粉体的混合及造粒(精简版)

1、n定义：定义：混合是粉体工程的重要单元操作，通过机械混合是粉体工程的重要单元操作，通过机械的或流体的方法，使不同物理性质（如粒度、密度的或流体的方法，使不同物理性质（如粒度、密度等）和化学性质（如组成）的颗粒在宏观上分布均等）和化学性质（如组成）的颗粒在宏观上分布均匀的过程匀的过程，亦叫亦叫均化均化n对液体而言，即为搅拌对液体而言，即为搅拌n对塑性体而言，即为捏合对塑性体而言，即为捏合 7.1 粉体的混合粉体的混合均均 化化两种或两种以上的粉体（固固相）。两种或两种以上的粉体（固固相）。如水泥生料的预均化如水泥生料的预均化捏合捏合混练混练搅拌搅拌混合混合少量固体或液体在另一种液体中的均少量固体

2、或液体在另一种液体中的均匀分布（固液相）。匀分布（固液相）。如泥浆的搅拌如泥浆的搅拌对塑性体的均化。对塑性体的均化。如真空练泥如真空练泥目的与意义目的与意义 粉体混合过程的目的与意义是多种多样的，不同的场合及用粉体混合过程的目的与意义是多种多样的，不同的场合及用途各不相同：途各不相同： （1）在玻璃生产中在玻璃生产中，有两个混合过程，即配合料的粉体混合，有两个混合过程，即配合料的粉体混合和熔融玻璃的粘性流体的均化，以达到所要求的化学成分均匀；和熔融玻璃的粘性流体的均化，以达到所要求的化学成分均匀； （2）陶瓷原料陶瓷原料的均化是为固相反应创造条件，并获得均质的的均化是为固相反应创造条件，并获得

3、均质的制品；制品； （3）水泥工业原料水泥工业原料的预均化和半成品的均化，有利于化学反的预均化和半成品的均化，有利于化学反应和提高产品的质量均有较大的意义；应和提高产品的质量均有较大的意义； （4）绘画颜料和涂料绘画颜料和涂料用颜料的调制，合成树脂同颜料粉末用颜料的调制，合成树脂同颜料粉末的混合则是为了调色。的混合则是为了调色。均化均化得到均质得到均质的产品的产品物料物化物料物化性质的分性质的分布均匀布均匀提高制品的质量提高制品的质量1 1、均化过程、均化过程 均化前期均化前期：均化速度较快，均化速度较快，颗粒间迅速混合，并达到颗粒间迅速混合，并达到最佳混合状态；最佳混合状态； 均化后期均化后

4、期：均化速度慢，均化速度慢，随着混合的进行，反而向随着混合的进行，反而向反方向变化，效果恶化，反方向变化，效果恶化，一般不能再达到最初的最一般不能再达到最初的最佳混合状态。因此，对于佳混合状态。因此，对于不同的物料，掌握其最佳不同的物料，掌握其最佳混合时间是至关重要的。混合时间是至关重要的。7.1.1 粉体混合的理论基础粉体混合的理论基础混合混合偏析偏析动动态态平平衡衡偏析：偏析：因粉体间团聚及静电效应等原因，在粉体均化过程中因粉体间团聚及静电效应等原因，在粉体均化过程中产生逆均化的现象，称为偏析，也称产生逆均化的现象，称为偏析，也称反均化反均化。n偏析是物料的分离过程，若物料的特性差别较大，

5、如密度、偏析是物料的分离过程，若物料的特性差别较大，如密度、粒度或形状具有相当大的差别的物料，其偏析程度就大，故粒度或形状具有相当大的差别的物料，其偏析程度就大，故在某种情况下，对物料进行预处理，就可降低物料的偏析在某种情况下，对物料进行预处理，就可降低物料的偏析n在混合过程中，存在两个相反的过程：混合和偏析，一正一在混合过程中，存在两个相反的过程：混合和偏析，一正一反，反复进行，最终达到混合反，反复进行，最终达到混合-偏析的动态平衡，整个过程偏析的动态平衡，整个过程是两种作用共存的过程。是两种作用共存的过程。n实际的情况往往是混合质量先达到一最高值，然后又下降而实际的情况往往是混合质量先达到

6、一最高值，然后又下降而趋于平衡，平衡的建立基于一定的条件，适当改变条件可以趋于平衡，平衡的建立基于一定的条件，适当改变条件可以使平衡向着有利于均化的方向转化，从而改善混合操作使平衡向着有利于均化的方向转化，从而改善混合操作2、均化过程机理、均化过程机理 根据固体粒子在均化设备内的根据固体粒子在均化设备内的混合运动状态混合运动状态，其均化机理，其均化机理主要有如下三种：主要有如下三种：（1）移动混合）移动混合由于混合机工作表面对物料的相对运动，物料在外力作用下，由于混合机工作表面对物料的相对运动，物料在外力作用下，产生类似于流体的骚动，所有颗粒在混合机内由一处向另一处产生类似于流体的骚动，所有颗

7、粒在混合机内由一处向另一处作相对运动，位置发生了转移，产生了整体的流动。作相对运动，位置发生了转移，产生了整体的流动。（2）扩散混合）扩散混合将分离的颗粒（或单个颗粒）撒布在不断展现的新生料面上，将分离的颗粒（或单个颗粒）撒布在不断展现的新生料面上，如同一般扩散作用那样，颗粒在新生表面上作微弱的移动，使如同一般扩散作用那样，颗粒在新生表面上作微弱的移动，使各组分的颗粒在局部范围扩散，达到了均匀分布各组分的颗粒在局部范围扩散，达到了均匀分布（相邻粒子相（相邻粒子相互改变位置所引起的局部混合）互改变位置所引起的局部混合）（3）剪切混合）剪切混合 在物料团块（堆）内部，在物料团块（堆）内部，由于颗粒

