粉体设备CHAPTER 10

1、CHAPTER TEN MIXING AND GRAINING10.1 混合混合w10.1.1 混合程度的评价混合程度的评价w 粉体的混合：粉体的混合：两种或两种以上组分，按不同的目的，用选定的混合机均匀地混合在一起，其过程称为混合，产品称为混合物混合物。w粉体混合的目的粉体混合的目的：医药品的混合微量药效成分与大量增量剂的混合；玻璃原料的混合玻璃池窑内熔融反应配制合适的化学成分；耐火材料各原料的混合制备最紧密填充状态的颗粒配合料，以便获取所需的强度；布匹在颜料液中的浸泡着色。w混合程度：混合程度：混合物的均匀度或混合度。均匀度或混合度的好坏，是评价混合程度的重要指标。 (1) 两种组分混合两

2、种组分混合w 设设A和和B两种组分组成混合物。两种组分组成混合物。w 1）对于完全混合，从二项式分布的颗粒群中，任意）对于完全混合，从二项式分布的颗粒群中，任意抽出抽出n个试样，则统计上的理论标准偏差可由下式确定。个试样，则统计上的理论标准偏差可由下式确定。w （10-1）w式中，式中，PB为为 B的混合个数率。一般地，的混合个数率。一般地，n值越小，值越小，PA 、PB 差别越大；差别越大；n值越大，值越大，PA越接近越接近PB ，当，当n, PAPB 。 nPPBB1 2）实际混合，从N个取样点抽取n个试样，令实测试样得B的个数率为yi ，yi的平均值为，则实际标准偏差： （10-2）由此

3、，可用下式定义混合度（或均匀度）： （10-3）当完全混合时，W=1 。y112*NyyNiirNiiBBrryynNPPW12*11(2) 两种以上组分混合两种以上组分混合w若用W2 表示混合性能，令1个试样中某一组分的粒子数为u ，各组分的配合比为H，则 w (10-4)w令W2的期望值为Way2 (它可由自由度总和确定），则Way2/W表示混合度（或均匀度），表10-为判断混合度的基准值。设混合前的W2为W02 ，有：HHuW22 (10-5)混合进行中，由1向0变化。22022ayayWWWW偏析指数偏析指数表表10-1 混合度判断的基准混合度判断的基准 WWay2判判 别别0.10很

4、差0.100.30差0.300.70中0.700.90好0.90极好10.1.2 混合机理混合机理 w（1）扩散混合扩散混合。增大单个颗粒的活动性，将会促进。增大单个颗粒的活动性，将会促进扩散混合。扩散混合。w扩散混合的条件扩散混合的条件：颗粒分布在新出现的表面上，或：颗粒分布在新出现的表面上，或单个颗粒能增大内在的活动性。单个颗粒能增大内在的活动性。w（2）对流混合对流混合：粒子成团的移动：粒子成团的移动w（3）剪切混合剪切混合：粉体内形成滑移面：粉体内形成滑移面w对于固体混合物，宏观上看是均质的，但微观上看对于固体混合物，宏观上看是均质的，但微观上看却不均质。当固体混合物直接制成产品时，须

5、进行却不均质。当固体混合物直接制成产品时，须进行均匀性检验均匀性检验。10.1.3混合过程 w混合与偏析是相互逆过程，反复进行，最终达到混混合与偏析是相互逆过程，反复进行，最终达到混合合与与偏析的平衡。偏析的平衡。w混合前期混合前期迅速混合，达到最佳混合状态；混合后迅速混合，达到最佳混合状态；混合后期会产生偏析，不再能达到最初的最佳混合状态。期会产生偏析，不再能达到最初的最佳混合状态。w混合过程图示（图混合过程图示（图10-1）w混合速度混合速度w (10-6)w式中式中,为偏析指数为偏析指数,为混合时间。为混合时间。 在半对数纸上可在半对数纸上可得曲线。得曲线。 ,Kddkln 图10-1

6、混合过程的典型曲线 10.1.4 影响混合的因素影响混合的因素 w（1 1）物料物理性质对混合的影响）物料物理性质对混合的影响w颗粒形状、粒度及粒度分布、密度、表面性质、颗粒形状、粒度及粒度分布、密度、表面性质、休止角、流动性、含水量、粘结性等都会影响混休止角、流动性、含水量、粘结性等都会影响混合过程。合过程。w粒度、密度、形状、粗糙度、休止角等物理性质粒度、密度、形状、粗糙度、休止角等物理性质的差异将会引起分料，其中以混合料的粒度和密的差异将会引起分料，其中以混合料的粒度和密度差影响较大。度差影响较大。w分料方式：分料方式： w 1) 堆积分料 w 2) 振动分料 w 3) 搅拌分料 物料含

