粉體的混合與造粒精簡(jiǎn)

粉體的混合與造粒精簡(jiǎn)第1頁(yè)/共86頁(yè)均化兩種或兩種以上的粉體（固固相）。如水泥生料的預(yù)均化捏合混練攪拌混合少量固體或液體在另一種液體中的均勻分布（固液相）。如泥漿的攪拌對(duì)塑性體的均化。如真空練泥第2頁(yè)/共86頁(yè)目的與意義粉體混合過(guò)程的目的與意義是多種多樣的，不同的場(chǎng)合及用途各不相同：（1）在玻璃生產(chǎn)中，有兩個(gè)混合過(guò)程，即配合料的粉體混合和熔融玻璃的粘性流體的均化，以達(dá)到所要求的化學(xué)成分均勻；（2）陶瓷原料的均化是為固相反應(yīng)創(chuàng)造條件，并獲得均質(zhì)的制品；（3）水泥工業(yè)原料的預(yù)均化和半成品的均化，有利于化學(xué)反應(yīng)和提高產(chǎn)品的質(zhì)量均有較大的意義；（4）繪畫(huà)顏料和涂料用顏料的調(diào)制，合成樹(shù)脂同顏料粉末的混合則是為了調(diào)色。第3頁(yè)/共86頁(yè)均化得到均質(zhì)的產(chǎn)品物料物化性質(zhì)的分布均勻提高制品的質(zhì)量第4頁(yè)/共86頁(yè)1、均化過(guò)程

均化前期：均化速度較快，顆粒間迅速混合，并達(dá)到最佳混合狀態(tài)；

均化后期：均化速度慢， 隨著混合的進(jìn)行，反而向反方向變化，效果惡化，一般不能再達(dá)到最初的最佳混合狀態(tài)。因此，對(duì)于不同的物料，掌握其最佳混合時(shí)間是至關(guān)重要的。7.1.1粉體混合的理論基礎(chǔ)混合偏析動(dòng)態(tài)平衡第5頁(yè)/共86頁(yè)偏析：因粉體間團(tuán)聚及靜電效應(yīng)等原因，在粉體均化過(guò)程中產(chǎn)生逆均化的現(xiàn)象，稱(chēng)為偏析，也稱(chēng)反均化。偏析是物料的分離過(guò)程，若物料的特性差別較大，如密度、粒度或形狀具有相當(dāng)大的差別的物料，其偏析程度就大，故在某種情況下，對(duì)物料進(jìn)行預(yù)處理，就可降低物料的偏析在混合過(guò)程中，存在兩個(gè)相反的過(guò)程：混合和偏析，一正一反，反復(fù)進(jìn)行，最終達(dá)到混合-偏析的動(dòng)態(tài)平衡，整個(gè)過(guò)程是兩種作用共存的過(guò)程。實(shí)際的情況往往是混合質(zhì)量先達(dá)到一最高值，然后又下降而趨于平衡，平衡的建立基于一定的條件，適當(dāng)改變條件可以使平衡向著有利于均化的方向轉(zhuǎn)化，從而改善混合操作第6頁(yè)/共86頁(yè)2、均化過(guò)程機(jī)理

根據(jù)固體粒子在均化設(shè)備內(nèi)的混合運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其均化機(jī)理主要有如下三種：（1）移動(dòng)混合 由于混合機(jī)工作表面對(duì)物料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，物料在外力作用下，產(chǎn)生類(lèi)似于流體的騷動(dòng)，所有顆粒在混合機(jī)內(nèi)由一處向另一處作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，位置發(fā)生了轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生了整體的流動(dòng)。（2）擴(kuò)散混合 將分離的顆粒（或單個(gè)顆粒）撒布在不斷展現(xiàn)的新生料面上，如同一般擴(kuò)散作用那樣，顆粒在新生表面上作微弱的移動(dòng)，使各組分的顆粒在局部范圍擴(kuò)散，達(dá)到了均勻分布（相鄰粒子相互改變位置所引起的局部混合）（3）剪切混合在物料團(tuán)塊（堆）內(nèi)部，由于顆粒間的互相滑移和沖撞作用形成了滑移面，就象薄層狀流體相互混合和摻和，引起了局部混合第7頁(yè)/共86頁(yè)以上三種混合作用中，前兩種是屬于大規(guī)模隨機(jī)移動(dòng)，第三種是小規(guī)模隨機(jī)移動(dòng)，但各種物料在混合機(jī)進(jìn)行混合時(shí)，以上三種機(jī)理均起作用，只不過(guò)以某一種機(jī)理起主導(dǎo)作用。第8頁(yè)/共86頁(yè)3、混合狀態(tài)固體粒子的混合過(guò)程要比流體復(fù)雜得多，對(duì)固體粒子混合的研究水平，遠(yuǎn)不及流體的攪拌。因此，要詳盡而準(zhǔn)確地描繪出混和狀態(tài)非常困難，在此以混合狀態(tài)模型加以說(shuō)明：

（a）原始態(tài)（b）理想完全態(tài)（c）隨機(jī)完全態(tài)混合狀態(tài)應(yīng)該認(rèn)為，工業(yè)上的混合過(guò)程是一種“隨機(jī)事件”，工業(yè)混合也稱(chēng)為“概率混合”，它所能達(dá)到的最佳程度稱(chēng)為“隨機(jī)完全混合”。

黑白粒子數(shù)量各為50第9頁(yè)/共86頁(yè)4、均化效果評(píng)價(jià)

檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：粉體混合物微觀(guān)上不均質(zhì)的程度(以長(zhǎng)度、面積或體積表示)

單位混合長(zhǎng)度：以長(zhǎng)度表示由于粉體混合物為物理混合，宏觀(guān)是均質(zhì)，而微觀(guān)卻并不均質(zhì)。第10頁(yè)/共86頁(yè)4、混合效果的評(píng)價(jià)混合均勻性概念在混合過(guò)程中，根據(jù)混合的目的，要求混合物中一種或幾種組分的濃度或其它物理性質(zhì)的有一定的均勻性，為了評(píng)價(jià)混合質(zhì)量的好壞，提出了分離尺度和分離強(qiáng)度的概念在整個(gè)混合過(guò)程中，整個(gè)物料體積不斷地被分割成大量局部小區(qū)域，這些局區(qū)域的組分濃度高于或低于物料平均濃度Cm；在混合過(guò)程中，同時(shí)進(jìn)行著高濃度組分區(qū)域和低濃度組分區(qū)域之間的物質(zhì)傳遞分配在某一特定局部區(qū)域內(nèi)，濃度C可視為定值；但對(duì)各個(gè)不同的局部區(qū)域，C又是一個(gè)變量，因此可用分離尺度和分離強(qiáng)度來(lái)說(shuō)明混合的完善程度第11頁(yè)/共86頁(yè)4、混合效果的評(píng)價(jià)混合均勻性概念分離尺度是指上述各個(gè)局部小區(qū)域體積的平均值，從一個(gè)方面反映了混合物的均勻性，分離尺度愈大，表示混合的均勻性愈差分離強(qiáng)度是指上述各局部區(qū)域內(nèi)的濃度與整個(gè)混合物平均濃度之間的偏差，反應(yīng)了混合均勻性的另一方面，混合的分離強(qiáng)度愈大，則表示混合的均勻性愈差。第12頁(yè)/共86頁(yè)第13頁(yè)/共86頁(yè)上述局部區(qū)域的大小是一個(gè)隨機(jī)變量，要完全描述分離尺度，須知道這些局部區(qū)域體積的概率分布函數(shù)，局部區(qū)域濃度偏差亦如此，因此用純數(shù)學(xué)方法處理是有困難的，一般采用抽樣檢查的統(tǒng)計(jì)方法故需規(guī)定一定的試樣大小，并要試樣的濃度值C的平均偏差值應(yīng)小于某個(gè)規(guī)定的最大值，此最大偏差值稱(chēng)為容許偏差，而規(guī)定的取樣大小，則稱(chēng)為檢驗(yàn)尺度，若混合物符合下列條件之一，則可認(rèn)為混合是合格的：分離尺度小于檢驗(yàn)尺度，且分離強(qiáng)度小于容許偏差分離尺度雖大于容許偏差，但分離尺度充分小于檢驗(yàn)尺度，足以補(bǔ)償前者分離強(qiáng)度雖大于容許偏差，但分離尺度充分小于檢驗(yàn)尺度，足以補(bǔ)償前者第14頁(yè)/共86頁(yè)這樣，一定尺度的試樣的濃度偏差平均值，可以作為混合物質(zhì)量的鑒別標(biāo)準(zhǔn)衡量混合料的混合質(zhì)量，通常是取若干試樣地行分析測(cè)定，這些在任意點(diǎn)的隨機(jī)取樣中的某組分的濃度值是一個(gè)隨機(jī)變量，具有一定偶然性，但從總體上遵循一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律第15頁(yè)/共86頁(yè)4、均化效果的評(píng)價(jià)

描述混合均勻度的特征數(shù)學(xué)量：合格率標(biāo)準(zhǔn)偏差離散度均勻度混合指數(shù)混合速度第16頁(yè)/共86頁(yè)（1）樣品合格率合格率的實(shí)際含義是：若干個(gè)樣品在規(guī)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)上下限之內(nèi)的百分率，即一定范圍內(nèi)的合格率。

舉例：樣品12345678910第1組99.593.894.090.293.586.294.090.398.985.4第2組94.193.992.593.590.294.890.589.591.589.9

若某一成份的合格含量為90～94％之間，則上述兩組樣品的合格率均為60％，樣品平均值分別為X1＝92.58％、X2＝92.03％。如用合格率表征，兩者結(jié)果相同，但實(shí)際上，第1組的波動(dòng)幅度大，其均化效果明顯比第2組差。局限性：樣品合格率僅反映一定范圍內(nèi)樣品的波動(dòng)情況，但并不能完全反應(yīng)全部樣品的波動(dòng)幅度，更沒(méi)有提供全部樣品中各種波動(dòng)幅度的分布情況，因此，需采用其他更為有效的評(píng)價(jià)方法。第17頁(yè)/共86頁(yè)2、標(biāo)準(zhǔn)偏差的含義及應(yīng)用

