在有机肥、化工等行业，辊挤压造粒是常用的成型工艺，其中干法辊挤压造粒和湿法辊挤压造粒应用广泛。观察两种造粒方式生产出的颗粒，会发现它们的孔隙率存在明显差异，而这种差异的根源，与造粒过程中的机械能转化逻辑紧密相关。深入探究二者在机械能转化上的不同，有助于优化造粒工艺，提升产品质量。接下来，我们就来详细剖析其中的奥秘。

一、干法与湿法辊挤压造粒工艺概述

（一）干法辊挤压造粒

干法辊挤压造粒是将经过预处理、具有一定粒度和湿度的粉状物料，直接输送至对辊挤压造粒机中。物料在两个相对转动的压辊间受到强大的挤压力，颗粒之间相互靠近、变形，通过机械啮合和分子间作用力形成具有一定强度的颗粒。该工艺无需添加额外的粘结剂或溶剂，具有工艺流程短、能耗相对较低、环境污染小等优点，适用于一些本身具有较好粘结性的物料造粒。

（二）湿法辊挤压造粒

湿法辊挤压造粒则是先将物料与适量的粘结剂、溶剂（如水）混合制成具有良好可塑性的湿物料，再将湿物料输送至造粒机进行挤压成型。在挤压过程中，湿物料中的水分或溶剂起到润滑和粘结作用，有助于物料在压辊间流动和成型。成型后的湿颗粒需要经过干燥等后续处理工序，去除其中的水分或溶剂，才能得到最终产品。湿法造粒能够改善物料的成型性能，适用于粘结性较差的物料，可生产出形状规则、强度较高的颗粒，但工艺流程相对复杂，能耗和生产成本较高。

二、孔隙率差异表现及对产品性能的影响

（一）孔隙率差异表现

一般情况下，干法辊挤压造粒生产的颗粒孔隙率相对较高，颗粒内部存在较多不规则的孔隙和通道；而湿法辊挤压造粒的颗粒孔隙率较低，结构更为致密。这是因为干法造粒过程中，物料主要依靠自身的机械啮合和分子间作用力结合，在压辊挤压下，物料颗粒之间难以完全紧密填充，从而形成较多孔隙；湿法造粒时，粘结剂和溶剂的存在使物料具有更好的流动性和可塑性，在挤压过程中能够更充分地填充颗粒间的空隙，干燥后形成相对致密的结构。

（二）对产品性能的影响

孔隙率的差异直接影响着颗粒的多项性能。干法造粒的高孔隙率颗粒，比表面积较大，在化学反应或养分释放过程中，能够与外界介质更充分地接触，反应速度或养分释放速率较快，但颗粒强度相对较低，在储存和运输过程中容易破损；湿法造粒的低孔隙率颗粒，由于结构致密，具有较高的强度和耐磨性，便于储存和运输，但比表面积小，在一些需要快速反应或释放成分的应用场景中，可能无法满足要求 。

三、机械能转化逻辑剖析

（一）干法辊挤压造粒的机械能转化

在干法辊挤压造粒过程中，机械能主要来源于对辊挤压造粒机的动力系统，通过压辊的转动传递给物料。当物料进入压辊间隙时，受到逐渐增大的挤压力，物料颗粒发生弹性变形和塑性变形。一部分机械能用于克服物料颗粒间的摩擦力，使颗粒相互滑动、调整位置；一部分机械能用于破坏物料颗粒的原始结构，使其重新排列组合；还有一部分机械能则转化为颗粒内部的弹性势能和热能。由于物料中没有额外的粘结剂或溶剂来辅助颗粒的紧密结合，大量机械能消耗在颗粒间的相对运动和变形上，导致颗粒内部难以形成紧密结构，最终形成较高的孔隙率。

