复合矿渣粘结剂固化超细尾矿充填体的流变行为与宏观流动性多尺度研究

针对搅拌过滤干燥器(AFDs)中非期望团聚现象机理不清的问题，研究人员通过借鉴湿法制粒理论，提出由松散团聚体形成、聚结固化和液桥固化三阶段构成的新机制，建立了可预测团聚行为的框架模型，为制药工业中活性药物成分(API)干燥工艺优化提供理论支撑。

　　

在制药工业中，活性药物成分(API)的干燥工序犹如交响乐的终章，其质量直接影响最终产品的性能。然而作为关键设备的搅拌过滤干燥器(AFDs)却存在一个顽固难题——非期望团聚现象。这种现象会导致产品粒径超标、延长生产周期，甚至损坏设备，每年给制药企业带来数百万美元的损失。尽管AFDs凭借集成过滤干燥功能、提高传质效率等优势取代传统干燥设备，但学界对其团聚机制的认识仍停留在经验层面，严重制约工艺优化与放大生产。

英国EPSRC未来连续制造与先进结晶研究中心(EPSRC Future Continuous Manufacturing and Advanced Crystallisation Research Hub)的研究团队Suruthi Gnanenthiran等在《Powder Technology》发表重要研究，创新性地将湿法制粒理论引入AFDs团聚分析。通过系统考察物料特性与工艺参数，首次提出由松散团聚体形成、聚结固化与液桥固化三阶段构成的动力学机制，填补了该领域机理模型的空白。

研究采用多尺度分析方法，结合工业级AFDs设备参数与离散元模拟技术，重点监测了搅拌速度、温度梯度、溶剂残留量等关键变量对团聚过程的影响。通过对比湿法制粒的成熟模型，建立了适用于AFDs的团聚预测框架。

Construction of agitated filter dryers
研究表明AFDs的加热搅拌器贡献45%总热能输入，其可调节转速设计既能促进传热又可能诱发团聚。设备结构参数与操作条件的精确匹配是控制团聚的关键。

Parameters affecting agglomeration in agitated filter dryers
通过石川图分析发现，过滤阶段的溶剂分布不均与干燥阶段的剪切力场交互作用是主要诱因。当搅拌产生的剪切应力超过液桥强度阈值时，会触发颗粒的不可逆聚结。

Computational modelling of agitated filter dryers
现有模型多关注传热而忽视团聚现象。研究指出离散元模型(DEM)耦合液桥力算法能更准确模拟团聚动力学，这为数字化工艺开发提供了新工具。

Conclusions and future outlook
该研究突破了传统经验优化的局限，提出的三阶段机制为AFDs工艺设计提供了理论基石。特别在低沸点溶剂去除和热敏感API干燥等场景中，该成果能显著降低产品报废率。未来通过集成在线粒径监测与自适应控制算法，有望实现零缺陷连续制造。这项由Christopher Hewitt、James Litster等专家共同完成的工作，不仅推动了制药装备的理论创新，其机理研究方法还可拓展至食品、化工等领域的粉体处理工艺优化。