標(biāo)準(zhǔn)偏差又稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)離差或標(biāo)準(zhǔn)差，是數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)中一個(gè)數(shù)學(xué)概念。為正確理解和使用它，先介紹相關(guān)的基本概念。（1）數(shù)據(jù)整理的基本概念生產(chǎn)中，常遇到一堆數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)有兩個(gè)特性：一是波動(dòng)；二是有一定的規(guī)律。為了要從這些波動(dòng)的數(shù)據(jù)中，尋找出其規(guī)律性，需理解以下名詞術(shù)語(yǔ)的定義：（a）總體和個(gè)體數(shù)理統(tǒng)計(jì)所研究的對(duì)象的整體稱(chēng)為總體?？傮w內(nèi)的一個(gè)單元稱(chēng)為個(gè)體?？傮w代表整個(gè)對(duì)象，含有很多個(gè)體，甚至無(wú)窮多，不可能一一考察。（b）樣本總體的一部分叫做樣本或樣品。統(tǒng)計(jì)方法就是解決如何從樣本來(lái)分析總體的問(wèn)題。第18頁(yè)/共86頁(yè)（2）樣品均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和波動(dòng)范圍（a）樣品均值抽出一個(gè)樣本（一組樣品），得到一批數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值稱(chēng)為“樣品均值”，用X表示：

標(biāo)準(zhǔn)偏差是用以表示數(shù)據(jù)波動(dòng)幅度的一種方法，也稱(chēng)為均方差根，其計(jì)算方法為：

對(duì)有限次數(shù)的測(cè)定（b）標(biāo)準(zhǔn)偏差上例中：S1＝4.68S2＝1.96

S的大小，反映了數(shù)據(jù)波動(dòng)幅度的大小，其值越小，均化效果越好。第19頁(yè)/共86頁(yè)混合狀態(tài)模型

第20頁(yè)/共86頁(yè)如圖，將相同量的兩組分的物料顆?？醋龊诎變煞N立方體顆粒，圖(a)為兩種顆粒未混合時(shí)的狀態(tài)，稱(chēng)為完全離散狀態(tài)經(jīng)過(guò)充分混合后，如圖(b)所示，理論上應(yīng)該達(dá)到相異顆粒在四周都相間排列的狀態(tài)，這時(shí)兩種顆粒的接觸面積最大，這種狀態(tài)稱(chēng)為理想完全混合狀態(tài)。但這種絕對(duì)均勻的理想完全混合狀態(tài)在工業(yè)生產(chǎn)中是不可能達(dá)到的實(shí)際混合的最佳狀態(tài)如圖(c)所示那樣，是無(wú)序的不規(guī)則排列，這時(shí)無(wú)論混合過(guò)程再進(jìn)行多長(zhǎng)時(shí)間，從混合料中任點(diǎn)隨機(jī)取樣，同種成分的濃度值應(yīng)當(dāng)是接近一致的，這種過(guò)程稱(chēng)為隨機(jī)混合，它所能達(dá)到的最佳狀態(tài)稱(chēng)為隨機(jī)完全混合狀態(tài)第21頁(yè)/共86頁(yè)標(biāo)準(zhǔn)偏差SS小，表明數(shù)據(jù)大多集中在均值附近，波動(dòng)小

S大，數(shù)據(jù)偏離均值較大，較分散第22頁(yè)/共86頁(yè)

對(duì)于總體（對(duì)無(wú)限次測(cè)試）而言，其標(biāo)準(zhǔn)偏差為：μ為總體的數(shù)據(jù)均值

n趨向于無(wú)限多個(gè)

當(dāng)樣本的觀(guān)察數(shù)值很多時(shí)，樣本就比較接近或代表了總體，S值與σ值近似相等。第23頁(yè)/共86頁(yè)標(biāo)準(zhǔn)偏差的局限性

標(biāo)準(zhǔn)偏差值只反映某組分濃度的絕對(duì)波動(dòng)情況，并不能充分說(shuō)明混合的程度未包括取樣大小的影響用于組成量相差懸殊的不同混合物時(shí)有誤差第24頁(yè)/共86頁(yè)（c）波動(dòng)范圍（相對(duì)偏差）利用標(biāo)準(zhǔn)偏差和算術(shù)平均值還不足以全面客觀(guān)地反映混合質(zhì)量，需要這兩種特征數(shù)聯(lián)合使用來(lái)表征，為此，引入離散度作為衡量一組測(cè)定值相對(duì)離散程度的特征量離散度R(不均勻度、變異系數(shù))：一組測(cè)量數(shù)據(jù)偏離平均值的大小其定義式為：上例中：R1＝5.01%R2＝2.15%

波動(dòng)范圍反映了均化過(guò)程中樣品的離散程度。而離散與集中互為相反，故其集中程度可用均化度表示：

第25頁(yè)/共86頁(yè)混合度（均勻度）（統(tǒng)計(jì)學(xué)原理）兩組分混合：設(shè)A和B兩種組分組成混合物完全混合：從N個(gè)地方抽取n個(gè)試樣。若n值小，即使是完全混合，各試樣的A或B的統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)率還是不同的。對(duì)于完全混合物，統(tǒng)計(jì)上的理論標(biāo)準(zhǔn)偏差（從二項(xiàng)式分布的顆粒群中，任意抽出n個(gè)試樣），可由下式確定：

式中，PA為B的混合個(gè)數(shù)率。一般地，n值越小，PA、PB差別越大；n值越大，PA越接近PB，當(dāng)n→∞，PA≈PB

第26頁(yè)/共86頁(yè)實(shí)際混合：對(duì)實(shí)際混合，抽取N個(gè)試樣，令實(shí)測(cè)試樣得A的個(gè)數(shù)率為xi，xi的平均值為x，則實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)偏差為由此，可用下式定義混合度（或均勻度）當(dāng)完全混合時(shí)，M=1