8、间的互相滑移和冲撞作用由于颗粒间的互相滑移和冲撞作用形成了滑移面，形成了滑移面，就象薄层状流体相互混合和掺和就象薄层状流体相互混合和掺和，引起了局部，引起了局部混合混合n以上三种混合作用中，前两种是属于大规模随以上三种混合作用中，前两种是属于大规模随机移动，第三种是小规模随机移动，但各种物机移动，第三种是小规模随机移动，但各种物料在混合机进行混合时，以上三种机理均起作料在混合机进行混合时，以上三种机理均起作用，只不过以某一种机理起主导作用。用，只不过以某一种机理起主导作用。3、 混合状态混合状态 固体粒子的混合过程要比流体复杂得多，对固体粒子混合的固体粒子的混合过程要比流体复杂得多，对固体粒子

9、混合的研究水平，远不及流体的搅拌。因此，要详尽而准确地描绘出混研究水平，远不及流体的搅拌。因此，要详尽而准确地描绘出混和状态非常困难，在此以混合状态模型加以说明：和状态非常困难，在此以混合状态模型加以说明： （a）原始态）原始态（b）理想完全态）理想完全态（c）随机完全态）随机完全态混合状态混合状态应该认为，工业上的混合过程是一种应该认为，工业上的混合过程是一种“随机事件随机事件”，工业混合也，工业混合也称为称为“概率混合概率混合”，它所能达到的最佳程度称为，它所能达到的最佳程度称为“随机完全混随机完全混合合”。 黑白粒黑白粒子数量子数量各为各为504 4、均化效果评价、均化效果评价| 检验标

10、准检验标准：粉体混合物微观上不均粉体混合物微观上不均 质的程度质的程度( (以长度、面积或体积表示以长度、面积或体积表示) )F 单位混合长度：以长度表示单位混合长度：以长度表示F 由于粉体混合物为由于粉体混合物为物理混合物理混合，宏观，宏观 是均质，而微观却并不均质。是均质，而微观却并不均质。4、混合效果的评价、混合效果的评价n混合均匀性概念混合均匀性概念n在混合过程中，根据混合的目的，要求混合物中一种或几在混合过程中，根据混合的目的，要求混合物中一种或几种组分的浓度或其它物理性质的有一定的均匀性，为了评种组分的浓度或其它物理性质的有一定的均匀性，为了评价混合质量的好坏，提出了价混合质量的好

11、坏，提出了和和的概念的概念n在整个混合过程中，整个物料体积不断地被分割成大量在整个混合过程中，整个物料体积不断地被分割成大量局局部小区域部小区域，这些局区域的组分浓度，这些局区域的组分浓度高于或低于物料平均浓高于或低于物料平均浓度度Cm；在混合过程中，同时进行着高浓度组分区域和低浓；在混合过程中，同时进行着高浓度组分区域和低浓度组分区域之间的物质传递分配度组分区域之间的物质传递分配n在某一特定局部区域内，浓度在某一特定局部区域内，浓度C可视为定值；但对各个不可视为定值；但对各个不同的局部区域，同的局部区域，C又是一个变量，因此可用分离尺度和分又是一个变量，因此可用分离尺度和分离强度来说明混合的

12、完善程度离强度来说明混合的完善程度4、混合效果的评价、混合效果的评价n混合均匀性概念混合均匀性概念n分离尺度分离尺度是指上述各个局部小区域体积的平均值，是指上述各个局部小区域体积的平均值，从一个方面反映了混合物的均匀性，分离尺度愈从一个方面反映了混合物的均匀性，分离尺度愈大，表示混合的均匀性愈差大，表示混合的均匀性愈差n分离强度分离强度是指上述各局部区域内的浓度与整个混是指上述各局部区域内的浓度与整个混合物平均浓度之间的偏差，反应了混合均匀性的合物平均浓度之间的偏差，反应了混合均匀性的另一方面，混合的分离强度愈大，则表示混合的另一方面，混合的分离强度愈大，则表示混合的均匀性愈差。均匀性愈差。n

13、上述局部区域的大小是一个随机变量，要完全描述分离上述局部区域的大小是一个随机变量，要完全描述分离尺度，须知道这些局部区域体积的概率分布函数，局部尺度，须知道这些局部区域体积的概率分布函数，局部区域浓度偏差亦如此，因此用纯数学方法处理是有困难区域浓度偏差亦如此，因此用纯数学方法处理是有困难的，一般采用抽样检查的统计方法的，一般采用抽样检查的统计方法n故需规定一定的试样大小，并要试样的浓度值故需规定一定的试样大小，并要试样的浓度值C的平均的平均偏差值应小于某个规定的最大值，此最大偏差值称为偏差值应小于某个规定的最大值，此最大偏差值称为容容许偏差许偏差，而规定的取样大小，则称为，而规定的取样大小，则

14、称为检验尺度检验尺度，若混合，若混合物符合下列条件之一，则可认为混合是合格的：物符合下列条件之一，则可认为混合是合格的：n分离尺度小于检验尺度，且分离强度小于容许偏差分离尺度小于检验尺度，且分离强度小于容许偏差n分离尺度虽大于容许偏差，但分离尺度充分小于检验尺度，分离尺度虽大于容许偏差，但分离尺度充分小于检验尺度，足以补偿前者足以补偿前者n分离强度虽大于容许偏差，但分离尺度充分小于检验尺度，分离强度虽大于容许偏差，但分离尺度充分小于检验尺度，足以补偿前者足以补偿前者n这样，一定尺度的试样的浓度偏差平均值，可以这样，一定尺度的试样的浓度偏差平均值，可以作为混合物质量的鉴别标准作为混合物质量的鉴别

15、标准n衡量混合料的混合质量，通常是取若干试样地行衡量混合料的混合质量，通常是取若干试样地行分析测定，这些在任意点的随机取样中的某组分分析测定，这些在任意点的随机取样中的某组分的浓度值是一个随机变量，具有一定偶然性，但的浓度值是一个随机变量，具有一定偶然性，但从总体上遵循一定的统计规律从总体上遵循一定的统计规律4 4、均化效果的评价、均化效果的评价| 描述混合均匀度的特征数学量：描述混合均匀度的特征数学量： 合格率合格率 标准偏差标准偏差 离散度离散度 均匀度均匀度 混合指数混合指数 混合速度混合速度（1） 样品合格率样品合格率 合格率的实际含义是：若干个样品在规定质量标合格率的实际含义是：若干

