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粉體粉末干粉混合原理

了解粉末粉體干粉的混合原理是掌握混合工藝的關(guān)鍵。

一、粉體混合的概述

在制藥、食品添加劑、粉末冶金、化工等許多行業(yè)中需要將多種粉末按一定配方比例均勻混合在一起，然后加工制成終端產(chǎn)品。在此過(guò)程中，各種成分粉體的均勻分布對(duì)最終產(chǎn)品的性能具有直接的重要影響。所謂混合，即是粉體物料在外力（重力或者機(jī)械力等）作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向的改變，使各組分顆粒均勻分布的操作過(guò)程。

二、粉體混合的原理

在混合機(jī)中，物料的混合使用方式一般認(rèn)為有以下三種：
1、擴(kuò)散混合——粉體小規(guī)模分層擴(kuò)散移動(dòng)，在外力作用下分離的粉體移動(dòng)到不斷展現(xiàn)的新生層面上，使各組分粉體在局部范圍內(nèi)擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)均勻分布。
2、對(duì)流混合——粉體大規(guī)模隨機(jī)移動(dòng)，粉體在外力的作用下產(chǎn)生類似流體的運(yùn)動(dòng)，粉體從物料的一處位移至另一處，使粉體在大范圍內(nèi)對(duì)流實(shí)現(xiàn)均勻分布。
3、剪切混合——對(duì)粉體物料團(tuán)內(nèi)部進(jìn)行剪切，在外力的作用下粉體間出現(xiàn)相互滑移現(xiàn)象，形成滑移面，使局部的粉體不斷地被剪切實(shí)現(xiàn)均勻分布。
上述三種混合作用是不能決然分開(kāi)的,各種混合機(jī)都是以上述三種作用的某一種作用起主導(dǎo)作用。各種混合設(shè)備由于結(jié)構(gòu)不同,混合效果有顯著差別(見(jiàn)下表)。

混合機(jī)類型	對(duì)流混合效果	擴(kuò)散混合效果	剪切混合效果
重力對(duì)流擴(kuò)散式(容器旋轉(zhuǎn))	大	中	?小
強(qiáng)制剪切攪拌式(容器固定內(nèi)加槳葉)	小	中	大
重力擴(kuò)散疊加強(qiáng)制剪切攪拌	大	中	大

三、混合設(shè)備中的混合原理

在整個(gè)混合過(guò)程中，無(wú)論是人工混合還是機(jī)械設(shè)備混合，按工作原理分為重力對(duì)流擴(kuò)散型混合和強(qiáng)制剪切攪拌型混合兩類。
1、重力對(duì)流擴(kuò)散型混合原理
通過(guò)機(jī)械力不斷抬高粉體重心，利用重力迫使粉體反復(fù)向下進(jìn)行流動(dòng)、擴(kuò)散、對(duì)沖、折疊等運(yùn)動(dòng)的混合方法。其作用是宏觀上使粉體之間相互摻和、滲透，從而達(dá)到混合均勻的目的。代表機(jī)型：V型混合機(jī)、三維混合機(jī)、雙錐機(jī)等。
下圖表示V型混合機(jī)的混合原理：

從上圖中可看到V型混合機(jī)內(nèi)的粉體物料宏觀對(duì)流快速高效，粉體內(nèi)部的微觀顆粒位移、互換較緩慢。

2、強(qiáng)制剪切攪拌型混合原理
利用容器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)槳葉強(qiáng)制對(duì)粉體進(jìn)行反復(fù)地?cái)嚢琛⒓羟械冗\(yùn)動(dòng)的混合方法。其作用是微觀上不斷打散粉體顆粒之間的相鄰關(guān)系，讓粉體顆粒充分地移動(dòng)、互換，達(dá)到粉體混合均勻的目的。代表機(jī)型：槽式螺帶混合機(jī)、單錐螺桿混合機(jī)、犁刀混合機(jī)。
下圖表示臥式螺帶混合機(jī)的混合原理：

從上圖中可以看到臥式螺帶混合機(jī)中的粉體物料在強(qiáng)制剪切攪拌作用下，其微觀的粉體顆粒位移、互換快速高效，但是料桶內(nèi)物料的整體宏觀移動(dòng)較緩慢（料桶左邊的物料若移動(dòng)到右邊需要較長(zhǎng)的時(shí)間）。
3、兼有重力擴(kuò)散型混合原理和強(qiáng)制剪切型混合原理的混合機(jī)
如果一臺(tái)混合機(jī)兼有重力擴(kuò)散型混合原理和強(qiáng)制剪切型混合原理，則是一個(gè)非常理想的混合機(jī)型。這樣的機(jī)型可以發(fā)揮重力擴(kuò)散型混合的優(yōu)點(diǎn)即宏觀對(duì)流、擴(kuò)散高效，還可發(fā)揮強(qiáng)制剪切型混合的優(yōu)點(diǎn)即微觀上顆粒之間的位移、互換充分彌散。
目前市場(chǎng)上的雙運(yùn)動(dòng)®混合機(jī)就是兼有這兩種混合原理的混合機(jī)。
下圖表示雙運(yùn)動(dòng)®混合機(jī)的混合原理：

圖中可體現(xiàn)雙運(yùn)動(dòng)®混合機(jī)把重力擴(kuò)散型混合和強(qiáng)制剪切型混合同時(shí)作為自己的主要混合手段，所以具有了粉體宏觀快速流動(dòng)、擴(kuò)散，微觀強(qiáng)制快速位移、互換、彌散。從而在混合效率上和混合均勻度上均有較好效果。
在實(shí)際工作中，很合混合設(shè)備都是以實(shí)現(xiàn)某一種混合原理為主的實(shí)施操作，但也會(huì)伴隨其他混合原理的發(fā)生。