第27頁(yè)/共86頁(yè)多組分混合：i組分的配比（個(gè)數(shù)分?jǐn)?shù)）為Ei，取一份試樣測(cè)得i組分的個(gè)數(shù)分?jǐn)?shù)為Oi，定義x2為式中，xex2為x2的期望值，未混合時(shí)的x2用x02表示第28頁(yè)/共86頁(yè)3、均化程度均化程度（又稱(chēng)均勻度）是衡量均化質(zhì)量的尺度。其表征指標(biāo)除上述標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)偏差外，近年來(lái)又提出了一些衡量指標(biāo)，現(xiàn)分述如下:

（1）均化效果

均化效果是指均化過(guò)程前后標(biāo)準(zhǔn)偏差之比。即：

e：均化效果，以倍數(shù)表示；SB1、SB2分別為均化前后物料的標(biāo)準(zhǔn)偏差

均化效果指標(biāo)主要用于水泥、化工等工業(yè)的原材料、燃料的預(yù)均化過(guò)程中。一般預(yù)均化堆場(chǎng)的均化效果在5~8，最高可達(dá)10，以此來(lái)保證原料成分的均齊性。

第29頁(yè)/共86頁(yè)（2）均化指數(shù)前述標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)偏差的衡量指標(biāo)均未涉及樣品的濃度和大?。ㄈ鐦悠分械牧Ｗ訑?shù)），而實(shí)際上，樣品濃度和大小對(duì)均化程度的測(cè)定與評(píng)價(jià)影響很大。為便于不同場(chǎng)合下的均化程度比較，又提出了均化指數(shù)的指標(biāo)。均化指數(shù)定義為：

S0：均化前某組成的標(biāo)準(zhǔn)偏差；SR：達(dá)到均化隨機(jī)完全態(tài)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

M值為無(wú)因次量，均化前，S=S0，M=0；達(dá)到隨機(jī)完全態(tài)時(shí)，S=SR，M=1；則實(shí)際的均化過(guò)程0＜M＜1。

M缺點(diǎn)是對(duì)均化質(zhì)量不敏感，即使是一很差的均化物，其標(biāo)準(zhǔn)偏差S接近于SR，而不是接近于S0，因此，均化指數(shù)M的實(shí)際數(shù)值處于0.75～1的范圍內(nèi)。第30頁(yè)/共86頁(yè)

當(dāng)稍微作些混合時(shí)，M1，無(wú)法表示混合的微量程度。為了能反映混合的微量程度，且對(duì)混合物的進(jìn)一步改善較為敏感，將上式修改為：均化過(guò)程0M1

均化指數(shù)：說(shuō)明了均化質(zhì)量從均化前的完全離散狀態(tài)到最佳的隨機(jī)完全混合狀態(tài)的過(guò)程中實(shí)際已走了多遠(yuǎn)。第31頁(yè)/共86頁(yè)（3）均化速度欲使混合過(guò)程能夠有效進(jìn)行，要求標(biāo)準(zhǔn)方差S2隨均化時(shí)間t的增加而不斷減小。混合速度：某瞬間t的方差S2與達(dá)到隨機(jī)完全混合狀態(tài)的方差SR2的接近程度。該動(dòng)力學(xué)過(guò)程，可建立其均化速度方程為：

為均化速度，即標(biāo)準(zhǔn)方差的減少速度；φ：為均化速度系數(shù)

積分：或可假設(shè)：則：第32頁(yè)/共86頁(yè)7.1.2影響均化的因素 在混合操作中，粉體顆粒隨機(jī)分布，受混合機(jī)作用，物料流動(dòng)，引起性質(zhì)不同的顆粒產(chǎn)生離析，因此，在任何混合操作中，粉體的混合與偏析同時(shí)進(jìn)行，一旦達(dá)到某一平衡狀態(tài)，混合程度也就確定了，如果繼續(xù)操作，混合效果的改變也不明顯影響混合效果的因素甚為復(fù)雜，歸納起來(lái)主要有下列幾個(gè)方面：第33頁(yè)/共86頁(yè)物料的物理性質(zhì)對(duì)混合的影響物料顆粒所具有的形狀、粒度及粒度分布、密度、表面性質(zhì)、休止角、流動(dòng)性、含水量、粘結(jié)性等都會(huì)影響混合過(guò)程，物料顆粒的粒度、密度、形狀、粗糙度、休止角等物理性質(zhì)的差異將會(huì)引起分料，其中以混合料的粒度和密度差影響較大堆積分料：有粒度差（或密度差）的混合料，在倒瀉堆積時(shí)就會(huì)產(chǎn)生分料，細(xì)（或密度?。╊w粒集中在料堆中心部分，而粒度大（或密度大）的顆粒則在其外圍振動(dòng)分料：具有粒度差和密度差的薄料層在受到振動(dòng)時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生分料。即陷在小密度顆粒料層中的大密度粗顆粒，仍能上升到料層的表面，產(chǎn)生分料攪拌分料：采用液體攪拌的方式來(lái)強(qiáng)烈攪拌具有密度差的混合料，也會(huì)出現(xiàn)分料，多數(shù)不能得到良好的混合效果，而對(duì)液體混合是成功的方法，對(duì)固體粉料不一定有效，甚至?xí)?dǎo)致嚴(yán)重的反混合針對(duì)不同情況，需選取不同的防止分料措施，從混合作用看，對(duì)流混合最少分料，而擴(kuò)散混合最有利于分料，因此對(duì)具有較大分料傾向的物料，應(yīng)選用以對(duì)流混合為主的混合機(jī)第34頁(yè)/共86頁(yè)避免物料物性的不利影響