16、个样品在规定质量标准上下限之内的百分率，即一定范围内的合格率。准上下限之内的百分率，即一定范围内的合格率。 举例：举例：样样 品品12345678910第第1组组99.593.894.090.293.586.294.090.398.985.4第第2组组94.193.992.593.590.294.890.589.591.589.9 若某一成份的合格含量为若某一成份的合格含量为9094之间，则上述两组样品的之间，则上述两组样品的合格率均为合格率均为60，样品平均值分别为，样品平均值分别为X192.58、 X292.03。如用合格率表征，两者结果相同，但实际上，第如用合格率表征，两者结果相同，但实

17、际上，第1组的波动幅度组的波动幅度大，其均化效果明显比第大，其均化效果明显比第2组差。组差。局限性：局限性：样品合格率样品合格率仅仅反映反映一定范围内样品一定范围内样品的波动情况，的波动情况，但并不但并不能完全反应全部样品的能完全反应全部样品的波动幅度波动幅度，更没有提供，更没有提供全部样品中各种波全部样品中各种波动幅度的分布动幅度的分布情况，情况，因此，需采用其他更为有效的评价方法。因此，需采用其他更为有效的评价方法。2、 标准偏差的含义及应用标准偏差的含义及应用 标准偏差又称标准离差或标准差，是数理统计学中一个数标准偏差又称标准离差或标准差，是数理统计学中一个数学概念。为正确理解和使用它，

18、先介绍相关的基本概念。学概念。为正确理解和使用它，先介绍相关的基本概念。（1）数据整理的基本概念）数据整理的基本概念 生产中，常遇到一堆数据，这些数据有两个特性：一是波生产中，常遇到一堆数据，这些数据有两个特性：一是波动；二是有一定的规律。为了要从这些波动的数据中，寻找出动；二是有一定的规律。为了要从这些波动的数据中，寻找出其规律性，需理解以下名词术语的定义：其规律性，需理解以下名词术语的定义：（a）总体和个体）总体和个体 数理统计所研究的对象的整体称为总体。总体内的一个单数理统计所研究的对象的整体称为总体。总体内的一个单元称为个体。总体代表整个对象，含有很多个体，甚至无穷多，元称为个体。总体

19、代表整个对象，含有很多个体，甚至无穷多，不可能一一考察。不可能一一考察。（b）样本）样本 总体的一部分叫做样本或样品。统计方法就是解决如何从样总体的一部分叫做样本或样品。统计方法就是解决如何从样本来分析总体的问题。本来分析总体的问题。 （2）样品均值、标准偏差和波动范围）样品均值、标准偏差和波动范围（a）样品均值）样品均值 抽出一个样本（一组样品），得到一批数据，每组数据的算抽出一个样本（一组样品），得到一批数据，每组数据的算术平均值称为术平均值称为“样品均值样品均值”，用，用X表示：表示： niiXn11X 标准偏差是用以表示数据波动幅度的一种方法，也称为均方标准偏差是用以表示数据波动幅度的

20、一种方法，也称为均方差根，其计算方法为：差根，其计算方法为：对有限次数的测定对有限次数的测定（b）标准偏差）标准偏差niiXXnS1211上例中：上例中：S14.68 S21.96 S的大小，反映了数据波动幅度的大小，其值越小，均化的大小，反映了数据波动幅度的大小，其值越小，均化效果越好。效果越好。混合状态模型混合状态模型 如图，将如图，将相同量的相同量的两组分的物料颗粒看做黑白两种立方体颗粒，两组分的物料颗粒看做黑白两种立方体颗粒，图图(a)为两种颗粒未混合时的状态，称为为两种颗粒未混合时的状态，称为经过充分混合后，如图经过充分混合后，如图(b)所示，理论上应该达到相异颗粒在四所示，理论上应

21、该达到相异颗粒在四周都相间排列的状态，这时两种颗粒的接触面积最大，这种状态周都相间排列的状态，这时两种颗粒的接触面积最大，这种状态称为称为。但这种绝对均匀的理想完全混合状态在。但这种绝对均匀的理想完全混合状态在工业生产中是不可能达到的工业生产中是不可能达到的实际混合的最佳状态如图实际混合的最佳状态如图(c)所示那样，是无序的不规则排列，所示那样，是无序的不规则排列，这时无论混合过程再进行多长时间，从混合料中任点随机取样，这时无论混合过程再进行多长时间，从混合料中任点随机取样，同种成分的浓度值应当是接近一致的，同种成分的浓度值应当是接近一致的， 这种过程称为随机混合，这种过程称为随机混合，它所能

22、达到的最佳状态称为它所能达到的最佳状态称为标准偏差标准偏差S S|S S小，表明数据大多集小，表明数据大多集中在均值附近，波动小中在均值附近，波动小| S S大，数据偏离大，数据偏离 均值较大，较分散均值较大，较分散 对于总体（对于总体（对无限次测试对无限次测试）而言，其标准偏差为：）而言，其标准偏差为：niiXn121为总体的数据均值为总体的数据均值 n 趋向于无限多个趋向于无限多个 当样本的观察数值很多时，样本就比较接近或代表了总体，当样本的观察数值很多时，样本就比较接近或代表了总体，S值与值与值近似相等。值近似相等。标准偏差的局限性标准偏差的局限性| 标准偏差值只反映某组分浓度的绝对波标

23、准偏差值只反映某组分浓度的绝对波动情况，并不能充分说明混合的程度动情况，并不能充分说明混合的程度| 未包括取样大小的影响未包括取样大小的影响| 用于用于组成量相差悬殊组成量相差悬殊的不同混合物时有的不同混合物时有 误差误差（c）波动范围（相对偏差）波动范围（相对偏差）利用标准偏差和算术平均值还不足以全面客观地反映混合质量，利用标准偏差和算术平均值还不足以全面客观地反映混合质量，需要这两种特征数联合使用来表征，为此，引入离散度作为衡量需要这两种特征数联合使用来表征，为此，引入离散度作为衡量一组测定值相对离散程度的特征量一组测定值相对离散程度的特征量离散度离散度R(不均匀度、变异系数不均匀度、变异

