粉体工程 8

1、1第八章第八章 混合和造粒混合和造粒 281 混合的意义混合的意义 混合是指物料在外力混合是指物料在外力(重力及机械力等重力及机械力等)作作用下发生运动速度和方向的改变，使各用下发生运动速度和方向的改变，使各组分颗粒得以均匀分布的操作过程。组分颗粒得以均匀分布的操作过程。目的：为了使多种物相之间接触均匀，目的：为了使多种物相之间接触均匀，有利于固相反应的进行有利于固相反应的进行 382 混合原理混合原理 821 混合机理混合机理 物料的混合作用方式物料的混合作用方式 ：(1)扩散混合扩散混合 :颗粒小规模的随机移动颗粒小规模的随机移动分离的颗粒散布在不断展现的新生的料分离的颗粒散布在不断展现的

2、新生的料面上，并作微弱的移动面上，并作微弱的移动 ，使各组分颗粒，使各组分颗粒在局部范围内扩散，实现均匀分布在局部范围内扩散，实现均匀分布条件：颗粒分布在新出现的表面上，或条件：颗粒分布在新出现的表面上，或单个颗粒能增大内在的活动性。单个颗粒能增大内在的活动性。4(2)对流混合对流混合(或称移动混合或称移动混合)颗粒大规模随机移动颗粒大规模随机移动物料在外力作用下产生类似流体的运动，物料在外力作用下产生类似流体的运动，颗粒从物料的一处散批地移动到另一处，颗粒从物料的一处散批地移动到另一处，所有颗粒在混合设备中整体混合。所有颗粒在混合设备中整体混合。5(3)剪切混合剪切混合在物料团块内部，由于颗

3、粒间的互相滑在物料团块内部，由于颗粒间的互相滑移，如同薄层状流体运动那样，形成滑移，如同薄层状流体运动那样，形成滑移面，引起局部混合。移面，引起局部混合。6表81 各类混合机的混合作用 混合机类型对流混合扩散混合剪切混合重力式（容器旋转）大中小强制式（容器固定）大中中气力式大小小7图81 混合状态模型 a完全离散状态 b理想完全混合状态 c随机完全混合状态88 83 3 混合效果的评价混合效果的评价 评价指标：标准偏差、混合度、均匀度和混合指数9831 样品的合格率样品的合格率 合格率：物料中若干个样品在规定质量标准上下限之内的百分率，即在一定范围内的合格率。10表82 样品化验结果 两组样品

4、，要求某一成分的含量在两组样品，要求某一成分的含量在9090一一9494之间之间 ，1：平均值：平均值：92925858 ，2：平均值：平均值：92920404 样品12345678910一组99.593.894.090.293.586.29490.398.985.4二组94.193.992.593.590.294.890.589.591.589.911不足之处虽然在一定范围内反映了样品的波动情况但不能反映全部样品的波动幅度更没有反映全部样品中各种波动幅度的分布 128 83 32 2 标准偏差标准偏差 13标准偏差标准偏差(2)(2)14比较标准偏差小：表明测定数据大多数集中在平均值附近，波

5、动小。反之，则波动大，较分散。 若S1及S2分别表示混合前后的物料的标准偏差。均化效果M1值越大，表示均化效果越好。158 83 33 3 离散度和均匀度离散度和均匀度标准偏差值反映出某组分浓度的绝对波动，不能充分说明混合的程度如何。 离散度：标准偏差与平均值的比值%100XSCv均匀度：一组测定值接近平均值的程度： Hs1-Cv 168 83 34 4 混合指数混合指数 混合指数混合指数M M，用来表征混合质量从混合前，用来表征混合质量从混合前的完全离散状态到最佳的随机完全混合的完全离散状态到最佳的随机完全混合状态的进程。状态的进程。 rSSSSM202202rSSSSMlnlnlnln00