對(duì)流混合最少分料擴(kuò)散混合有利于分料

對(duì)具有較大分料傾向的物料，應(yīng)選用以對(duì)

流混合為主的混合機(jī)不同情況需選取不同的防止分料措施第35頁(yè)/共86頁(yè)

避免物料物性的不利影響

運(yùn)輸中盡量減小振動(dòng)和落差工廠(chǎng)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量縮短輸送距離配合料的貯存避免分料第36頁(yè)/共86頁(yè)

避免物料物性的不利影響

對(duì)粒度差和密度差等因素引起的分料：控制各組分粒度在工藝要求范圍內(nèi)密度相近的物料粒度相近對(duì)密度差較大的物料，則使其顆粒的質(zhì)量相近，避免各組分物料的分料第37頁(yè)/共86頁(yè)

避免物料物性的不利影響

對(duì)粒度差較大的配合料的混合過(guò)程：混合質(zhì)量先達(dá)最高值，經(jīng)歷過(guò)混合狀態(tài)，又下降而趨于平衡可利用過(guò)混合現(xiàn)象，優(yōu)選混合時(shí)間以保證混合質(zhì)量第38頁(yè)/共86頁(yè)避免物料物性的不利影響

加入少量水分(4％)：防止分料在水中加入某些表面活性劑：水具有更為良好的濕潤(rùn)性與滲透性提高配料溫度(33～35℃)：使更多水呈

自由態(tài)第39頁(yè)/共86頁(yè)混合機(jī)結(jié)構(gòu)形式對(duì)混合的影響混合機(jī)機(jī)身的形狀和尺寸，所用的攪拌部件的幾何形狀、尺寸和間隙，結(jié)構(gòu)材料及其表面加工質(zhì)量，進(jìn)料和卸料的設(shè)置形式等都會(huì)影響到混合過(guò)程設(shè)備的幾何形狀及尺寸影響物料顆料顆粒的流動(dòng)方向和速度；向混合機(jī)加料的落料點(diǎn)位置和機(jī)件表面加工情況影響著顆粒在混合機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)水平圓筒混合機(jī)的混合區(qū)局部的，而且依靠重力的徑向混合是主要的，軸向混合是次要的，因此采用長(zhǎng)徑比L/D<1的鼓式混合機(jī)較有利于混合操作條件對(duì)混合的影響操作條件包括：混合料內(nèi)各組分的多少及其所占據(jù)混合機(jī)體積的比例；各組分進(jìn)入混合機(jī)的方法、順序和速率；攪拌部件或混合機(jī)容器的旋轉(zhuǎn)速度等均化的方式和途徑包括機(jī)械均化與氣力均化、均化裝置子的結(jié)構(gòu)、連續(xù)式均化或間歇式均化、堆料與取料的方式等。第40頁(yè)/共86頁(yè)離析

均化過(guò)程可認(rèn)為是物料混合與離析的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程，離析是反均化，使均化效果惡化，在實(shí)際操作中應(yīng)充分注意。（1）離析機(jī)制粒子性質(zhì)上的差異，在一定情況下引起粒子的非隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，造成具有某種特性的顆粒優(yōu)先向混合設(shè)備的某些區(qū)域運(yùn)動(dòng)并填充，另一些粒子因運(yùn)動(dòng)遲緩而滯留在其他區(qū)域，使物料在混合設(shè)備中產(chǎn)生分級(jí)現(xiàn)象——既離析。常見(jiàn)的離析過(guò)程有：（a）堆料過(guò)程中離析：粉料進(jìn)入料倉(cāng)，形成粒度（密度）離析；（b）振動(dòng)引起離析：物料層經(jīng)多次振動(dòng)后，粗顆粒由地層上升至表面層；（c）剪切引起離析：因轉(zhuǎn)動(dòng)或攪拌等原因，使粉料在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中內(nèi)部產(chǎn)生速度梯度，層層間有相對(duì)速度，小粒子有機(jī)會(huì)在層與層間運(yùn)動(dòng)而引起離析。第41頁(yè)/共86頁(yè)（2）防止離析的措施（a）合理選擇混合設(shè)備類(lèi)型（根據(jù)對(duì)混合物混合質(zhì)量要求高低）

混合設(shè)備混合機(jī)理擴(kuò)散、剪切混合為主以對(duì)流混合為主離析型混合設(shè)備非離析型混合設(shè)備旋轉(zhuǎn)圓筒混合機(jī)氣力混合設(shè)備（b）合理布置生產(chǎn)工藝流程（縮短物料輸送距離，防止在輸送、儲(chǔ)存及振動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生離析）（c）改進(jìn)配料方案（使混合料的物性相近）（d）改進(jìn)加料方法（e）改進(jìn)混合設(shè)備的操作第42頁(yè)/共86頁(yè)裝料方式對(duì)混合的影響a:局部的擴(kuò)散混合；b：整體流動(dòng)而混合第43頁(yè)/共86頁(yè)裝料比對(duì)混合的影響裝料比：槳料體積與容器容積之比Q/V第44頁(yè)/共86頁(yè)裝料比對(duì)混合的影響水平圓筒混合機(jī)：裝料比Q/V與混合速度系數(shù)的曲線(xiàn)有一個(gè)極大值，Q/V=30％V式混合機(jī)和正立方體式混合機(jī)：Q/V可達(dá)50％固定容器式混合機(jī)：Q/V可達(dá)60％第45頁(yè)/共86頁(yè)7.1.3粉體均化設(shè)備均化設(shè)備的分類(lèi)方式：操作方式設(shè)備運(yùn)行形式工作原理混合方式混合物料第46頁(yè)/共86頁(yè)1、按操作方式分（間歇式與連續(xù)式）