24、系数)：一组测量数据偏离平均值的大小一组测量数据偏离平均值的大小 其定义式为：其定义式为：%100XSR上例中：上例中：R15.01% R22.15% 波动范围反映了均化过程中样品的离散程度。而离散与集中波动范围反映了均化过程中样品的离散程度。而离散与集中互为相反，故其集中程度可用互为相反，故其集中程度可用均化度均化度表示：表示： RH%100n混合度（均匀度）（统计学原理）混合度（均匀度）（统计学原理）u两组分混合：设两组分混合：设A和和B两种组分组成混合物两种组分组成混合物完全混合：完全混合：从从N个地方抽取个地方抽取n个试样。若个试样。若n值小，即使是完全混合，各值小，即使是完全混合，各

25、试样的试样的A或或B的统计个数率还是不同的。对于完全混合物，统计上的理的统计个数率还是不同的。对于完全混合物，统计上的理论标准偏差（从二项式分布的颗粒群中，任意抽出论标准偏差（从二项式分布的颗粒群中，任意抽出n个试样），可由下个试样），可由下式确定：式确定： nPPAAr)1 ( 式中，式中，PA为为B的混合个数率。的混合个数率。一般地，一般地，n值越小，值越小，PA、PB差别越大；差别越大；n值越大，值越大，PA越接近越接近PB，当，当n，PAPB 实际混合：实际混合：对实际混合，抽取对实际混合，抽取N个试样，令实测试样得个试样，令实测试样得A的个数率为的个数率为xi，xi的平均值为的平均值

26、为x，则实际标准偏差为，则实际标准偏差为由此，可用下式定义混合度（或均匀度）由此，可用下式定义混合度（或均匀度）1)(12NxxSNiiNiiBBrxxnNPPSM12)() 1)(1 (当完全混合时，当完全混合时，M=1 u多组分混合：多组分混合：i组分的配比（个数分数）为组分的配比（个数分数）为Ei，取一份试样测得，取一份试样测得i组分的组分的个数分数为个数分数为Oi，定义，定义x2为为式中，式中， xex2为为x2的期望值，未混合时的的期望值，未混合时的x2用用x02表示表示EEO2)(222ex混合程度22022exex偏析指数：3、均化程度、均化程度 均化程度（又称均匀度）是衡量均化

27、质量的尺度。其表征均化程度（又称均匀度）是衡量均化质量的尺度。其表征指标除上述标准偏差和相对偏差外，近年来又提出了一些衡量指指标除上述标准偏差和相对偏差外，近年来又提出了一些衡量指标，现分述如下标，现分述如下: （1）均化效果）均化效果 均化效果是指均化过程前后标准偏差之比。即：均化效果是指均化过程前后标准偏差之比。即： 21BBSSe e：均化效果，以倍数表示；：均化效果，以倍数表示；SB1、SB2分别为均化前后物料的标准偏差分别为均化前后物料的标准偏差 均化效果指标主要用于水泥、化工等工业的原材料、燃料的均化效果指标主要用于水泥、化工等工业的原材料、燃料的预均化过程中。一般预均化堆场的均化

28、效果在预均化过程中。一般预均化堆场的均化效果在58，最高可达，最高可达10，以此来保证原料成分的均齐性。以此来保证原料成分的均齐性。 （2）均化指数）均化指数 前述标准偏差和相对偏差的衡量指标均未涉及样品的浓度前述标准偏差和相对偏差的衡量指标均未涉及样品的浓度和大小（如样品中的粒子数），而实际上，样品浓度和大小和大小（如样品中的粒子数），而实际上，样品浓度和大小对均化程度的测定与评价影响很大。为便于不同场合下的均对均化程度的测定与评价影响很大。为便于不同场合下的均化程度比较，又提出了均化指数的指标。均化指数定义为：化程度比较，又提出了均化指数的指标。均化指数定义为： 220220RSSSSMS

29、0：均化前某组成的标准偏差；：均化前某组成的标准偏差；SR：达到均化随机完全态时的标准偏差：达到均化随机完全态时的标准偏差。 M值为无因次量，值为无因次量，均化前，均化前，S=S0，M=0；达到随机完全态时，；达到随机完全态时，S=SR，M=1；则实际的均化过程；则实际的均化过程0M1。 M M缺点是对均化质量不敏感，即使是一很差的均化物，其标准缺点是对均化质量不敏感，即使是一很差的均化物，其标准偏差偏差S S接近于接近于S SR R，而不是接近于，而不是接近于S0，因此，均化指数，因此，均化指数M M的实际数值的实际数值处于处于0.751的范围内。的范围内。 当稍微作些混合时，当稍微作些混合

30、时，M M 1 1，无法表示混合的微量程度。，无法表示混合的微量程度。为了能反映混合的微量程度，且对混合物的进一步改为了能反映混合的微量程度，且对混合物的进一步改善较为敏感，将上式修改为：善较为敏感，将上式修改为：220220lnlnlnlnRSSSSM均化过程均化过程0M1 均化指数：均化指数：说明了均化质量从均化前的完全离散状态到最佳说明了均化质量从均化前的完全离散状态到最佳的随机完全混合状态的过程中实际已走了多远。的随机完全混合状态的过程中实际已走了多远。（3）均化速度）均化速度 欲使混合过程能够有效进行，要求标准方差欲使混合过程能够有效进行，要求标准方差S S2 2随均化时间随均化时间

31、t的增加而不断减小。的增加而不断减小。混合速度：混合速度：某瞬间某瞬间t t的方差的方差S S2 2与达到随机完与达到随机完全混合状态的方差全混合状态的方差S SR R2 2的接近程度。该动力学过程，可建立其的接近程度。该动力学过程，可建立其均化速度方程为：均化速度方程为： 222RSSdtdsdtds2 为均化速度，即标准方差的为均化速度，即标准方差的 减少速度减少速度；：为均化速度系数为均化速度系数 MtSSSSRR1lnln22022积积 分：分：或或teM1可假设：可假设：KSSR220则：则：22RtSKeS7.1.2 影响均化的因素影响均化的因素在混合操作中，粉体颗粒随机分布，受混

