第6部分 混合及造粒

1、混合与造粒l目的目的l机理机理l影响混合的因素影响混合的因素l机械机械 l水泥原料和陶瓷原料的混合，是为固相反应创水泥原料和陶瓷原料的混合，是为固相反应创造条件；造条件；l玻璃原料和冶金原料的混合是为炉内熔融反应玻璃原料和冶金原料的混合是为炉内熔融反应配制适当的化学成分；配制适当的化学成分；l在耐火材料和制砖生产中，为了获得所需的强在耐火材料和制砖生产中，为了获得所需的强度，要制备有最紧密填充状态的颗粒配合料；度，要制备有最紧密填充状态的颗粒配合料；l绘画颜料和涂料用颜料的调制，合成树脂与颜绘画颜料和涂料用颜料的调制，合成树脂与颜料粉末的混合则是为了调色。料粉末的混合则是为了调色。 l移动混合

2、粒子成团地移动；移动混合粒子成团地移动；l扩散混合把粒子撒到新出现的粉体面扩散混合把粒子撒到新出现的粉体面上；上；l剪切混合粉体内形成滑移面。剪切混合粉体内形成滑移面。 l物料在混合机中从最初的整体混合达到物料在混合机中从最初的整体混合达到局部的混匀状态。在前期进行迅速地混局部的混匀状态。在前期进行迅速地混合，达到最佳混合状态后，要向反方向合，达到最佳混合状态后，要向反方向变化，使混合状态变劣，而偏析和混合变化，使混合状态变劣，而偏析和混合则反复地交替进行着，在某个时刻达到则反复地交替进行着，在某个时刻达到动态平衡。动态平衡。l固体粒子的性质：包括粒子的粒度与粒度固体粒子的性质：包括粒子的粒度

3、与粒度分布、粒子形状、粒子密度、松散体积密分布、粒子形状、粒子密度、松散体积密度、表面性质、静电荷、水分含量、脆碎度、表面性质、静电荷、水分含量、脆碎性、休止角、流动性、抗团聚性等。性、休止角、流动性、抗团聚性等。l混合机性能：包括机身尺寸与几何形状、混合机性能：包括机身尺寸与几何形状、所用搅拌部件的尺寸与几何形状、清洗性所用搅拌部件的尺寸与几何形状、清洗性能、进料口的大小与部位、结构材料与表能、进料口的大小与部位、结构材料与表面加工质量、进料与卸料装置的性能。面加工质量、进料与卸料装置的性能。l运转条件：包括混合料内各组成的多少及运转条件：包括混合料内各组成的多少及其占据混合机体积的比率，各

4、组成进入混其占据混合机体积的比率，各组成进入混合机的方法、次序、速率，搅拌部件或混合机的方法、次序、速率，搅拌部件或混合容器的旋转速率。合容器的旋转速率。l混合的方式和途径：包括机械混合与气力混合的方式和途径：包括机械混合与气力均化、混合装置的结构、连续式混合或间均化、混合装置的结构、连续式混合或间歇式混合、无法在混合机内均化的大宗物歇式混合、无法在混合机内均化的大宗物料的混合、堆料方式、取料方式等。料的混合、堆料方式、取料方式等。l料浆搅拌机：机械搅拌机，气力搅拌机料浆搅拌机：机械搅拌机，气力搅拌机设备，机械气力搅拌机设备，机械气力搅拌机l粉料混合机：螺旋式混合机，轮粘式混粉料混合机：螺旋式

5、混合机，轮粘式混合机，浆叶式混合机，行星式混合机，合机，浆叶式混合机，行星式混合机，气力混合机气力混合机l水平桨式搅拌机：常用在陶瓷厂碎解粘水平桨式搅拌机：常用在陶瓷厂碎解粘土，间歇工作。土，间歇工作。l行星搅拌机：立式搅拌机，陶瓷厂用来行星搅拌机：立式搅拌机，陶瓷厂用来搅拌泥浆及釉料，以防止固体颗粒的沉搅拌泥浆及釉料，以防止固体颗粒的沉淀。淀。l螺旋式搅拌机；以浆叶的直径表示规格。螺旋式搅拌机；以浆叶的直径表示规格。结构简单紧凑，搅拌效率高，广泛应用结构简单紧凑，搅拌效率高，广泛应用于陶瓷工业。于陶瓷工业。l气力搅拌机设备：利用压缩空气通入浆气力搅拌机设备：利用压缩空气通入浆池，使料浆产生强