間歇式：是將幾種配制好的一批物料投入均化設(shè)備后，經(jīng)一段時(shí)間混合達(dá)到工藝要求時(shí)，再?gòu)脑O(shè)備中排出成為半成品。

連續(xù)式：幾種配制好的物料，一邊進(jìn)入設(shè)備進(jìn)行混合，一邊排出，排出料已成為合格的半成品。

連續(xù)式均化設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：1)系統(tǒng)緊湊，可減少混合料在輸送及中間儲(chǔ)存過(guò)程中的離析現(xiàn)象；2）設(shè)備緊湊，易獲得較高的均化效果；3）使工藝過(guò)程易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。

連續(xù)式均化設(shè)備缺點(diǎn)：1）參與混合的組分不宜過(guò)多；2）微量組分不易計(jì)量準(zhǔn)確；3）對(duì)工藝變化的適應(yīng)性差；4）投資大、維修困難。第47頁(yè)/共86頁(yè)2、按工作原理分重力式旋轉(zhuǎn)容器型

特點(diǎn)：1）為間歇式操作；2）裝料比（V料/V容）較固定容器式??；3）對(duì)流動(dòng)性好且物性相近的物料，可得到較好的均化效果；4）可用于磨蝕性強(qiáng)的物料。缺點(diǎn)：1)加、卸料要求容器停在固定位置，需裝定位機(jī)構(gòu)；2）易產(chǎn)生粒度或密度離析。

強(qiáng)制式固定容器型

在攪拌漿葉的強(qiáng)制作用下使物料混合，其混合速度較快，均化效果較好。缺點(diǎn)：1）容器內(nèi)部難清理；2）攪拌部件磨損大。第48頁(yè)/共86頁(yè)第49頁(yè)/共86頁(yè)機(jī)械均化設(shè)備

1、重力式均化設(shè)備

物料在繞水平軸（個(gè)別也有傾斜的）轉(zhuǎn)動(dòng)的容器內(nèi)進(jìn)行均化。按容器的外形而分為：圓筒式、鼓式、雙錘式、V式等。

該類(lèi)均化設(shè)備的混合作用力主要是重力，易使粒度差或密度差較大的物料趨向偏析。為減少物料的結(jié)團(tuán)傾向，某些重力式混合機(jī)（如V式）內(nèi)設(shè)又高速旋轉(zhuǎn)的漿葉。第50頁(yè)/共86頁(yè)2、強(qiáng)制式均化設(shè)備

強(qiáng)制式均化設(shè)備主要有漿葉式、QH式、艾立赫式、鼓式以及預(yù)均化堆場(chǎng)（庫(kù)）等。第51頁(yè)/共86頁(yè)3、按混合方式分

有機(jī)械混合與氣力混合兩類(lèi)氣力混合與機(jī)械混合相比有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）氣流能使粉料中各粒子得以分散，提高混合質(zhì)量；（2）氣力混合裝置可實(shí)現(xiàn)大型化，容積可達(dá)10000m3，而機(jī)械混合設(shè)備因受傳動(dòng)功率的限制，其容積在（20～60）m3；（3）功率消耗較低；（4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便，運(yùn)行費(fèi)用低。第52頁(yè)/共86頁(yè)氣力均化設(shè)備間歇式均化庫(kù)是依靠壓縮空氣吹射粉料，使粉料流態(tài)化，在強(qiáng)化充氣的條件下產(chǎn)生渦流和劇烈的翻騰而起到均化作用的設(shè)備。其結(jié)構(gòu)如圖。粉狀物料由加料口加入至一定床層高度，后關(guān)閉加料口。通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流化氣體的流量。如：A區(qū)大流量，B/C/D區(qū)小流量，形成物料的循環(huán)運(yùn)動(dòng)；一定時(shí)間工作后，B區(qū)大流量，C/D/A區(qū)小流量，依次更換，達(dá)到物料均化的目的。上逸空氣經(jīng)庫(kù)頂收塵器處理后排出。第53頁(yè)/共86頁(yè)塑性體捏和設(shè)備工業(yè)生產(chǎn)中處理的塑性體(可塑泥料)是由固相(粉體)、液相(多數(shù)為水)和少量氣相組成的彈性一塑性系統(tǒng)。塑性體的制備通常由泥漿經(jīng)壓濾機(jī)過(guò)濾脫水得到。因過(guò)濾工藝本身的原因，所得泥餅中各組分的分布往往是不均勻的。

例如：中心附近的泥料比靠近過(guò)濾介質(zhì)(濾布)處的泥料含水量高；瘠性料粒度較粗，較多地沉積在泥餅下部等；此外．在泥餅中還含有—定數(shù)量的氣泡。泥料中的這些缺陷，對(duì)后續(xù)的塑性成型和產(chǎn)品質(zhì)量是十分有害的。為消除這些缺陷，需要對(duì)可塑泥料進(jìn)行均化處理，使其各組分的分布趨于均勻，結(jié)構(gòu)更為致密，泥料的可塑性和成型坯體的干燥強(qiáng)度都有提高。因此，捏和(俗稱(chēng)練泥)過(guò)程是塑性體制備的一個(gè)重要階段。工業(yè)上一般是采用真空練泥機(jī)來(lái)對(duì)泥料進(jìn)行捏合處理的。