32、合机在混合操作中，粉体颗粒随机分布，受混合机作用，物料流动，引起性质不同的颗粒产生离作用，物料流动，引起性质不同的颗粒产生离析，因此，在任何混合操作中，粉体的混合与析，因此，在任何混合操作中，粉体的混合与偏析同时进行，一旦达到某一平衡状态，混合偏析同时进行，一旦达到某一平衡状态，混合程度也就确定了，如果继续操作，混合效果的程度也就确定了，如果继续操作，混合效果的改变也不明显改变也不明显n影响混合效果的因素甚为复杂，归纳起来主要影响混合效果的因素甚为复杂，归纳起来主要有下列几个方面：有下列几个方面：n物料的物理性质对混合的影响物料的物理性质对混合的影响物料颗粒所具有的形状、粒度及粒度分布、密度、

33、表面性质、休物料颗粒所具有的形状、粒度及粒度分布、密度、表面性质、休止角、流动性、含水量、粘结性等都会影响混合过程，物料颗粒止角、流动性、含水量、粘结性等都会影响混合过程，物料颗粒的粒度、密度、形状、粗糙度、休止角等物理性质的差异将会引的粒度、密度、形状、粗糙度、休止角等物理性质的差异将会引起分料，其中以混合料的粒度和密度差影响较大起分料，其中以混合料的粒度和密度差影响较大n堆积分料堆积分料：有粒度差（或密度差）的混合料，在倒泻堆积时就会产生：有粒度差（或密度差）的混合料，在倒泻堆积时就会产生分料，细（或密度小）颗粒集中在料堆中心部分，而粒度大（或密度分料，细（或密度小）颗粒集中在料堆中心部分

34、，而粒度大（或密度大）的颗粒则在其外围大）的颗粒则在其外围n振动分料振动分料：具有粒度差和密度差的薄料层在受到振动时，也会产生分：具有粒度差和密度差的薄料层在受到振动时，也会产生分料。即陷在小密度颗粒料层中的大密度粗颗粒，仍能上升到料层的表料。即陷在小密度颗粒料层中的大密度粗颗粒，仍能上升到料层的表面，产生分料面，产生分料n搅拌分料搅拌分料：采用液体搅拌的方式来强烈搅拌具有密度差的混合料，也：采用液体搅拌的方式来强烈搅拌具有密度差的混合料，也会出现分料，多数不能得到良好的混合效果，而对液体混合是成功的会出现分料，多数不能得到良好的混合效果，而对液体混合是成功的方法，对固体粉料不一定有效，甚至会

35、导致严重的反混合方法，对固体粉料不一定有效，甚至会导致严重的反混合n针对不同情况，需选取不同的防止分料措施，从混合作用看，对流混针对不同情况，需选取不同的防止分料措施，从混合作用看，对流混合最少分料，而扩散混合最有利于分料，因此对具有较大分料倾向的合最少分料，而扩散混合最有利于分料，因此对具有较大分料倾向的物料，应选用以对流混合为主的混合机物料，应选用以对流混合为主的混合机避免物料物性的不利影响避免物料物性的不利影响| 对流混合最少分料对流混合最少分料| 扩散混合有利于分料扩散混合有利于分料| 对具有较大分料倾向的物料，应选用以对对具有较大分料倾向的物料，应选用以对 流混合为主的混合机流混合为

36、主的混合机| 不同情况需选取不同的防止分料措施不同情况需选取不同的防止分料措施 避免物料物性的不利影响避免物料物性的不利影响| 运输中尽量减小振动和落差运输中尽量减小振动和落差| 工厂设计中应尽量缩短输送距离工厂设计中应尽量缩短输送距离| 配合料的贮存避免分料配合料的贮存避免分料 避免物料物性的不利影响避免物料物性的不利影响| 对对粒度差和密度差等因素粒度差和密度差等因素引起的分料：引起的分料：v 控制各组分粒度在工艺要求范围内控制各组分粒度在工艺要求范围内v 密度相近的物料粒度相近密度相近的物料粒度相近v 对密度差较大的物料，则使其颗粒的对密度差较大的物料，则使其颗粒的 质量相近，避免各组分

37、物料的分料质量相近，避免各组分物料的分料 避免物料物性的不利影响避免物料物性的不利影响| 对对粒度差较大的配合料粒度差较大的配合料的混合过程：的混合过程：v 混合质量先达最高值，经历过混合混合质量先达最高值，经历过混合 状态，又下降而趋于平衡状态，又下降而趋于平衡v 可利用过混合现象，优选混合时间可利用过混合现象，优选混合时间 以保证混合质量以保证混合质量避免物料物性的不利影响避免物料物性的不利影响| 加入少量水分加入少量水分( ( 4 4) )：防止分料防止分料| 在水中加入某些表面活性剂：水具有更在水中加入某些表面活性剂：水具有更 为良好的为良好的湿润性与渗透性湿润性与渗透性| 提高配料温

38、度提高配料温度(33(3335)35)：使更多水呈：使更多水呈 自由态自由态n混合机结构形式对混合的影响混合机结构形式对混合的影响混合机机身的形状和尺寸，所用的搅拌部件的几何形状、尺寸和间隙，结构材料混合机机身的形状和尺寸，所用的搅拌部件的几何形状、尺寸和间隙，结构材料及其表面加工质量，进料和卸料的设置形式等都会影响到混合过程及其表面加工质量，进料和卸料的设置形式等都会影响到混合过程设备的几何形状及尺寸影响物料颗料颗粒的流动方向和速度；向混合机加料的落设备的几何形状及尺寸影响物料颗料颗粒的流动方向和速度；向混合机加料的落料点位置和机件表面加工情况影响着颗粒在混合机内的运动料点位置和机件表面加工

