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一文了解粉体混合均化及混合机应用

日期:2020-12-15浏览:149次

  粉体混合是通过机械或流体方法使不同物理性质和化学性质的颗粒在宏观上分布均匀的过程,简言之是两种以上的固态粉体物料在外力的作用下,其不均匀性降到低的过程。随着新材料的研发和工业化应用高速发展,粉体复合材料的均匀混合越来越重要。
 
  一、粉体混合定义及混合机理
 
  (一)粉料混合定义
 
  粉体混合是指将两种或两种以上的不同成分的粉体混合均匀的过程。混合也是制备产品整个过程的第1步,混合物各组分质量的分布均匀至关重要,因为混料不均匀在后续工艺中是无法调整的。
 
  粉体混合形式分类
 
  (2)混合机理
 
  粉体混合机理是粉体颗粒间相互扩散、对流、剪切,目前常用的混合方法有:三维混合,双锥混合、球磨混合及先进的双运动混合。双运动混合是利用料桶的转动和料桶内部叶片的转动(转动速度是料桶转动速度的2倍)同时强制驱动粉体相互扩散、对流、剪切,形成复杂的运动,从而达到理想的混合效果。
 
  ▲粉体混合机理示意图
 
  二、影响粉体混合均化工艺的因素
 
  (一)颗粒大小
 
  粗大的粉体颗粒具有较好的压缩性,但成形性差;细小粉体颗粒成形性好,但压缩性差,因此大小颗粒适当的搭配,能改善粉体的填充型,提高粉体的压缩性和改善粉体的烧结性能。但是,粉体颗粒大小差异越大,越不易混合。细粉体易“搭桥”和相互黏附,妨碍颗粒的相互移动,不易均匀分散。
 
  (二)松装密度(比重)
 
  松装密度差异越大,越不容易混合。松装密度小的轻粉易漂浮,混合时,始终漂浮于上方,很难混入较重粉的组元里,不易混合均匀。
 
  (三)流动性
 
  粉体流动性差,颗粒间相互粘附,不利于粉体相互穿插移动、对流,不易于其他粉体混合均匀。
 
  (四)粉体性质
 
  颗粒性质包括:粒子的粒度与粒度的分布,粒子的形状、粗糙度,粒子的密度、静电荷、水分含量、脆碎性、休止角、流动性、结团性以及弹性等。例如:粒子的形状影响粒子的流动性,粒子的密度差异在混合中会发生密度偏析作用。
 
  三、常用的粉体混料机介绍
 
  目前,常用的粉体混料机主要有:三维混合机、V型混合机、双锥混合机。
 
  (一)三维混合机
 
  工作原理:装料的桶体是在主动轴的带动下,作周而复始的平移转动和翻滚等复合运动,促使物料沿着桶体作环向、径向和轴向的三向复合运动,从而实现多种物料的相互流动、扩散、积聚、掺杂,达到均匀混合的目的。
 
  ▲三维混合机示意图
 
  三维混合机优点:料桶内不存物料死角。
 
  缺点是:装载率低,一般不超过60%;对于超轻粉、超细粉不易混合均匀,容易漂浮料桶上方,微观上难以达到颗粒与颗粒之间充分均匀混合。
 
  (二)V型混合机
 
  工作原理:利用混料机二圆柱桶长度不相等,行成不对称的原理,当混料机转动时物料从分解到组合,从组合到分解,推动物料进行横向交流,每转动一圈横向力使部分物料从一个桶流向另一个桶,这样物料横向径向混和,分解组合相互进行,使物料达到均匀的混合效果。
 
  ▲V型混合机示意图
 
  V型混合机优点:当混合流动性好、物性相近似的混合物料时,可以得到较好的混合效果。
 
  缺点是:当混合粉体物料物性差距较大时,一般不能得到理想的混合物;能耗较大大;颗粒间相互冲击、摩擦较大,易改变粉体组元的基本特性,如:粒度变小,颗粒形状改变。
 
  (三)双锥混合机
 
  工作原理:将粉体加入到双锥料桶中,随着料桶的不断旋转,粉体物料在容器中进行复杂的撞击运动,达到均匀的混合。
 
  双锥混合机优点:可以实现粉体间快速混合。
 
  缺点是:转速过慢时,物料容易分层滚动,无法快速有效的掺入混合,而且容易形成球形结团粒。
 
  ▲双锥混合机示意图
 
  四、不同类型混合机应用领域
 
  (一)三维混合机
 
  三维混合机广泛应用于医药、化工、食品、饲料、农药等行业。不仅适用于普通粉体物料的混合,还应用于含油多、含糖多、粘度大、易燃、易爆、升温固化、升温软化物料的混合。如药物、粉体涂料(预混合及成品混合)、流平剂、食品加剂等,并可以和生产线配用。
 
  (二)V型混合机
 
  V型混合机适用于两种以上干粉状、颗粒状粉体物料的混合,尤其对微量的添加剂也可达到良好的混合效果,广泛使用于制药、化工、食品、塑料、化妆品、陶瓷、冶金等领域。
 
  (三)锥型混合机
 
  锥形混合机适用于固体与固体、固体与液体、液体与液体混合,广泛用于化工、染料、石油、冶金、建材、稀土等领域。锥形混合机对热敏性物料不会产生过热,对颗粒物料不会压馈和磨碎,对比重悬殊和粒度不同的物料混合不会产生分屑离析现象。
 
  案例分析:
 
  ▲国内某大型多品种氧化铝企业的原料均化系统
 
  对于该大型原料均化系统,专业专家认为:
 
  氧化铝粉体加工过程采用均化也是借鉴了国外的先进经验,日本昭和30年前就已经在工业化应用。原料均化目的是保证生产配料和工艺的稳定性,严格来说出厂产品都应该保证品质的均匀稳定,同类规格产品无论当期批次,还是不同时期的,都应质量保证一致。粉体原材料对一致性要求甚至大于产品性质本身。
 
  该大型均化系统一般工作原理是把不同时期和不同供应商的原料放入不同储罐里,通过皮带称多点计量下料,混合添加矿化剂。产品出来后的均化,昭和做法就是把不同产品先分类储存在立罐里,然后多点计量下料,气动混合。
 

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