第54頁(yè)/共86頁(yè)真空練泥機(jī)的結(jié)構(gòu)與類(lèi)型

1、真空練泥機(jī)機(jī)組

由練泥部分、進(jìn)出料部分、抽真空系統(tǒng)及傳動(dòng)裝置組成。2、真空練泥機(jī)類(lèi)型主要分：?jiǎn)屋S臥式真空練泥機(jī)及雙層雙軸臥式真空練泥機(jī)。其結(jié)構(gòu)如圖。第55頁(yè)/共86頁(yè)

上層主要起加料、破碎、混合作用，為攪泥部分，上軸稱(chēng)為攪泥軸；下層主要起輸送、揉練、擠壓成形作用，為擠泥部分，下軸稱(chēng)為擠泥軸。變螺距螺旋稱(chēng)為擠壓螺旋，應(yīng)產(chǎn)生足夠大而均勻的推擠力，是影響練泥機(jī)性能的最關(guān)鍵的工作部件，其最大直徑(mm)通常就作為真空練泥機(jī)的規(guī)格尺寸。

機(jī)嘴處裝上模具，可擠出成一定形狀和尺寸的坯體，故真空練泥機(jī)又可兼作擠壓成型機(jī)使用。第56頁(yè)/共86頁(yè)真空練泥機(jī)的工作機(jī)理1、工作過(guò)程

喂料初練真空脫氣精練擠壓出料第57頁(yè)/共86頁(yè)2、泥料在機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)（1）輸送流動(dòng)：泥料沿軸鼓、螺旋葉面和筒體內(nèi)壁所形成的螺旋槽作螺旋式前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，為泥料運(yùn)動(dòng)的主流，沒(méi)有這個(gè)主流，練泥機(jī)也就不會(huì)出泥，泥料無(wú)法受擠壓。形成該運(yùn)動(dòng)的是螺旋葉面對(duì)泥料的軸向分力，其結(jié)果是泥料得到輸送與擠壓。（2）橫流：泥料在螺旋的周向分力和摩擦力作用下沿螺旋槽作翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)使泥料受到剪切、混合相攪拌，也使泥料發(fā)熱。它對(duì)總的處理能力影響不大，但對(duì)能耗、泥料質(zhì)量有影響。（3）高壓逆流：方向和正向泥流相反，它是由于泥料在作正向流動(dòng)時(shí)有流阻存在，形成泥壓，沿流道呈一定壓力梯度，因而泥料有從高壓處回流到低壓處的趨勢(shì)，并且沿流道截面的速度分布極不均勻。它會(huì)嚴(yán)重影響處理能力、能耗，使泥料受剪切作用并產(chǎn)生分層(反均化)。（4）漏流：漏流也是由于壓力梯度的存在引起的，使泥料沿螺旋葉與簡(jiǎn)體內(nèi)壁的徑向間隙向低壓處作軸向逆流。漏流嚴(yán)重時(shí)會(huì)極大的影響處理能力。

第58頁(yè)/共86頁(yè)泥料的橫流泥料的漏流第59頁(yè)/共86頁(yè)7.2粉體的造粒生產(chǎn)中的?；纸性炝?，即：將小粒徑的粉體（漿料）加工成較大粒級(jí)顆粒的過(guò)程經(jīng)造粒以后，得到的顆粒的形狀尺寸較均勻，粒徑約在幾個(gè)厘米以下，最小可達(dá)幾十個(gè)微米

第60頁(yè)/共86頁(yè)意義：保持混合物的均勻度，在貯存、輸送、包裝時(shí)不發(fā)生變化有利于改善物理化學(xué)反應(yīng)的條件便于計(jì)量及滿(mǎn)足商業(yè)上的要求可以改善產(chǎn)品的性能，以提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果可以提高物料的流動(dòng)性便于輸送、貯存第61頁(yè)/共86頁(yè)造粒的方法按是否添加液體而分為濕法造粒、干法造粒兩大類(lèi)，現(xiàn)又將熔融造粒作為第三類(lèi)，其中以濕法造粒為主按工藝過(guò)程可分為凝聚造粒，含少量液體的粉體，因液體表面張力作用而凝聚，用攪拌、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)或氣流使干粉體流動(dòng)，若再添加適量的液體粘結(jié)劑，則可像滾雪球似的使制成的顆粒長(zhǎng)大，粒大的大小可達(dá)數(shù)毫米至幾十毫米，常用盤(pán)式成球機(jī)來(lái)凝聚造粒擠壓造粒，是利用擠壓機(jī)對(duì)加濕的粉體加壓，并從設(shè)計(jì)的網(wǎng)板孔中擠出的造粒方法，可得0.2mm至幾十mm的顆粒7.2.1粉體的造粒方法第62頁(yè)/共86頁(yè)壓縮造粒，分在一定模型中壓縮成片劑和在兩個(gè)對(duì)輥間壓縮成團(tuán)塊兩種，可制得粒徑均劑、表面光滑、密度大的顆粒兩種破碎造粒，由輥輪壓縮制成的碎片，再用回轉(zhuǎn)葉片粉碎制得細(xì)粒狀的凝聚造粒粒子，有干法和濕法兩種，尤其是濕法可制得0.1~0.3mm的細(xì)顆粒熔融造粒，讓熔融狀的物質(zhì)細(xì)化后冷卻凝固，除了噴射或由板上滴下進(jìn)行細(xì)化外，還有將熔融液粘附于冷卻轉(zhuǎn)筒凝固而成碎片狀，以及將熔融液注入鑄型等方法噴霧造粒，分溶液噴霧造粒和噴霧冷卻法第63頁(yè)/共86頁(yè)7.2.2粉體的壓縮流動(dòng)壓縮：一般把粉體容積減小，使粉體填充狀態(tài)變密，不破壞粉體顆粒的過(guò)程，稱(chēng)為壓縮。1、壓力分布加壓方法：靜壓縮、沖擊壓縮沖頭和沖模靜壓縮：是單項(xiàng)加壓的單面靜壓縮和上下方向都加壓的雙面靜壓縮施加壓力造粒的方法：?jiǎn)蚊骒o壓縮、雙面靜壓縮、對(duì)輥擠壓、擠壓第64頁(yè)/共86頁(yè)7.2.2粉體的壓縮流動(dòng)布氏球頭形：粉體層表面放置圓柱體施加壓力時(shí)粉體層的壓強(qiáng)分布沖頭和沖模加壓：考慮壁面的影響pa為上沖頭壓強(qiáng)，pb為下沖頭壓強(qiáng)，Ka為粉體側(cè)壓力系數(shù)，i為粉體內(nèi)摩擦系數(shù)等壓線(xiàn)和充填率線(xiàn)第65頁(yè)/共86頁(yè)7.2.2粉體的壓縮流動(dòng)2、壓縮率阿吉公式