39、情况影响着颗粒在混合机内的运动水平圆筒混合机的混合区局部的，而且依靠重力的径向混合是主要的，轴向混合水平圆筒混合机的混合区局部的，而且依靠重力的径向混合是主要的，轴向混合是次要的，因此采用长径比是次要的，因此采用长径比L/D1的鼓式混合机较有利于混合的鼓式混合机较有利于混合n操作条件对混合的影响操作条件对混合的影响操作条件包括：混合料内各组分的多少及其所占据混合机体积的比例；各组分进操作条件包括：混合料内各组分的多少及其所占据混合机体积的比例；各组分进入混合机的方法、顺序和速率；搅拌部件或混合机容器的旋转速度等入混合机的方法、顺序和速率；搅拌部件或混合机容器的旋转速度等n均化的方式和途径均化的

40、方式和途径包括机械均化与气力均化、均化装置子的结构、连续式均化或间歇式均化、堆料包括机械均化与气力均化、均化装置子的结构、连续式均化或间歇式均化、堆料与取料的方式等。与取料的方式等。离析离析 均化过程可认为是物料混合与离析的动态平衡过程，离析是均化过程可认为是物料混合与离析的动态平衡过程，离析是反均化，使均化效果恶化，在实际操作中应充分注意。反均化，使均化效果恶化，在实际操作中应充分注意。（1）离析机制）离析机制 粒子性质上的差异，在一定情况下引起粒子的非随机运动，粒子性质上的差异，在一定情况下引起粒子的非随机运动，造成具有某种特性的颗粒优先向混合设备的某些区域运动并填充，造成具有某种特性的颗

41、粒优先向混合设备的某些区域运动并填充，另一些粒子因运动迟缓而滞留在其他区域，使物料在混合设备另一些粒子因运动迟缓而滞留在其他区域，使物料在混合设备中产生分级现象中产生分级现象既离析。常见的既离析。常见的离析过程离析过程有：有：（a）堆料过程中离析）堆料过程中离析：粉料进入料仓，形成粒度（密度）离析；：粉料进入料仓，形成粒度（密度）离析；（b）振动引起离析）振动引起离析：物料层经多次振动后，粗颗粒由地层上升：物料层经多次振动后，粗颗粒由地层上升至表面层；至表面层；（c）剪切引起离析）剪切引起离析：因转动或搅拌等原因，使粉料在运动过程：因转动或搅拌等原因，使粉料在运动过程中内部产生速度梯度，层层间

42、有相对速度，小粒子有机会在层与中内部产生速度梯度，层层间有相对速度，小粒子有机会在层与层间运动而引起离析。层间运动而引起离析。（2）防止离析的措施）防止离析的措施（a）合理选择混合设备类型）合理选择混合设备类型（根据对混合物混合质量要求高低）（根据对混合物混合质量要求高低） 混合混合设备设备混合混合机理机理扩散、剪切扩散、剪切混合为主混合为主以对流混合以对流混合为主为主离析型离析型混合设备混合设备非离析型非离析型混合设备混合设备旋转圆筒旋转圆筒混合机混合机气力混合气力混合设备设备（b）合理布置生产工艺流程）合理布置生产工艺流程（缩短物料输送距离，防止在输送、（缩短物料输送距离，防止在输送、储存

43、及振动过程中产生离析）储存及振动过程中产生离析）（c）改进配料方案）改进配料方案（使混合料的物性相近）（使混合料的物性相近） （d）改进加料方法）改进加料方法（e）改进混合设备的操作）改进混合设备的操作装料方式对混合的影响装料方式对混合的影响a:a:局部的扩散混合；局部的扩散混合； b b：整体流动而混合：整体流动而混合装料比对混合的影响装料比对混合的影响|装料比：桨料体积与容器容积之比装料比：桨料体积与容器容积之比Q/V Q/V 装料比对混合的影响装料比对混合的影响|水平圆筒混合机：装料比水平圆筒混合机：装料比Q/VQ/V与混合速度系数的与混合速度系数的曲线有一个极大值，曲线有一个极大值，Q

44、/V = 30Q/V = 30 |V V式混合机和正立方体式混合机：式混合机和正立方体式混合机：Q/VQ/V可达可达5050|固定容器式混合机：固定容器式混合机：Q/VQ/V可达可达60607.1.3 粉体均化设备粉体均化设备均化设备的均化设备的分类方式分类方式： 操作方式操作方式 设备运行形式设备运行形式 工作原理工作原理 混合方式混合方式 混合物料混合物料1、按操作方式分、按操作方式分（间歇式与连续式）（间歇式与连续式） 间歇式：间歇式：是将几种配制好的一批物料投入均化设备后，经一是将几种配制好的一批物料投入均化设备后，经一段时间混合达到工艺要求时，再从设备中排出成为半成品。段时间混合达到

45、工艺要求时，再从设备中排出成为半成品。 连续式：连续式：几种配制好的物料，一边进入设备进行混合，一边几种配制好的物料，一边进入设备进行混合，一边排出，排出料已成为合格的半成品。排出，排出料已成为合格的半成品。 连续式均化设备连续式均化设备优点优点：1)1)系统紧凑，可减少混合料在输送及系统紧凑，可减少混合料在输送及中间储存过程中的离析现象；中间储存过程中的离析现象；2 2）设备紧凑，易获得较高的均化）设备紧凑，易获得较高的均化效果；效果；3 3）使工艺过程易实现自动化操作。）使工艺过程易实现自动化操作。 连续式均化设备连续式均化设备缺点缺点：1 1）参与混合的组分不宜过多；）参与混合的组分不宜

46、过多；2 2）微）微量组分不易计量准确；量组分不易计量准确；3 3）对工艺变化的适应性差；）对工艺变化的适应性差；4 4）投资大、）投资大、维修困难。维修困难。2、按工作原理分、按工作原理分 重力式旋转容器型重力式旋转容器型 特点：特点： 1 1）为间歇式操作；）为间歇式操作；2 2）装料比（）装料比（V V料料/V/V容容）较固定容器）较固定容器式小；式小；3 3）对流动性好且物性相近的物料，可得到较好的均化效）对流动性好且物性相近的物料，可得到较好的均化效果；果；4 4）可用于磨蚀性强的物料。）可用于磨蚀性强的物料。 缺点：缺点：1)1)加、卸料要求容器停在固定位置，需装定位机构；加、卸料

