一文了解粉體混合均化及混合機應用
粉體混合是通過機械或流體方法使不同物理性質和化學性質的顆粒在宏觀上分布均勻的過程，簡言之是兩種以上的固態粉體物料在外力的作用下，其不均勻性降到低的過程。隨著新材料的研發和工業化應用高速發展，粉體復合材料的均勻混合越來越重要。
一、粉體混合定義及混合機理
(一)粉料混合定義
粉體混合是指將兩種或兩種以上的不同成分的粉體混合均勻的過程。混合也是制備產品整個過程的第1步，混合物各組分質量的分布均勻至關重要，因為混料不均勻在后續工藝中是無法調整的。
粉體混合形式分類
(2)混合機理
粉體混合機理是粉體顆粒間相互擴散、對流、剪切，目前常用的混合方法有：三維混合，雙錐混合、球磨混合及*的雙運動混合。雙運動混合是利用料桶的轉動和料桶內部葉片的轉動(轉動速度是料桶轉動速度的2倍)同時強制驅動粉體相互擴散、對流、剪切，形成復雜的運動，從而達到理想的混合效果。
▲粉體混合機理示意圖
二、影響粉體混合均化工藝的因素
(一)顆粒大小
粗大的粉體顆粒具有較好的壓縮性，但成形性差；細小粉體顆粒成形性好，但壓縮性差，因此大小顆粒適當的搭配，能改善粉體的填充型，提高粉體的壓縮性和改善粉體的燒結性能。但是，粉體顆粒大小差異越大，越不易混合。細粉體易“搭橋”和相互黏附，妨礙顆粒的相互移動，不易均勻分散。
(二)松裝密度(比重)
松裝密度差異越大，越不容易混合。松裝密度小的*易漂浮，混合時，始終漂浮于上方，很難混入較重粉的組元里，不易混合均勻。
(三)流動性
粉體流動性差，顆粒間相互粘附，不利于粉體相互穿插移動、對流，不易于其他粉體混合均勻。
(四)粉體性質
顆粒性質包括：粒子的粒度與粒度的分布，粒子的形狀、粗糙度，粒子的密度、靜電荷、水分含量、脆碎性、休止角、流動性、結團性以及彈性等。例如：粒子的形狀影響粒子的流動性，粒子的密度差異在混合中會發生密度偏析作用。
三、常用的粉體混料機介紹
目前，常用的粉體混料機主要有：三維混合機、v型混合機、雙錐混合機。
(一)三維混合機
工作原理：裝料的桶體是在主動軸的帶動下，作周而復始的平移轉動和翻滾等復合運動，促使物料沿著桶體作環向、徑向和軸向的三向復合運動，從而實現多種物料的相互流動、擴散、積聚、摻雜，達到均勻混合的目的。
▲三維混合機示意圖
三維混合機優點：料桶內不存物料死角。
缺點是：裝載率低，一般不超過60%；對于超*、超細粉不易混合均勻，容易漂浮料桶上方，微觀上難以達到顆粒與顆粒之間充分均勻混合。
(二)v型混合機
工作原理：利用混料機二圓柱桶長度不相等,行成不對稱的原理，當混料機轉動時物料從分解到組合，從組合到分解,推動物料進行橫向交流，每轉動一圈橫向力使部分物料從一個桶流向另一個桶，這樣物料橫向徑向混和，分解組合相互進行，使物料達到均勻的混合效果。
▲v型混合機示意圖
v型混合機優點：當混合流動性好、物性相近似的混合物料時，可以得到較好的混合效果。
缺點是：當混合粉體物料物性差距較大時，一般不能得到理想的混合物；能耗較大大；顆粒間相互沖擊、摩擦較大，易改變粉體組元的基本特性，如：粒度變小，顆粒形狀改變。
(三)雙錐混合機
工作原理：將粉體加入到雙錐料桶中，隨著料桶的不斷旋轉，粉體物料在容器中進行復雜的撞擊運動，達到均勻的混合。
雙錐混合機優點：可以實現粉體間快速混合。
缺點是：轉速過慢時，物料容易分層滾動，無法快速有效的摻入混合，而且容易形成球形結團粒。
▲雙錐混合機示意圖
四、不同類型混合機應用領域
(一)三維混合機
三維混合機廣泛應用于醫藥、化工、食品、飼料、農藥等行業。不僅適用于普通粉體物料的混合，還應用于含油多、含糖多、粘度大、易燃、易爆、升溫固化、升溫軟化物料的混合。如藥物、粉體涂料(預混合及成品混合)、流平劑、食品加劑等，并可以和生產線配用。
(二)v型混合機
v型混合機適用于兩種以上干粉狀、顆粒狀粉體物料的混合，尤其對微量的添加劑也可達到良好的混合效果，廣泛使用于制藥、化工、食品、塑料、化妝品、陶瓷、冶金等領域。
(三)錐型混合機
