攪拌混合概述

固體混合是工業(yè)生產(chǎn)過程中一種重要的單元操作,它廣泛用于化工、醫(yī)藥、食品、飼料、塑料和建材等部門。

固體粒子

固體混合設(shè)備中所述及的固體是指粉粒體,而粉粒體可再細(xì)分為兩種,一種是粒體(粒料),另一種是粉體。兩者的粒徑約以50m為界,粒料上限為數(shù)毫米,而粒料與粉體的更本質(zhì)的區(qū)別在于兩種固體顆粒的力學(xué)行為的區(qū)別。粒料的力學(xué)行為主要受重力所控制。當(dāng)粒子的粒徑不斷減小,則粒子之間的附著力所引起的作用逐漸增大,當(dāng)粒徑小至數(shù)十微米時(shí),附著力與重力平衡。粒徑進(jìn)一步減小,附著力急劇增加,當(dāng)粒徑小至數(shù)微米時(shí),重力的作用小到可以忽略,由附著力的作用會(huì)形成凝集體,即發(fā)生所謂逆粉碎現(xiàn)象。粒徑大小對混合物性能的影響主要是通過兩相的界面起作用的,過小的粒子對混合物的力學(xué)性能不一定有好處

固體混合

固體混合是指兩種或兩種以上不同性質(zhì)的粉粒體,在干燥狀態(tài)或加入少量液體的狀態(tài)下,在外力作用下進(jìn)行攪混,使之逐步達(dá)到均一分布的操作,是不均勻度不斷減小的一種隨機(jī)過程。理想完全混合狀態(tài)是難以達(dá)到的,實(shí)際混合過程總是無序、不規(guī)則排列,它所能達(dá)到的zui佳程度稱為隨機(jī)完全混合?；旌吓c混煉、捏合、分散等操作過程相比，既有區(qū)別又有聯(lián)系。

固體混合的影響因素及混合過程機(jī)理

與液體攪拌相比,固體混合不具有自身擴(kuò)散的性質(zhì),因而必須施加外力才能強(qiáng)制流動(dòng)。影響混合的因素,除混合設(shè)備和操作條件外,固體粉粒體的性質(zhì),包括粒子的粒度與粒度分布、粒子形狀、表觀密度、表面性質(zhì)、靜電荷、水分含量、休止角、流動(dòng)性、凝聚性,對混合過程的影響極大,這與混合過程中大顆粒較容易分離，而小顆粒物料又較容易沉積在設(shè)備的下部有關(guān)。

粉粒體混合時(shí)有三種基本的混合機(jī)理。

(1)擴(kuò)散混合粉粒體在小尺寸范圍內(nèi)的隨機(jī)運(yùn)動(dòng),即增加單個(gè)粒子移動(dòng)性所引起的局部混合。只要不同時(shí)存在離析作用,擴(kuò)散混合zui終能使固體間的混合高度均一。擴(kuò)散混合作用一般發(fā)生在不斷新生的表面上并再分布,或發(fā)生在眾粒子相互間的移動(dòng)性增加時(shí)。前者如鼓式混合器中進(jìn)行的混合操作,后者如沖擊磨中進(jìn)行的混合過程

(2)對流混合或移動(dòng)混合粉粒體進(jìn)行大尺寸的隨機(jī)運(yùn)動(dòng),即粒子成批地從一處移動(dòng)到另一處,從而形成環(huán)流并同時(shí)進(jìn)行混合

(3)剪切混合在物料內(nèi)部粒子之間相對移動(dòng)產(chǎn)生的混合。混合過程中發(fā)生的對流、剪切和擴(kuò)散三種混合機(jī)理不可能在各自的區(qū)間獨(dú)立起作用,而是隨混合過程進(jìn)行同時(shí)出現(xiàn)。雖然每種型式的混合設(shè)備會(huì)同時(shí)出現(xiàn)三種混合機(jī)理,但總是只有一種機(jī)理起以雙軸槳葉式混合器為例，槳葉在容器內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng),將在橫向(a向、b向)產(chǎn)生對流混合。由于槳葉上下翻動(dòng),物料升落之際也會(huì)造成擴(kuò)散混合。雖然,槳葉與粉粒體相對移動(dòng)時(shí)也產(chǎn)生剪切混合作用,但對流混合起主要作用

在混合過程中,總是存在兩種過程,即混合和反混合?；旌蠣顟B(tài)是這兩種相反過程之間建立起來的動(dòng)平衡由于混合機(jī)理對混合速率影響的定量關(guān)系目前還不是很清楚，因而固體混合操作至今帶有很大的經(jīng)驗(yàn)性。