7、水量的影响：物料含水量的影响：配合料中加入少量水分（配合料中加入少量水分（4%左右）可防止分料。左右）可防止分料。例如玻璃配合料，先将非水溶性的砂岩、长石、苦例如玻璃配合料，先将非水溶性的砂岩、长石、苦灰石和石灰石作干混合，以减少分料作用。待至一灰石和石灰石作干混合，以减少分料作用。待至一定混合程度时，加入水分，最后加入纯碱、芒硝等，定混合程度时，加入水分，最后加入纯碱、芒硝等，再进行湿混合。既可减轻由粒度差引起的分料及扬再进行湿混合。既可减轻由粒度差引起的分料及扬尘，又能使纯碱等被水湿润后包裹砂粒表面，有助尘，又能使纯碱等被水湿润后包裹砂粒表面，有助于熔化。于熔化。在水中加入某些表面活性剂，

8、使水具有更为良在水中加入某些表面活性剂，使水具有更为良好的湿润性与渗透性。但是，若水量过多或掺水不好的湿润性与渗透性。但是，若水量过多或掺水不均，颗粒互相粘结，使颗粒流动迟缓，甚至粘附在均，颗粒互相粘结，使颗粒流动迟缓，甚至粘附在混合机内壁和桨叶上，会严重影响混合的进行。混合机内壁和桨叶上，会严重影响混合的进行。 混合机结构形式对混合的影响混合机结构形式对混合的影响 w混合机机身的形状和尺寸、所用搅拌部件的几何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到混合过程。和卸料

9、的设置形式等都会影响到混合过程。w设备的几何形状和尺寸影响物料颗粒的流动方向设备的几何形状和尺寸影响物料颗粒的流动方向和速度；和速度；w混合机加料的落料点位置和机件表面加工情况影混合机加料的落料点位置和机件表面加工情况影响着颗粒在混合机内的运动。响着颗粒在混合机内的运动。 (a) (b) 图10-2 水平圆筒混合机中的分料现象 物料在回转圆筒中的径向运动：颗粒随着圆筒内壁上升至一定高度，然后沿着混合区斜面滚落。在滚落过程中，上层颗粒就有机会落入下层出现的空穴中去，这种颗粒层位的变更产生混合作用。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

10、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子，如图10-2b（1）所示。这是一种反混合的分料现象。 轴向的颗粒运动（图10-4）：图中标出物料沿轴向流动速度的梯度，曲率最大的D处表示其轴向速度为最大，距离混合机端面愈远，由于端面的影响愈小，而使轴向速度趋于一恒定值。这表示在径向混合时，颗粒也有沿轴向运动。由于在流动速度大的D处出现颗粒的空隙区域，细颗粒就可能穿过相邻的料带集中在这个区域中。料带D两侧的料带C与E，较小的颗粒有着轴向移入轴向速度料带D中去的倾向。 图 10-3 物料在回转圆筒中的径向运动 a-混合区； b-静聚区 图 10-4 但在

11、外两侧的料带B与F，颗粒向C与E的轴向移动较慢。轴向物料运动的不平衡性，使料带D中的细粒芯不断壮大，形成与轴向垂直的料带（图10-2b（2）。当颗粒较小、休止角较大时，轴向速度梯度更大、甚至可能达到在整个纵向上全部形成较小（或较重）和较大（或较轻）颗粒集积层相间隔的状态（图10-2b（3）。与依靠重力的径向混合相比，轴向混合是次要的，因此，采用长径比L/D1的鼓式混合机有利于混合。 操作条件对混合的影响操作条件对混合的影响 w操作条件：操作条件：混合料内各组分的量及其所占据混合机体积的混合料内各组分的量及其所占据混合机体积的比率；各组分进入混合机的方法、顺序和速率；搅拌部件比率

12、；各组分进入混合机的方法、顺序和速率；搅拌部件或混合机容器的旋转速度等。或混合机容器的旋转速度等。w对于对于回转容器型混合机回转容器型混合机，物料在容器内受重力、惯性离心物料在容器内受重力、惯性离心力、摩擦力作用产生流动而混合力、摩擦力作用产生流动而混合。当重力与惯性离心力平。当重力与惯性离心力平衡时，物料随容器以同样速度旋转，物料间失去相对流动衡时，物料随容器以同样速度旋转，物料间失去相对流动不发生混合，此时回转速度为不发生混合，此时回转速度为临界转速临界转速。重力准数：惯性离心力与重力之比：重力准数：惯性离心力与重力之比： （10-710-7）式中，式中， 容器旋转角速度（容器旋转角速度（