（二）湿法辊挤压造粒的机械能转化

湿法辊挤压造粒时，机械能同样由造粒机提供，但由于湿物料中粘结剂和溶剂的存在，机械能的转化过程有所不同。粘结剂和溶剂降低了物料的粘度和内摩擦力，使物料在压辊间更容易流动。在挤压过程中，机械能一方面用于推动湿物料在压辊间隙内流动，使其填充模具的成型孔；另一方面，用于使粘结剂在物料颗粒表面均匀分布，并促使颗粒之间通过粘结剂相互粘结。此时，机械能更多地用于颗粒的压实和粘结，而不是消耗在颗粒间的无效摩擦和变形上。在干燥过程中，随着水分或溶剂的蒸发，粘结剂固化，进一步强化了颗粒结构，使得颗粒内部空隙减少，形成低孔隙率的致密结构。

四、影响孔隙率与机械能转化的因素

（一）物料特性

物料的粒度、湿度、成分和粘结性等特性对孔隙率和机械能转化有重要影响。对于干法造粒，物料粒度越细，比表面积越大，颗粒间的接触点越多，在相同机械能作用下，越容易形成紧密结构，孔隙率可能降低；但物料过细会增加颗粒间的摩擦力，导致机械能消耗增加。物料湿度适中时，有利于颗粒间的结合，过高或过低的湿度都会影响机械能的有效转化和孔隙率。而在湿法造粒中，物料的粘结性决定了粘结剂的添加量，粘结性差的物料需要更多粘结剂，会影响机械能在物料流动和粘结过程中的分配，进而影响孔隙率 。

（二）设备参数

造粒机的压辊压力、转速、辊面形状等设备参数也会影响孔隙率和机械能转化。较大的压辊压力能够使物料更紧密地压实，无论是干法还是湿法造粒，都有助于降低孔隙率，但会增加机械能消耗；转速过快会使物料在压辊间停留时间过短，不利于机械能的充分转化和颗粒的紧密成型；辊面形状影响物料与压辊的接触面积和摩擦力，不同的辊面设计会导致机械能在物料上的作用方式不同，从而影响孔隙率。

（三）工艺条件

在湿法造粒中，粘结剂的种类、用量以及混合方式对孔隙率和机械能转化至关重要。选择合适的粘结剂能够在保证颗粒强度的同时，优化机械能的利用效率；粘结剂用量过多会增加成本，还可能影响颗粒的性能和孔隙率。混合方式决定了粘结剂在物料中的分散均匀性，不均匀的混合会导致机械能在物料中分配不均，影响颗粒的成型质量和孔隙率。

五、基于机械能转化优化孔隙率的策略

（一）干法造粒优化策略

针对干法造粒孔隙率较高的问题，可以通过优化物料预处理工艺，如调整物料粒度分布、控制湿度在合适范围，减少颗粒间的无效摩擦，提高机械能的有效利用率，促进颗粒间的紧密结合，降低孔隙率。同时，改进造粒机的辊面设计，增加辊面的粗糙度或特殊花纹，增强物料与压辊之间的摩擦力，使机械能更好地传递给物料，有助于颗粒的压实和成型 。

（二）湿法造粒优化策略

在湿法造粒中，合理选择粘结剂和优化粘结剂的使用工艺是关键。根据物料特性筛选粘结性能好、用量少的粘结剂，并通过改进混合设备和工艺，确保粘结剂在物料中均匀分散。此外，精确控制干燥过程中的温度、湿度和时间参数，使水分或溶剂均匀蒸发，避免因干燥不当导致颗粒内部产生空洞或裂纹，进一步优化颗粒的孔隙率和结构性能。

干法和湿法辊挤压造粒在孔隙率上的差异，本质上是由不同的机械能转化逻辑所决定。深入理解二者在机械能转化过程中的特点和影响因素，有助于根据产品需求，合理选择造粒工艺，并通过优化工艺参数和设备条件，实现对颗粒孔隙率的精准控制，生产出性能更优的产品，满足不同行业的应用需求。如果您对辊挤压造粒工艺还有其他疑问或想了解更多相关内容，欢迎随时交流探讨。