6、未混合时，未混合时，M M0 0；达到随机完全混合状态时，达到随机完全混合状态时，M M1.1.实际的随机混合为实际的随机混合为l lM M0 0。 178 84 4 混合过程混合过程 混合初期()为标准偏差1nS值沿曲线下降部分，S值沿直线减少的阶段()，在某一有效时间ts处S值达到最小值。在此之后()，达到动态平衡，也即达到随机完全混合状态。18198 85 5 混合速度混合速度 用某瞬间t的方差S2与达到随机完全混合状态的方差S2r的接近程度来表示混合速度， trKeSS)(22KSSr)(202208 84 4 影响混合的因素影响混合的因素 物料的物理性质混合机的结构形式操作条件三个方

7、面。 218 84 41 1 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 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 粒度，膜、密度、形状、粗糙度、休止角等物理性质的差异将会引起分料 粒度和密度差影响较大 22偏析现象(a)堆积偏析 ： 粗料在外，细料在内(b)振动偏析 ： 粗料向上，细料向下(c)搅拌偏析 ：液相搅拌混合有粒度差的物料 23防止偏析措施 从混合作用来看，对流混合最少分料，从混合作用来看，对流混合最少分料，而扩散混合则最有利于分料而扩散混合则最有利于分料 运输中应尽量减小振动和落差运输中应尽量减小振动和落差在工厂设计中，要尽

8、量缩短输送距离在工厂设计中，要尽量缩短输送距离配合料的贮存也应力求避免分料。配合料的贮存也应力求避免分料。 248 84 42 2 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、所用搅拌部混合机机身的形状和尺寸、所用搅拌部件的几何形状和尺寸、结构材料及其表件的几何形状和尺寸、结构材料及其表面加工质量、进料和卸料的设置形式等面加工质量、进料和卸料的设置形式等都会影响到混合过程都会影响到混合过程 水平圆筒混合机采用长径比水平圆筒混合机采用长径比L/DL/Dl l的鼓的鼓式混合机较有利于混合式混合机较有利于混合 258 84 43 3 操作条件对混合的影晌操作条件对混

9、合的影晌 操作条件：操作条件：混合料内各组分的多少及其所占据混合混合料内各组分的多少及其所占据混合机体积的比率机体积的比率各组分进入混合机的方法、顺序和速率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搅拌部件或混合机容器的旋转速度26a混合机旋转速度对混合的影响 物料在容器内受重力、惯性离心力、摩擦力作用产生流动而混合。 27b装料方式对混合的影响 两种装料方式所用的时间相差很大 28c装料比对混合的影响 最佳最佳装料比装料比( (即装料体积与容器容积之比即装料体积与容器容积之比) )Q QV V 水平圆筒混合机水平圆筒混合机 ：30V V式混合机和正立方体式混合机式混合机

10、和正立方体式混合机 ：50固定容器式混合机固定容器式混合机 ：6029d最佳混合时间 循环对流的流量q(m2s) ,s-螺旋的螺距 ；D1，D2分别为内外螺旋的直径m， n螺旋转速，r/min；螺旋埋入粉料中的部分占整个螺旋的百分数 60)(41222snDDq30循环周期与最佳混合时间循环周期与最佳混合时间qQT Tt20318 85 5 混合设备混合设备 a a按操作方式来分：按操作方式来分：间歇式和连续式两间歇式和连续式两类类 连续式优点：紧靠下一工序，大大减少连续式优点：紧靠下一工序，大大减少分料现象；设备紧凑，且易于获得较高分料现象；设备紧凑，且易于获得较高的均匀度；可使整个生产过程

11、实现连续的均匀度；可使整个生产过程实现连续化、自动化，减少环境污染以及提高处化、自动化，减少环境污染以及提高处理水平。理水平。32 参于混合的物料组分不宜过多；微量组参于混合的物料组分不宜过多；微量组分物料的加料，不易计量精确；对工艺分物料的加料，不易计量精确；对工艺过程的变化，适应性较差；设备价格较过程的变化，适应性较差；设备价格较高，维修不便。高，维修不便。 33b按设备运转形式来分回转容器式和固定容器式两类回转容器式和固定容器式两类回转容器式：回转容器式：间歇操作；装料小；间歇操作；装料小；一定条件下，一定条件下，可得可得到较好的均匀度，到较好的均匀度，V V式的混合均匀度较高；容器内部