V0為壓力等于零時(shí)的容積，V為壓縮至空隙率=0時(shí)的粉體體積（真體積），V為壓強(qiáng)p下的容積

庫(kù)珀公式a1、a2、k1、k2為常數(shù)粉體壓縮過(guò)程：粒子重排粒子破碎塑性流動(dòng)第66頁(yè)/共86頁(yè)7.2.3粉體的黏聚定義：許多顆粒相互黏結(jié)形成二次顆粒并結(jié)成團(tuán)塊的現(xiàn)象。 黏聚現(xiàn)象對(duì)除塵、沉降濃縮、過(guò)濾等操作來(lái)說(shuō)，可以增大粒度，有一定益處，但對(duì)分級(jí)、混合、粉碎等操作而言，都是不良現(xiàn)象。 造粒是有效地利用這一現(xiàn)象的操作。1、粉體的黏聚機(jī)理粉體顆粒之間靠如下五種作用力黏聚成大顆粒顆粒之間化學(xué)鍵力（燒結(jié)、熔融、化學(xué)反應(yīng)）黏結(jié)劑的附著力機(jī)械咬合力液橋力、毛細(xì)管力范德華力、靜電吸引力、磁性力第67頁(yè)/共86頁(yè)7.2.3粉體的黏聚第68頁(yè)/共86頁(yè)造粒的成型機(jī)理粒子間的結(jié)合力一般，粒子間的結(jié)合力有以下五種：固體粒子間引力：主要為范德華力、靜電引力和磁力，這些作用隨粒徑的增大或顆粒間距離的增加而明顯下降，（對(duì)d<50m的粒子較明顯），范德華力主要在干法造粒中有明顯效果

可自由流動(dòng)液體：如水，主要產(chǎn)生界面張力和毛細(xì)管力；以可流動(dòng)液體為粘接劑進(jìn)行造粒時(shí)，粒子間的結(jié)合力由液體的表面張力和毛細(xì)管力產(chǎn)生，故受到液體加入量的影響

第69頁(yè)/共86頁(yè)不可流動(dòng)液體：產(chǎn)生的粘接力，主要指高粘度的液體，如粘接劑

粒子間的固體橋：包括以下幾個(gè)方面，

a：結(jié)晶析出：架橋劑溶液中的溶劑蒸發(fā)后，析出的結(jié)晶起架橋作用；b：膠粘劑固化：液體的膠粘劑干燥固化而形成的固體架橋；c：熔融：由加熱熔融液形成的架橋，經(jīng)冷卻后固結(jié)成固體橋；d：燒結(jié)和化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生固體橋；造粒中常見(jiàn)的固體橋發(fā)生在膠粘劑固化或結(jié)晶析出，而熔融-冷凝固化架橋發(fā)生在壓片、擠壓造粒、噴霧凝固等操作中粒子間機(jī)械鑲嵌：發(fā)生在塊狀顆粒的攪拌壓縮操作中，結(jié)合強(qiáng)度較大，在普通造粒過(guò)程中所占比例不大第70頁(yè)/共86頁(yè)7.2.3粉體的黏聚強(qiáng)度是粒化物料的重要特性。通常用簡(jiǎn)單的試驗(yàn)來(lái)決定，如壓碎、跌落等。1、黏聚顆粒的抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度n為單位斷裂面積上被切斷球形顆粒的接觸點(diǎn)數(shù)，F(xiàn)為每個(gè)接觸點(diǎn)的附著力，dp為顆粒粒徑，為顆?？障堵实?1頁(yè)/共86頁(yè)7.2.3粉體的黏聚1、空隙中充滿(mǎn)傳遞強(qiáng)度的物質(zhì)的球粒強(qiáng)度（對(duì)于液橋狀態(tài)，接觸角=0、鉗角=10-40的狀態(tài)）2、空隙中充滿(mǎn)液體的球粒的的強(qiáng)度液體完全充滿(mǎn)顆粒間隙，與空隙抽吸勢(shì)pc之比為黏附顆粒內(nèi)的空隙抽吸勢(shì)比液橋力還大。