錐形混合機適用于固體與固體、固體與液體、液體與液體混合，廣泛用于化工、染料、石油、冶金、建材、稀土等領域。錐形混合機對熱敏性物料不會產生過熱，對顆粒物料不會壓饋和磨碎，對比重懸殊和粒度不同的物料混合不會產生分屑離析現象。
案例分析：
▲國內某大型多品種氧化鋁企業的原料均化系統
對于該大型原料均化系統，專業專家認為：
氧化鋁粉體加工過程采用均化也是借鑒了國外的*經驗，日本昭和30年前就已經在工業化應用。原料均化目的是保證生產配料和工藝的穩定性，嚴格來說出廠產品都應該保證品質的均勻穩定，同類規格產品無論當期批次，還是不同時期的，都應質量保證一致。粉體原材料對一致性要求甚至大于產品性質本身。
該大型均化系統一般工作原理是把不同時期和不同供應商的原料放入不同儲罐里，通過皮帶稱多點計量下料，混合添加礦化劑。產品出來后的均化，昭和做法就是把不同產品先分類儲存在立罐里，然后多點計量下料，氣動混合。
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(一)粉料混合定義
粉體混合是指將兩種或兩種以上的不同成分的粉體混合均勻的過程。混合也是制備產品整個過程的第1步，混合物各組分質量的分布均勻至關重要，因為混料不均勻在后續工藝中是無法調整的。
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(2)混合機理
粉體混合機理是粉體顆粒間相互擴散、對流、剪切，目前常用的混合方法有：三維混合，雙錐混合、球磨混合及*的雙運動混合。雙運動混合是利用料桶的轉動和料桶內部葉片的轉動(轉動速度是料桶轉動速度的2倍)同時強制驅動粉體相互擴散、對流、剪切，形成復雜的運動，從而達到理想的混合效果。
▲粉體混合機理示意圖
二、影響粉體混合均化工藝的因素
(一)顆粒大小
粗大的粉體顆粒具有較好的壓縮性，但成形性差；細小粉體顆粒成形性好，但壓縮性差，因此大小顆粒適當的搭配，能改善粉體的填充型，提高粉體的壓縮性和改善粉體的燒結性能。但是，粉體顆粒大小差異越大，越不易混合。細粉體易“搭橋”和相互黏附，妨礙顆粒的相互移動，不易均勻分散。
(二)松裝密度(比重)
松裝密度差異越大，越不容易混合。松裝密度小的*易漂浮，混合時，始終漂浮于上方，很難混入較重粉的組元里，不易混合均勻。
(三)流動性
粉體流動性差，顆粒間相互粘附，不利于粉體相互穿插移動、對流，不易于其他粉體混合均勻。
(四)粉體性質
顆粒性質包括：粒子的粒度與粒度的分布，粒子的形狀、粗糙度，粒子的密度、靜電荷、水分含量、脆碎性、休止角、流動性、結團性以及彈性等。例如：粒子的形狀影響粒子的流動性，粒子的密度差異在混合中會發生密度偏析作用。
三、常用的粉體混料機介紹
目前，常用的粉體混料機主要有：三維混合機、v型混合機、雙錐混合機。
(一)三維混合機
工作原理：裝料的桶體是在主動軸的帶動下，作周而復始的平移轉動和翻滾等復合運動，促使物料沿著桶體作環向、徑向和軸向的三向復合運動，從而實現多種物料的相互流動、擴散、積聚、摻雜，達到均勻混合的目的。
▲三維混合機示意圖
三維混合機優點：料桶內不存物料死角。
缺點是：裝載率低，一般不超過60%；對于超*、超細粉不易混合均勻，容易漂浮料桶上方，微觀上難以達到顆粒與顆粒之間充分均勻混合。
(二)v型混合機
工作原理：利用混料機二圓柱桶長度不相等,行成不對稱的原理，當混料機轉動時物料從分解到組合，從組合到分解,推動物料進行橫向交流，每轉動一圈橫向力使部分物料從一個桶流向另一個桶，這樣物料橫向徑向混和，分解組合相互進行，使物料達到均勻的混合效果。
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缺點是：當混合粉體物料物性差距較大時，一般不能得到理想的混合物；能耗較大大；顆粒間相互沖擊、摩擦較大，易改變粉體組元的基本特性，如：粒度變小，顆粒形狀改變。
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