粉体粉末干粉混合原理                  
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        了解粉末粉体干粉的混合原理是掌握混合工艺的关键。

 一、粉体混合的概述

        在制药、食品添加剂、粉末冶金、化工等许多行业中需要将多种粉末按一定配方比例均匀混合在一起,然后加工制成终端产品。在此过程中,各种成分粉体的均匀分布对最终产品的性能具有直接的重要影响。所谓混合,即是粉体物料在外力(重力或者机械力等)作用下发生运动速度和运动方向的改变,使各组分颗粒均匀分布的操作过程。

二、粉体混合的原理

        在混合机中,物料的混合使用方式一般认为有以下三种:
        1、扩散混合——粉体小规模分层扩散移动,在外力作用下分离的粉体移动到不断展现的新生层面上,使各组分粉体在局部范围内扩散实现均匀分布。
        2、对流混合——粉体大规模随机移动,粉体在外力的作用下产生类似流体的运动,粉体从物料的一处位移至另一处,使粉体在大范围内对流实现均匀分布。
        3、剪切混合——对粉体物料团内部进行剪切,在外力的作用下粉体间出现相互滑移现象,形成滑移面,使局部的粉体不断地被剪切实现均匀分布。
       上述三种混合作用是不能决然分开的,各种混合机都是以上述三种作用的某一种作用起主导作用。各种混合设备由于结构不同,混合效果有显著差别(见下表)。
混合机类型 对流混合效果 扩散混合效果 剪切混合效果
重力对流扩散式(容器旋转) ​小
强制剪切搅拌式(容器固定内加桨叶)
重力扩散叠加强制剪切搅拌

三、混合设备中的混合原理

       在整个混合过程中,无论是人工混合还是机械设备混合,按工作原理分为重力对流扩散型混合和强制剪切搅拌型混合两类。
        1、重力对流扩散型混合原理
        通过机械力不断抬高粉体重心,利用重力迫使粉体反复向下进行流动、扩散、对冲、折叠等运动的混合方法。其作用是宏观上使粉体之间相互掺和、渗透,从而达到混合均匀的目的。代表机型:V型混合机、三维混合机、双锥机等。
下图表示V型混合机的混合原理:

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        从上图中可看到V型混合机内的粉体物料宏观对流快速高效,粉体内部的微观颗粒位移、互换较缓慢。
       
        2、强制剪切搅拌型混合原理
        利用容器内的运动桨叶强制对粉体进行反复地搅拌、剪切等运动的混合方法。其作用是微观上不断打散粉体颗粒之间的相邻关系,让粉体颗粒充分地移动、互换,达到粉体混合均匀的目的。代表机型:槽式螺带混合机、单锥螺杆混合机、犁刀混合机。
       
下图表示卧式螺带混合机的混合原理:

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         从上图中可以看到卧式螺带混合机中的粉体物料在强制剪切搅拌作用下,其微观的粉体颗粒位移、互换快速高效,但是料桶内物料的整体宏观移动较缓慢(料桶左边的物料若移动到右边需要较长的时间)。
        3、兼有重力扩散型混合原理和强制剪切型混合原理的混合机
        如果一台混合机兼有重力扩散型混合原理和强制剪切型混合原理,则是一个非常理想的混合机型。这样的机型可以发挥重力扩散型混合的优点即宏观对流、扩散高效,还可发挥强制剪切型混合的优点即微观上颗粒之间的位移、互换充分弥散。
         目前市场上的双运动混合机就是兼有这两种混合原理的混合机。
         下图表示双运动混合机的混合原理:
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        图中可体现双运动混合机把重力扩散型混合和强制剪切型混合同时作为自己的主要混合手段,所以具有了粉体宏观快速流动、扩散,微观强制快速位移、互换、弥散。从而在混合效率上和混合均匀度上均有较好效果。
         在实际工作中,很合混合设备都是以实现某一种混合原理为主的实施操作,但也会伴随其他混合原理的发生。