǎn)工藝中,第一步是喂料及混合；第二步為研磨,通過如下展示的不同種類的研磨設備,將混合后的物料顆粒研磨、分散到目標細度,以達到應用要求。研磨過后,通過篩分工序,以防可能存在的過大顆粒。最后,加入無需研磨的助劑或填料,進行再次的分散混合。

    通過以上工序,我們獲得最終的產(chǎn)品：可濕性粉劑(WP),等待包裝。如果需要增加造粒這道工序,則獲得的最終產(chǎn)品稱為水分散粒劑(WG)。

圖1：農(nóng)藥制劑生產(chǎn)工藝流程
1:喂料罐；2:螺桿進料；3：預混機；4:氣流磨；5:風機,6:過濾器,7：批混機,8:成品罐

    農(nóng)藥顆粒要求為超細顆粒和窄的粒徑分布的原因：越細的活性成分顆粒,作用越有效,這意味著使用較少的量就可以達到相同的藥效。這是利于安全、環(huán)境和經(jīng)濟方面的因素：減少對處在噴灑區(qū)內人員的毒性影響；減少對環(huán)境的污染；減少配方中成本最高的活性成分的使用量,從而降低農(nóng)藥生產(chǎn)成本,增加利潤。

    窄的粒徑分布有利于簡化農(nóng)藥使用步驟：在作物上施用之前,將粉末分散在水中。顆粒更細,懸浮液就更穩(wěn)定,并且在操作過程中不會發(fā)生沉淀。在農(nóng)藥噴灑過程中,有效減少了大顆粒對噴灑系統(tǒng)的噴頭堵塞的問題。

圖2:經(jīng)CGS流化床氣流磨粉碎后,典型粒徑分布

    選擇合適的磨機至關重要,根據(jù)農(nóng)藥生產(chǎn)商要求的細度和規(guī)格,耐馳可提供不同的干法研磨技術。

Condux 機械磨:

圖3：帶分級機的CONDUX 680精細機械磨

    機械沖擊磨可用于軟至中等硬度物料的精細研磨。粒徑中值的典型細度范圍為20至500μm。圓周速度為25至150 m/s。耐馳還可以提供對向旋轉方式,速度高達250米/秒的另一種機型?？諝饬髁咳Q于轉子類型,從而確保溫度穩(wěn)定的研磨。轉子水平安裝,因為軸轉速很高,軸封采用了無接觸式迷宮式類型。
    機械沖擊磨可使用不同類型的研磨盤,適合兩種不同的研磨任務：定子(篩網(wǎng)或研磨軌道)相結合的結構,CONDUX磨機可進行預研磨。旋轉的轉子具有鼓風效果,產(chǎn)生較高的風量,從而降低研磨腔內的溫升,適用于溫度敏感物料。研磨后物料細度可小于100μm。
  配有研磨盤和分級輪相結合的結構,CONDUX磨機可生產(chǎn)標準細度在30um以下的農(nóng)藥粉體。該機器的設計簡單,只需一個馬達用于驅動研磨盤和分級輪的轉動。粒度上限可通過調整分級輪的高度來調節(jié)。研磨部件易于拆卸清洗,可快速切換兩種不同物料的研磨。

帶分級功能的機械磨CSM

    該類分級磨提供了在一個系統(tǒng)中同時實現(xiàn)研磨和分級兩種功能的可能性。CSM分級機是一種精細沖擊式分級機和導向輪分級機的組合。使用兩個獨立的馬達驅動,一個用于磨盤,另一個用于分級輪,CSM可以精確地調整分級輪轉速,從而獲得從d97=9μm到200μm的大范圍最終產(chǎn)品細度(見表1)。通過利用分級機葉輪的幾何形狀及分級輪與機頂蓋間的間隙氣封,確保研磨物料顆粒大小上限的精準控制,從而達到精細分級。

表1：分級磨的參考數(shù)據(jù)：

流化床氣流磨 CGS

圖4：流化床氣流磨CGS 50

    該氣流粉碎機適用于用于各種硬度的物料(軟至極硬)的超細粉碎。在研磨區(qū),顆粒受高速氣流帶動相互碰撞研磨,無額外研磨部件,動態(tài)分級機控制了最大粒徑。研磨室內噴嘴出口處的氣流速度可達500至600 m/s。因為在流化床中可以產(chǎn)生很高的研磨能量和沖擊速度,D50細度達到1至5μm成為可能(見表2)。