47、要求容器停在固定位置，需装定位机构；2 2）易产生粒度或密度离析。）易产生粒度或密度离析。 强制式固定容器型强制式固定容器型 在搅拌浆叶的强制作用下使物料混合，其混合速度较快，均在搅拌浆叶的强制作用下使物料混合，其混合速度较快，均化效果较好。化效果较好。 缺点：缺点：1 1）容器内部难清理；）容器内部难清理；2 2）搅拌部件磨损大。）搅拌部件磨损大。机械均化设备机械均化设备 1、 重力式均化设备重力式均化设备 物料在绕水平轴（个别也有倾斜的）转动的容器内进行均化。物料在绕水平轴（个别也有倾斜的）转动的容器内进行均化。按容器的外形而分为：圆筒式、鼓式、双锤式、按容器的外形而分为：圆筒式、鼓式、双

48、锤式、V式等。式等。 该类均化设备的混合作用力主要是重力，易使粒度差或密度该类均化设备的混合作用力主要是重力，易使粒度差或密度差较大的物料趋向偏析。为减少物料的结团倾向，某些重力式差较大的物料趋向偏析。为减少物料的结团倾向，某些重力式混合机（如混合机（如V式）内设又高速旋转的浆叶。式）内设又高速旋转的浆叶。2、强制式均化设备、强制式均化设备 强制式均化设备主要有浆叶式、强制式均化设备主要有浆叶式、QH式、艾立赫式、鼓式以及式、艾立赫式、鼓式以及预均化堆场（库）等。预均化堆场（库）等。3、按混合方式分、按混合方式分 有有机械混合机械混合与与气力混合气力混合两类两类 气力混合与机械混合相比有如下气

49、力混合与机械混合相比有如下优点优点： （1）气流能使粉料中各粒子得以分散，提高混合质量；）气流能使粉料中各粒子得以分散，提高混合质量； （2）气力混合装置可实现大型化，容积可达）气力混合装置可实现大型化，容积可达10000m3，而机，而机械械混合设备因受传动功率的限制，其容积在（混合设备因受传动功率的限制，其容积在（2060）m3； （3）功率消耗较低；）功率消耗较低； （4）结构简单、维修方便，运行费用低。）结构简单、维修方便，运行费用低。气力均化设备气力均化设备间歇式均化库是依靠压缩空气吹射粉间歇式均化库是依靠压缩空气吹射粉料，使粉料流态化，在强化充气的条件下料，使粉料流态化，在强化充气的

50、条件下产生涡流和剧烈的翻腾而起到均化作用的产生涡流和剧烈的翻腾而起到均化作用的设备。其结构如图。设备。其结构如图。粉状物料由加料口加入至一定床层高粉状物料由加料口加入至一定床层高度，后关闭加料口。通过流量调节阀调节度，后关闭加料口。通过流量调节阀调节流化气体的流量。如：流化气体的流量。如：A区大流量，区大流量，B/C / D区小流量，形成物料的循环运动；区小流量，形成物料的循环运动；一定时间工作后，一定时间工作后，B区大流量，区大流量，C/D/A区小流量，依次更换，达到物料均化的区小流量，依次更换，达到物料均化的目的。上逸空气经库顶收尘器处理后排目的。上逸空气经库顶收尘器处理后排出。出。塑性体

51、捏和设备塑性体捏和设备 工业生产中处理的塑性体工业生产中处理的塑性体( (可塑泥料可塑泥料) )是由固相是由固相( (粉体粉体) )、液相、液相( (多数多数为水为水) )和少量气相组成的和少量气相组成的弹性一塑性系统弹性一塑性系统。 塑性体的制备通常由泥浆经压滤机过滤脱水得到。因过滤工艺本塑性体的制备通常由泥浆经压滤机过滤脱水得到。因过滤工艺本身的原因，所得身的原因，所得泥饼中各组分的分布往往是不均匀的泥饼中各组分的分布往往是不均匀的。 例如：例如：中心附近的泥料比靠近过滤介质中心附近的泥料比靠近过滤介质( (滤布滤布) )处的泥料含水量高；处的泥料含水量高；瘠性料粒度较粗，较多地沉积在泥饼

52、下部等；此外在泥饼中还含瘠性料粒度较粗，较多地沉积在泥饼下部等；此外在泥饼中还含有有定数量的气泡。泥料中的这些缺陷，对后续的塑性成型和产品定数量的气泡。泥料中的这些缺陷，对后续的塑性成型和产品质量是十分有害的。质量是十分有害的。 为消除这些缺陷，需要对可塑泥料进行均化处理，使其各组分的为消除这些缺陷，需要对可塑泥料进行均化处理，使其各组分的分布趋于均匀，结构更为致密，泥料的可塑性和成型坯体的干燥强度分布趋于均匀，结构更为致密，泥料的可塑性和成型坯体的干燥强度都有提高。都有提高。 因此，捏和因此，捏和( (俗称练泥俗称练泥) )过程是塑性体制备的一个重要阶段。工业过程是塑性体制备的一个重要阶段。

53、工业上一般是采用真空练泥机来对泥料进行捏合处理的。上一般是采用真空练泥机来对泥料进行捏合处理的。 真空练泥机的结构与类型真空练泥机的结构与类型 1、真空练泥机机组、真空练泥机机组 由练泥部分、进出由练泥部分、进出料部分、抽真空系统料部分、抽真空系统及传动装置组成。及传动装置组成。2、真空练泥机类型、真空练泥机类型 主要分：单轴卧式主要分：单轴卧式真空练泥机及双层双真空练泥机及双层双轴卧式真空练泥机。轴卧式真空练泥机。其结构如图。其结构如图。 上层主要起加料、上层主要起加料、破碎、混合作用，为搅破碎、混合作用，为搅泥部分，上轴称为泥部分，上轴称为搅泥搅泥轴轴；下层主要起输送、；下层主要起输送、揉