12、容式的混合均匀度较高；容器内部容易清扫；可用于磨蚀性强的物料混合，多用于品种多易清扫；可用于磨蚀性强的物料混合，多用于品种多而批量较小的生产中。而批量较小的生产中。缺点：缺点：混合机的加料和卸料，都要求容器停止在固定混合机的加料和卸料，都要求容器停止在固定的位置上，故需加装定位机构；加卸料时容易产生粉的位置上，故需加装定位机构；加卸料时容易产生粉尘，需要采取防尘措施。尘，需要采取防尘措施。 34固定容器式固定容器式搅拌桨叶使物料循环对流和剪切位移而达到均匀混合，混合速度高，较满意的混合均匀度；可加水，防止粉尘飞扬和分料。缺点是：容器内部较难清理；搅拌部件磨损较大。35LDH 犁刀混合机混合机3

13、6LDH型混合机型混合机它主要由传动机系统、卧式筒体，犁刀、飞刀组四部它主要由传动机系统、卧式筒体，犁刀、飞刀组四部分组成。分组成。混合时机内物料在犁刀的作用下，一方面沿筒体内壁混合时机内物料在犁刀的作用下，一方面沿筒体内壁作用向和径向流动，另一方面物料又沿犁刀两侧面的作用向和径向流动，另一方面物料又沿犁刀两侧面的法线方向飞溅，当物料流径飞刀时，被高速旋转的飞法线方向飞溅，当物料流径飞刀时，被高速旋转的飞刀强烈抛散，在犁刀和飞刀的复合作用下，使用物料刀强烈抛散，在犁刀和飞刀的复合作用下，使用物料不断的对流、扩散、翻动，从而在极短时间内达到均不断的对流、扩散、翻动，从而在极短时间内达到均的混合结

14、构特点特别适合加液混合和造湿粒，的混合结构特点特别适合加液混合和造湿粒，粒径在粒径在0.3-3mm之间之间 37c按工作原理来分 重力式和强制式重力式和强制式 重力式：重力式：圆筒式、鼓式、立方体式、双锥式和圆筒式、鼓式、立方体式、双锥式和V V式等式等 易使粒度差或密度差较大的物料趋向分料易使粒度差或密度差较大的物料趋向分料 强制式：强制式：水平轴的水平轴的( (桨叶式、带式等桨叶式、带式等) )；垂直轴；垂直轴的的( (即盘式：定盘式和动盘式即盘式：定盘式和动盘式) )；斜轴的；斜轴的( (即螺即螺旋叶片式旋叶片式) )等等 38d按混合方式来分 机械混合机和气力混合设备 e.按混合与分料

15、机理来分 有分料型混合机和非分料型混合机两类 f.按混合物料来分 混合机和搅拌机 39图图8 88 8 各类混合机示意图各类混合机示意图 40V型粉末混合机混合筒结构独特、合功效高、无死角、混合均匀 装出料、清洗、更换品种简单方便 能根据用户的要求配套强制搅拌器V型混合机是由两个圆筒成V型焊接起来的容器组成，容器的形状相对与轴是非对称的。由于回转运动，粉体粒在倾斜圆筒中，连续的反复交替、分割、合并；物料随机地从一区传递到另一区，同时粉粒体粒子间产生滑移，进行空间多次叠加，粒子不断分布在新产生的表面上，这样反复进行剪切、扩散运动，从而达到混合目的。41DSH系列双系列双/三螺旋锥形三螺旋锥形本系列标准机型为非对称悬臂双螺旋混合，由螺旋自转和螺臂公转对物料产生对流、剪切、扩散作用，达到混合目的。应用化工、医药、农药、染料、石油、冶金、建材等粉体与粉体（固固），粉体与液体（固液），液体与液体（液液）的混合、反应、干燥、冷却。42WZ系列无重力双轴浆叶系列无重力双轴浆叶混合精度高、速度快、能耗低、可密封操作 气动、手动出料方式 筒盖上可布置雾化装置以实现固液混合 大开门卸料型出料干净，无残留。43 44LDH系列犁刀式混合时间短