6、烈的湍流运动而得到池，使料浆产生强烈的湍流运动而得到搅拌。特别适合于高深的料浆池应用。搅拌。特别适合于高深的料浆池应用。料浆池较深，可有效利用上升气流进行料浆池较深，可有效利用上升气流进行料浆搅拌。料浆搅拌。l机械气力搅拌机：为了加强搅拌效应，机械气力搅拌机：为了加强搅拌效应，往往在同一设备中同时进行机械搅拌和往往在同一设备中同时进行机械搅拌和气力搅拌，可得到十分均一的料浆。气力搅拌，可得到十分均一的料浆。l螺旋式混合机：用于粉料的混合、增湿螺旋式混合机：用于粉料的混合、增湿或潮解粘土等，有单轴和双轴两种类型。或潮解粘土等，有单轴和双轴两种类型。由由U型槽、主轴、紧固在主轴上的不连续型槽、主轴

7、、紧固在主轴上的不连续螺旋浆叶以及带动主轴转动的驱动装置螺旋浆叶以及带动主轴转动的驱动装置组成。组成。l轮碾式混合机：与轮碾机相似，有盘转轮碾式混合机：与轮碾机相似，有盘转式和轮转式两种。盘转式混合机碾盘旋式和轮转式两种。盘转式混合机碾盘旋转，通过与物料的摩擦作用，使碾轮绕转，通过与物料的摩擦作用，使碾轮绕着固定横梁自转，可以保证物料的水分着固定横梁自转，可以保证物料的水分和粒度均匀分布。中小型玻璃工厂多数和粒度均匀分布。中小型玻璃工厂多数采用这种混合机。采用这种混合机。l浆叶式混合机：在轴向的混合强度不够，浆叶式混合机：在轴向的混合强度不够，混合均匀度不够。混合均匀度不够。l行星式混合机：在

8、耐火材料及陶瓷工厂行星式混合机：在耐火材料及陶瓷工厂中用于必须保证泥料成分和水分均一时中用于必须保证泥料成分和水分均一时的混合和增湿。的混合和增湿。l气力混合机：主要部件是设于库底（均气力混合机：主要部件是设于库底（均化库）的各种形式的充气箱，压缩空气化库）的各种形式的充气箱，压缩空气穿过多孔板向上流，使粉料流态化。穿过多孔板向上流，使粉料流态化。l颗粒群的凝聚颗粒群的凝聚l造粒方法造粒方法l喷雾干燥造粒喷雾干燥造粒 l凝聚的粘结机理凝聚的粘结机理1）由于物质本身的架桥（烧结、熔融、）由于物质本身的架桥（烧结、熔融、化学反应）；化学反应）；2）液体架桥和毛细管吸引力；）液体架桥和毛细管吸引力；

9、3）粘结剂的附着力；）粘结剂的附着力；4）范德华力和静电吸引力；）范德华力和静电吸引力；5）机械咬合力。）机械咬合力。l凝聚颗粒的抗拉强度凝聚颗粒的抗拉强度 凝聚颗粒的抗拉强度假想面上单位断裂凝聚颗粒的抗拉强度假想面上单位断裂面积的接触点数面积的接触点数H。接触点系指沿该假接触点系指沿该假想面被切断的球面上，与其邻接的颗粒的想面被切断的球面上，与其邻接的颗粒的接触点。接触点。 通过计算可得，入口抽吸压力比通过计算可得，入口抽吸压力比液体架桥给予造粒颗粒的强度还大。加湿液体架桥给予造粒颗粒的强度还大。加湿造粒时，毛细管状态时的抗拉强度约为摆造粒时，毛细管状态时的抗拉强度约为摆动状态时的动状态时的

10、3倍，链索状态时为两者的中倍，链索状态时为两者的中间值。间值。l凝聚造粒法凝聚造粒法:含少量液体的粉体，因液体表含少量液体的粉体，因液体表面张力作用而凝聚。用搅拌、转动、振动或面张力作用而凝聚。用搅拌、转动、振动或气流使干粉体流动，若再添加适量的液体粘气流使干粉体流动，若再添加适量的液体粘结剂，则可像滚雪球似地使制成的颗粒长大，结剂，则可像滚雪球似地使制成的颗粒长大，大小可达数毫米到几十毫米。常用盘式成球大小可达数毫米到几十毫米。常用盘式成球机来凝聚造粒机来凝聚造粒l挤压造粒法：用螺旋、活塞、滚轮、回转叶挤压造粒法：用螺旋、活塞、滚轮、回转叶片对加湿的粉体加压，并让其通过孔板、网片对加湿的粉体

