粉体粒度分析及其测量(二)
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粉体粒度分析及其测量（＝）
在生产实践中，往往需要多种不同成分的粉体物料按一定比例配合在一起通过一定工序加工成为最终产品。在
此过程中，各种成分的粉体的均匀分布对产品的性能具有直接的重要影响。因此，需要进行必要的均化，即混合处理。
所谓混合，即是物料在外力（重力或机械力等）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。
／，， 、 在不同产品的生产过程中，混合操作的方式多种多样，但其共同目的是通过混合过程获得组成和性质均匀的混合物， 以保证产品组成、结构和性能的均匀一致性。例如，在沙漏和生产过程中，各种原料的均匀混合是为提高高温固相反
应程度创造良好条件；玻璃原料的混合是使窑内物料熔化后形成均匀的熔液，为玻璃的成型奠定基础；颜料和着色剂 在混合料中的混合是为了获得均匀一致的产品外观色调；饲料、医药和农药中极微量的药效成分与载体的混合以及各
种外加剂在混合物料中的混合目的是使微量成分形成高度均匀分布。 １．混合机理和混合效果评价
（１）混合机理
关于固体颗粒混合的机理，一般认为有如下三种。
其一，扩散混合——颗粒小规模随机移动分离的颗粒散布在不断展现的新生料面上并做微弱的移动，使各组分颗 粒在局部范围内扩散实现均匀分布。扩散混合的条件是颗粒分布在新出现的表面上，或单个颗粒能增大内存的活动性。
其二，对流混合——颗粒大规模随机移动物料在外力的作用下产生类似液体的运动，颗粒从物料的一处位移至另
一处，所有颗粒在混合设备中整体混合。 其三，剪切混合——在粉体物料团内部，由于颗粒间的相互滑移，如同薄层状液体运动一样，形成滑移面，导致
局部混合。
需要指出的是，上述三种混合机理虽各有不同，但其共同的本质则是施加适当形式的外力使混合物中各种组分颗 粒产生相互间的相对位移，这是发生混合的必要条件。
各种混合机进行混合时，并非单纯利用某种机理，而是以上三种机理均起作用，只不过以某一种机理起主导作用。
各种混合设备的混合作用见表ｌ。
表１不同混合机的混合作用
混合机类型 对流混合 扩散混合 剪切 昆合 重力式（容器旋转式） 大 由 小 强制式（容器固定式） 大 由 中 气力式 大 小 小
混合过程在整个混合过程中，初期是以对流混合为主，显然这一阶段的混合速度较大；在混合第二阶段中，
则以扩散混合为主；在全部混合过程中剪切混合都起着作用。物料在混合机中，混合前期均化速度较快，颗粒之 间迅速地｝昆合，达到最佳｝昆合状态后，不但均化速度变慢，而且由于混合的物料性质和运动的方式等状态在混合
过程中的改变，混合的过程不能达到最佳混合状态，尤其是较细的粒子，由于粉体的凝聚以及静电效应等原因，
产生了逆混合均化的现象称为反混合，也叫偏析。
当 昆合过程进行到一定程度，混合过程总是进行着两种历程，颗粒被混合着，而同时又偏析着，偏析和混合 反复交替地进行着，在某个时刻达到动态平衡。此后，混合均匀度不会再提高，一般不会再达到最佳的混合状态。
这种反常现象是由于后期出现的反混造成的。
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■ 厂——］ Ｉ ２．影响混合的因素 偏析会阻碍随机的完全混合，也可说混合状态是分料与混合之间的平衡。平衡的建立乃基于一定的条件，适当
地改变这些条件，可使平衡向着有利于混合的方面转化，从而改善混合作业。影响混合过程的因素主要有物料的物
理性质、混合机的结构形式和操作条件三个方面。
（１）物料的物理性质 物料颗粒所具有的形状、粒度及粒度分布、密度、表面性质、休止角、流动性、含水量、黏结性等都会影响混合过程。
在｝昆合过程中，总是伴随着｝昆合与逆混合两种作用。颗粒被混合的同时，偏析作用又使物料进行逆混合，混合 状态是偏析与混合之间的平衡。适当改变这些条件，就可使平衡向有利于混合的方向转化，从而改善混合操作的效果。
物料颗粒的粒度、密度、形状、粗糙度、休止角等物理性质的差异将会引起偏析，其中以混合物料的粒度差和
密度差影响较大。偏析作用有以下三个方面。 ①堆积偏析具有粒度并（或密度差）的混合物料，在倒泻堆积时就会产生偏析，细（或密度小）颗粒集中在料
堆中心部分，而粒度大（或密度大）的颗粒则在其外围。 ②振动偏析具有粒度差和密度差的薄料层在受到振动时，也会产生偏析。即使是埋陷在小密度细颗粒料层中的
大密度粗颗粒，仍能上升到料层的表面。 ③搅拌偏析采用液体搅拌方式来强烈搅拌具有粒度差的混合物料，也会出现偏析，往往难以获得良好的混合效
果。一种混合方法对液体混合可能很有效，但未必适合于固体粉料的混合，甚至会导致严重的逆混合。 在实际混合过程中，应针对不同情况，选取相应的防止偏析措施，从混合作用来看，对流混合偏析程度最小，
而扩散混合则有利于偏析。因此，对于具有较大偏析倾向的物料，应选用以对流混合为主的混合设备。
（２）混合机结构形式 混合机机身的形状和尺寸、所用搅拌部件的几何形状和尺寸、结构材料及其表面加工质量、进料和卸料的设置 形式等都会影响混合过程。设备的几何形状和尺寸影响物料颗粒的游动方向和速度。
图ｌ所示粒度为８０～１００目和３５～４２目的砂各２．５ｋｇ，在水平圆筒｝昆合机内水平装填物料后进行混合的偏析
现象。可以发现，混合２ｍｉｎ后，ｌ—Ｍ值降至最小，之后开始回升，发生明显偏析。
图１水平圆筒混合机中的偏析现象 图２物料在回转圆筒中的径向运动 ａ－－混合区；ｂ一静聚区 颗粒沿圆筒内壁上升至一定高度，然后沿着混合区斜面滚落，如图２所示。在滚落过程中，上层颗粒有机会落
入下层出现的空穴中去，这种颗粒层位的变更即产生｝昆合作用。水平圆筒混合机的混合区是局部的，而且径向混合
是主要的。但是，由于在物料流线包围的中心部位呈现一个流动速度极小的区域，微细颗粒就可能穿过大颗粒的间
隙集中到这个区域中来，形成沿圆筒轴向的细颗粒芯。
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