    由于這樣的結構特性,氣流磨具備一個非常吸引人的特點：在研磨過程中,研磨腔內不會有溫度升高。原因在于顆粒間相互碰撞時所產(chǎn)生熱量,被膨脹的壓縮氣體所產(chǎn)生降溫現(xiàn)象所抵消,這樣研磨室內的溫度保持一定,活性物質分子就不會被破壞。

    分級發(fā)生在CGS氣流磨的頂部,在一個與研磨區(qū)分離的獨立區(qū)域。特殊設計的ConVor分級輪可以分離出幾微米的大顆粒,從而實現(xiàn)狹窄的粒徑分布。分級輪轉速可通過變頻器進行簡便控制,這使得對CGS型氣流磨適用于研磨不同細度范圍的物料(見圖5)。

圖5：粒度分布隨分級機速度而變化,CGS 16流化床氣流粉碎機粉碎兩種除草劑

表2：流化床氣流磨CGS的參考數(shù)據(jù)：

    無論選擇何種研磨技術,都應該重視整個研磨系統(tǒng)的整體設計。下面我們將解釋兩個必須考慮的重要方面：粉塵爆炸風險的安全防護和防止物料交叉污染。

    研磨粉碎過程中,避免粉塵爆炸的防護措施：

    在大多數(shù)情況下,殺蟲劑都含有易發(fā)生粉塵爆炸的危險有機成分。有資質的實驗室會對完整配方進行分析,從而確定預防粉塵爆炸的安全值。這主要涉及最小點火能量、點火溫度和爆燃指數(shù)KSt值。根據(jù)該數(shù)據(jù),當超過限值時,研磨系統(tǒng)必須配備足夠的保護。一種好的防爆解決方案可通過加裝諸如防爆閥、泄爆片等防爆元件來實現(xiàn),這將有利于限定生產(chǎn)成本,簡化操作步驟。第二種解決方案是研磨工藝在惰性氣體保護下進行,同時控制氧含量。第三種解決方案是通過控制工廠的氧氣含量進行研磨。第四種解決方案是使用阻燃抑爆系統(tǒng),如在研磨系統(tǒng)中安裝合適的粉末滅火裝置。

    研磨設備及系統(tǒng)必須易于清潔：
    同一設備(或生產(chǎn)線)經(jīng)常被用于生產(chǎn)幾種配方完全不同的產(chǎn)品,可能還有相互作用的活性成分。在這種情況下,生產(chǎn)商必須特別注意的是在兩次生產(chǎn)活動之間必須清潔研磨系統(tǒng)。

    作為一家機械制造商,耐馳一直致力于設計研磨設備和系統(tǒng),機器具有很多方便客戶維護的設計?？梢酝耆蜷_安裝有分級輪組件的頂蓋設計,旋轉型的腔體外型及選位合適的維護門都可使用戶非常容易觸及到內部的部件。采用不銹鋼結構、精拋光,研磨機底部排放閥,因此可以用水清洗,非常簡便。

總結：

    目前,農(nóng)藥生產(chǎn)具有越來越重要的戰(zhàn)略意義。必須重新評估以更加重視環(huán)境所受限制,無論是在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中,還是在農(nóng)業(yè)作物上使用的過程中。然而,滿足世界人口需求仍然是個巨大的挑戰(zhàn)?；さ淖饔檬且宰詈玫姆绞缴a(chǎn)農(nóng)藥,這需要選擇最適合的研磨技術來實現(xiàn)。

    CONDUX機械磨非常適合粗磨和預磨。配有分級輪的機械磨,設計簡單,可以滿足最終產(chǎn)品需要的標準規(guī)范。如果需要獲得無超大顆粒的最佳粒徑分布,建議使用CSM型分級機。對于高質量農(nóng)藥的生產(chǎn),選擇流化床氣流磨CGS是最佳選擇,它具有更好的細度分布。具有最終產(chǎn)品不含過大顆粒,活性成分保存最佳等關鍵優(yōu)點。無論選擇何種工藝,研磨系統(tǒng)的設計都必須滿足具體的應用要求,主要是避免粉塵爆炸風險,以及對交叉污染的控制。