無機(jī)非金屬材料工業(yè)機(jī)械及設(shè)備第十七章

1、第第17章章 概述概述第四篇 混合機(jī)械設(shè)備第一節(jié) 混合過程：是指兩種或兩種以上不同組分的物料在外力作用下發(fā)生運(yùn)動速度和方向改變，使各組分顆粒得以均勻分布的操作過程。又稱均化過程。 在混合中，一種或幾種組分的分配可以成分子狀態(tài)，也可以成質(zhì)點(diǎn)狀態(tài)，各組分也可能是物質(zhì)的不同集態(tài)，即固體、液體或氣體。p同相之間的移動混合。p不同相之間的移動攪拌。p高粘度的液體和固體相互混合的操作捏合或混煉。主要有兩個方面：一、將混合作為最終的目的。二、作為完成其他目的的間接輔助操作。如：吸附、浸出、溶解、結(jié)晶等在混合機(jī)中，物料的混合作用方式一般認(rèn)為有以下三種：u對流混合所有顆粒從一處向另一處作相對運(yùn)動u擴(kuò)散混合顆粒在

2、新生成的表面上作微弱的移動，在局部范圍擴(kuò)散u剪切混合顆粒間的相互滑移和沖撞作用，引起局部混合初期是以對流混合為主；在第區(qū)域中則以擴(kuò)散混合為主；在全部混合過程中剪切混合都起作用?；旌线^程 物料在混合機(jī)中，從最初的整體混合達(dá)到局部的混勻狀態(tài)。在混合的前期，均化的速度較快，顆粒之間迅速地混合，達(dá)到最佳混合狀態(tài)后，不但均化速度變慢，而且要向反方向變化，使混合狀態(tài)變劣，這種反混過程叫偏析或分料。 實(shí)際的情況往往是混合質(zhì)量先達(dá)到一最高值，然后下降而趨于平衡。第三節(jié) 混合效果的評價方法一、混合均勻性概念 是指混合物中一種或幾種組分的濃度或其他物理性質(zhì)的均勻性。分離尺度：（越大，越差） 各個局部小區(qū)域體積的平

3、均值。分離強(qiáng)度：（越大，越差） 各局部區(qū)域內(nèi)的濃度與整個混合物平均濃度之間的偏差平均值。u容許偏差： 規(guī)定一定的試樣大小，并要求試樣濃度值的平均偏差值應(yīng)小于某個規(guī)定的最大值，此最大偏差值稱為容許偏差。u檢驗(yàn)尺度： 規(guī)定的取樣大小。如果混合物符合下列條件之一，則可認(rèn)為混合是合格的：u分離尺度小于檢驗(yàn)尺度，且分離強(qiáng)度小于容許偏差；u分離尺度雖大于檢驗(yàn)尺度，但分離強(qiáng)度充分小于容許偏差，足以補(bǔ)償前者；u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。二、表征混合效果的指標(biāo)（一）合格率物料中若干個樣品在規(guī)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)上下限之內(nèi)的百分率，即在一定范圍內(nèi)的合格率。例如：有兩組樣品，要求某一成

4、分的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）在92%2%范圍內(nèi)為合格。第一組樣品平均值為92.58%,第二組樣品平均值為92.04%，兩組樣品的合格率都一樣，平均值也相近，但其波動幅度相差很大。標(biāo)準(zhǔn)偏差是指一組測量數(shù)據(jù)偏離平均值的大小。各次測定值對于真值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為：對于有限次數(shù)的測定，平均值是最接近真值的，各次測定值對平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為：S值越大曲線就越平坦，這就意味著某組分濃度測定值的離散程度大，即在混合機(jī)中各處的混合程度不均勻；S值越小，測定值數(shù)據(jù)的集中程度就高，各次測定值也就越接近算術(shù)平均值，混合的均勻程度就越好。以混合前后物料的標(biāo)準(zhǔn)偏差之比表示均化效果均化效果H值越大，表示均化效果越好。（三）離散度和均勻度

5、離散度即一組測量數(shù)據(jù)偏離平均值的大小:均勻度為一組測量數(shù)據(jù)靠近平均值的程度： 當(dāng)取樣相當(dāng)大時，有可能掩蓋了局部的不均勻性；而取樣較少，又可能用局部的不均勻性抹殺了整體的均勻性。：用來表征混合質(zhì)量從混合前的完全離散狀態(tài)到最佳的隨機(jī)完全混合狀態(tài)的進(jìn)程?；旌隙然旌隙纫话阌孟率奖硎荆篗值十分接近于1，上式改為：是混合過程中物料實(shí)際狀態(tài)與最后其中組分達(dá)到隨機(jī)完全混合狀態(tài)之間差異消失的速率?；旌纤俾剩?物料混合的基本問題是要保證物料在流動狀態(tài)下進(jìn)行，一般靠機(jī)械設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，因此要消耗能量。 在制取均相混合物時（即分離尺度達(dá)到分子間距離的數(shù)量級），混合作用屬自發(fā)擴(kuò)散。粉體或顆粒體混合時，被混合的物料必須保持運(yùn)

6、動狀態(tài)而達(dá)到混合，同時要消耗能量。 混合機(jī)的能量消耗只能由實(shí)驗(yàn)決定。一般在大型混合機(jī)內(nèi)，存在運(yùn)動件與重力之間的相互制約，所以弗魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)起著主要的作用。影響混合效果的因素甚為復(fù)雜，主要是：p物料的物理性質(zhì)p混合機(jī)的結(jié)構(gòu)形式p操作條件物料顆粒的粒度、密度、形狀、粗糙度、休止角等物理性質(zhì)的差異將會引起分料，其中以混合料的粒度和密度差影響較大。分料的作用：堆積分料振動分料攪拌分料1.對于具有較大分料傾向的物料，應(yīng)選用以對流混合為主的混合機(jī)。2.運(yùn)輸中應(yīng)盡量減少振動和落差；在工廠設(shè)計(jì)中，要盡量縮短輸送距離；配合料的儲存也應(yīng)力求避免分料。3.對于配合料的粒度差和密度差等因素引起的分料，除了控制各組分物料的

7、平均粒度在工藝要求的規(guī)定范圍內(nèi)之外，應(yīng)使密度相近的物料粒度相近；而對于密度差較大的物料，則使其顆粒的質(zhì)量相近，以避免各組分物料的分料。4.對于粒度差較大的配合料的混合過程，可以利用過混合現(xiàn)象，對混合的時間進(jìn)行優(yōu)選。5.在配合料中加入少量的水分（一般為4%左右），可以防止分料；可以考慮在水中加入某些表面活性劑，還可以提高配合料的溫度到35以上?；旌蠙C(jī)機(jī)身的形狀和尺寸，所用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)置形狀等，都會影響到混合過程。采用長徑比（L/D)1的鼓式混合機(jī)較有利于混合。操作條件包括：p混合料內(nèi)各組分的多少及其所占據(jù)混合機(jī)體積的比率；p各組分進(jìn)入混合機(jī)的方法、順序和速率；p攪拌部件或混合機(jī)容器的旋轉(zhuǎn)速度等。對于回轉(zhuǎn)容器型混合機(jī)來說，當(dāng)重力與慣性離心力平衡時，物料隨容器以同樣速度旋轉(zhuǎn)，物料間失去相對流動不發(fā)生混合，此時的回轉(zhuǎn)速度為臨界轉(zhuǎn)速。慣性離心力與重力之比稱為重力準(zhǔn)數(shù)：最佳轉(zhuǎn)速：