54、练、挤压成形作用，揉练、挤压成形作用，为挤泥部分，下轴称为为挤泥部分，下轴称为挤泥轴挤泥轴。 变螺距螺旋称为变螺距螺旋称为挤挤压螺旋压螺旋，应产生足够大应产生足够大而均匀的推挤力，是影而均匀的推挤力，是影响练泥响练泥机机性能的最关键性能的最关键的工作部件，其最大直的工作部件，其最大直径径(mm)(mm)通常就作为真空通常就作为真空练泥机的规格尺寸。练泥机的规格尺寸。 机嘴处装上模具，可挤出成一定形状和尺寸的坯体，故真空机嘴处装上模具，可挤出成一定形状和尺寸的坯体，故真空练泥机又可兼作挤压成型机使用。练泥机又可兼作挤压成型机使用。真空练泥机的工作机理真空练泥机的工作机理1、工作过程、工作过程 喂

55、料喂料初练初练真空脱气真空脱气精练挤压精练挤压出出 料料2、泥料在机内的运动、泥料在机内的运动（1 1）输送流动：）输送流动：泥料沿轴鼓、螺旋叶面和筒体内壁所形成的螺旋槽作泥料沿轴鼓、螺旋叶面和筒体内壁所形成的螺旋槽作螺旋式前进运动，为泥料运动的主流，没有这个主流，练泥机也就不螺旋式前进运动，为泥料运动的主流，没有这个主流，练泥机也就不会出泥，泥料无法受挤压。形成该运动的是螺旋叶面对泥料的轴向分会出泥，泥料无法受挤压。形成该运动的是螺旋叶面对泥料的轴向分力，其结果是泥料得到输送与挤压。力，其结果是泥料得到输送与挤压。（2 2）横流：）横流：泥料在螺旋的周向分力和摩擦力作用下沿螺旋槽作翻转运泥料

56、在螺旋的周向分力和摩擦力作用下沿螺旋槽作翻转运动，这种运动使泥料受到剪切、混合相搅拌，也使泥料发热。它对总动，这种运动使泥料受到剪切、混合相搅拌，也使泥料发热。它对总的处理能力影响不大，但对能耗、泥料的处理能力影响不大，但对能耗、泥料质量有影响。质量有影响。（3 3）高压逆流：）高压逆流：方向和正向泥流相反，它是由于泥料在作正向流动时方向和正向泥流相反，它是由于泥料在作正向流动时有流阻存在，形成泥压，沿流道呈一定压力梯度，因而泥料有从高压有流阻存在，形成泥压，沿流道呈一定压力梯度，因而泥料有从高压处回流到低压处的趋势，并且沿流处回流到低压处的趋势，并且沿流道截面的速度分布极不道截面的速度分布极

57、不均匀。它会均匀。它会严重影响处理能力、能耗，使泥料受剪切作用并产生分层严重影响处理能力、能耗，使泥料受剪切作用并产生分层( (反均化反均化) )。（4 4）漏流：）漏流：漏流也是由于压力梯度的存在引起的漏流也是由于压力梯度的存在引起的，使泥料沿螺旋叶与使泥料沿螺旋叶与简体内壁简体内壁的径向间隙向低压处作轴向逆流。漏流严重时会极大的影响的径向间隙向低压处作轴向逆流。漏流严重时会极大的影响处理能力。处理能力。 泥料的横流泥料的横流泥料的漏流泥料的漏流7.2 粉体的造粒粉体的造粒n生产中的粒化又叫造粒，即：将小粒径生产中的粒化又叫造粒，即：将小粒径的粉体（浆料）加工成较大粒级颗粒的的粉体（浆料）加

58、工成较大粒级颗粒的过程过程n经造粒以后，得到的颗粒的形状尺寸较经造粒以后，得到的颗粒的形状尺寸较均匀，粒径约在几个厘米以下，最小可均匀，粒径约在几个厘米以下，最小可达几十个微米达几十个微米 n意义：意义：n保持混合物的均匀度，在贮存、输送、包装时不发保持混合物的均匀度，在贮存、输送、包装时不发生变化生变化n有利于改善物理化学反应的条件有利于改善物理化学反应的条件n便于计量及满足商业上的要求便于计量及满足商业上的要求n可以改善产品的性能，以提高技术经济效果可以改善产品的性能，以提高技术经济效果n可以提高物料的流动性可以提高物料的流动性n便于输送、贮存便于输送、贮存n造粒的方法按是否添加液体而分为

59、湿法造粒、干法造造粒的方法按是否添加液体而分为湿法造粒、干法造粒两大类，现又将熔融造粒作为第三类，其中以湿法粒两大类，现又将熔融造粒作为第三类，其中以湿法造粒为主造粒为主n按工艺过程可分为按工艺过程可分为凝聚造粒凝聚造粒，含少量液体的粉体，因液体表面张力作用而凝，含少量液体的粉体，因液体表面张力作用而凝聚，用搅拌、转动、振动或气流使干粉体流动，若再添加聚，用搅拌、转动、振动或气流使干粉体流动，若再添加适量的液体粘结剂，则可像滚雪球似的使制成的颗粒长大，适量的液体粘结剂，则可像滚雪球似的使制成的颗粒长大，粒大的大小可达数毫米至几十毫米，常用盘式成球机来凝粒大的大小可达数毫米至几十毫米，常用盘式成

60、球机来凝聚造粒聚造粒挤压造粒挤压造粒，是利用挤压机对加湿的粉体加压，并从设计的，是利用挤压机对加湿的粉体加压，并从设计的网板孔中挤出的造粒方法，可得网板孔中挤出的造粒方法，可得0.2mm至几十至几十mm的颗粒的颗粒7.2.1 粉体的造粒方法粉体的造粒方法压缩造粒压缩造粒，分在一定模型中压缩成片剂和在两个对辊间压缩，分在一定模型中压缩成片剂和在两个对辊间压缩成团块两种，可制得粒径均剂、表面光滑、密度大的颗粒两成团块两种，可制得粒径均剂、表面光滑、密度大的颗粒两种种破碎造粒破碎造粒，由辊轮压缩制成的碎片，再用回转叶片粉碎制得，由辊轮压缩制成的碎片，再用回转叶片粉碎制得细粒状的凝聚造粒粒子，有干法和