11、加压，并让其通过孔板、网挤出，可制得挤出，可制得0.2毫米至几十毫米的颗粒。毫米至几十毫米的颗粒。l压缩造粒法：分在一定模型中压缩成片剂和压缩造粒法：分在一定模型中压缩成片剂和在两个对辊间压缩成团块两种，可制得粒径在两个对辊间压缩成团块两种，可制得粒径均齐、表面光滑、密度大的颗粒。均齐、表面光滑、密度大的颗粒。l破碎造粒法：由滚轮压缩制成的碎片，再用破碎造粒法：由滚轮压缩制成的碎片，再用回转叶片粉碎制得细粒状的凝聚造粒粒子，回转叶片粉碎制得细粒状的凝聚造粒粒子，有干法和湿法两种。湿法可制得有干法和湿法两种。湿法可制得0.1-0.3毫米的毫米的细颗粒。细颗粒。l熔融造粒法：让熔融状的物质细化后冷

12、却凝熔融造粒法：让熔融状的物质细化后冷却凝固，除了喷射或由板上滴下进行细化外，还固，除了喷射或由板上滴下进行细化外，还有将熔融液粘附于冷却转筒凝固而成碎片状。有将熔融液粘附于冷却转筒凝固而成碎片状。l喷雾干燥器构造喷雾干燥器构造l雾化器雾化器l气液两相的流向气液两相的流向l5060年代开始制粉料，近年用来造粒。年代开始制粉料，近年用来造粒。l缺点：料浆雾化还要消耗大量热量，设缺点：料浆雾化还要消耗大量热量，设备复杂而庞大。备复杂而庞大。l优点：自动化，连续化，减少操作人员，优点：自动化，连续化，减少操作人员，泥料质量稳定，操作可靠。泥料质量稳定，操作可靠。l构造见下图构造见下图l液滴平均直径为

13、几十至几百液滴平均直径为几十至几百m，分散料分散料浆使之成为细小的液滴。浆使之成为细小的液滴。l常用雾化器有压力喷嘴式雾化器，空气常用雾化器有压力喷嘴式雾化器，空气雾化器和离心雾化器三种雾化器和离心雾化器三种l使料浆流入一个高速旋转的雾化盘中，使料浆流入一个高速旋转的雾化盘中，料浆在离心力的作用下从雾化盘中以很料浆在离心力的作用下从雾化盘中以很高的速度甩出，甩出的料浆在空气中与高的速度甩出，甩出的料浆在空气中与空气磨擦即分裂成液滴。料浆离开雾化空气磨擦即分裂成液滴。料浆离开雾化盘时，形成的液滴是沿水平方向散开的，盘时，形成的液滴是沿水平方向散开的，为了防止液滴碰到干燥器的壁上而粘在为了防止液滴

14、碰到干燥器的壁上而粘在上面，干燥器必须有足够大的直径，离上面，干燥器必须有足够大的直径，离心雾化器的给料压力是很低的。心雾化器的给料压力是很低的。l料浆用泵在较高的压力（料浆用泵在较高的压力（2MPa左右）沿左右）沿切线方向进入雾化器，在雾化器的旋流切线方向进入雾化器，在雾化器的旋流器中，料浆产生了强烈的旋转运动，然器中，料浆产生了强烈的旋转运动，然后高速从喷嘴喷出，喷出的料浆在空气后高速从喷嘴喷出，喷出的料浆在空气中由于磨擦作用而被撕裂成为细小的液中由于磨擦作用而被撕裂成为细小的液滴，又称机械雾化器。滴，又称机械雾化器。l利用压缩空气在喷嘴出口处吹散料浆使利用压缩空气在喷嘴出口处吹散料浆使之成为细小的液滴，空气雾化器给料的之成为细小的液滴，空气雾化器给料的压力很低，要压缩空气做雾化用。在陶压力很低，要压缩空气做雾化用。在陶瓷工业中很