13、rad/srad/s）；）； R R一一客器最大回转半径（一一客器最大回转半径（m m）；）； g g重力加速度（重力加速度（m/sm/s2 2）。）。gRFr2 对于固定容器型混合机固定容器型混合机，桨叶式混合机的桨叶直径与回转速度成反比关系： （10-9）K为常数（m/s）。实践表明，K值一般取2.63.2时混合效果较佳。根据已知桨叶的直径可以确定转速的大小。 Knd 装料方式对混合速度的影响装料方式对混合速度的影响: : 在图10-5a中主要依靠局部的扩散混合，而在图10-5b中，则是依靠整体的流动进行混合。 由于在混合机中各个方向上混合速度不一致，显然要达到同样的混合均匀度的话，两种装

14、料方式所用时间相差很大。 图10-6 图10-7 图10-5 装料方式对混合速度的影响 显然，应小干1。一般对于圆筒型混合机，0.70.9；对于型混合机，0.30.4。由给定的Fr值确定转速值的大小。 最佳转速与容器最大回转半径及混合料的平均粒径的关系： (10-8) 式中C-实验常数（1m），对于水平圆筒混合机，一般取C=15；对于型、二重圆锥型和正立方体型混合机，一般取C=67。 d 混合料平均粒径（m）。 R客器最大回转半径（m）。 g 重力加速度（mS2）。 RdCgn装料比的影响：装料比的影响：装料比装料比装料体积Q与容器容积V之比。物料在容器中应尽可能得到较剧烈的流动，物料装满容器

15、不利于混合。对于水平圆筒混合机来说，装料比与混合速度系数的曲线有一个极大值，即QV为30时（图10-6）；对于V型混合机、正立方体型混合机，QV可以达到50；一些固定容器型混合机，可以达到60左右。 最佳混合时间：最佳混合时间：图10-7所示为物料在带式螺旋混合机中的循环流动简图。物料在内外反向螺旋作用下产生对流混合。其循环对流的流量为： (10-10)min/60)(4322mSndDq式中，S螺旋的螺距（m）； d、D一分别为内外螺旋直径（m） n螺旋转速(r/min)； 螺旋埋入粉料中的部分占整个螺旋的百分数（）。 设内外螺旋的值相同，内外螺旋推动的粉料量应当相同，当装料量为Q(m3)时

16、，物料循环流动一次的周期为： (10-11) 试验表明，虽然QV和n值有所改变，但在达到较好的混合均匀度时的时间t与T有一定关系：t20T。对于某一台混合机，T估算出之后，混合时间t就可以确定。换言之，混合机在达到一定混合时间t后，即可满足对混合均匀度的要求。 minqQT 10.1.5混合机机类型混合机机类型 w(1) (1) 按操作方式分：间歇式和连续式。按操作方式分：间歇式和连续式。w连续混合时，应选取合适的喂料机，它既能给料又能连续称量。出口处物料的均匀度应该做连续测定，应及时反馈讯号调节喂入量，以便获得最佳的均匀度。w连续式混合机的优点连续式混合机的优点：可放置在紧靠下一工序的前面，

17、因而大大减少混合料在输送和中间储存中出现得分料现象；设备紧凑，且易于获得较高的均匀度；可使整个生产过程实现连续化、自动化，减少环境污染以及提高处理水平。w缺点：缺点：参与混合的物料组分不易过多；微量组分物料的加料不易计量精确；对工艺过程的变化，适应性较差；设备价格较高；维修不便。 (2) (2) 按设备运转形式分：旋转容器式和固定容器式。按设备运转形式分：旋转容器式和固定容器式。旋转容器式混合机的特点：旋转容器式混合机的特点：几乎全部为间歇操作；装料比较固定容器式为小；对于流动性较好而其它物理性质 差异不大时，可得到较好的均匀度，尤以V型混合机的混合均匀度较高；容器内部容易清扫；可用于腐蚀性强

18、的物料混合，多用于品种多而批量较小的生产中。缺点：缺点：混合机的加料和卸料，都要求容器停止在固定的位置上，故需加装定位机构，加卸料时容易发生粉尘，需要采取防尘措施。 固定容器式混合机的特点：固定容器式混合机的特点：在搅拌桨叶强制作用下使物料循环对流和剪切位移而达到均匀混合，混合速度较高，可得到较满意的混合均匀度；由于混合时可适当加水，因而防止粉尘飞扬和分料。缺点：缺点：客器内部较难清理；搅拌部件磨损较大。 (3) (3) 按工作原理分：重力式和强制式。按工作原理分：重力式和强制式。重力式混合机重力式混合机是物料在绕水平轴（个别也有倾斜轴）转动的容器内，主要受重力作用产生复杂运动而相互混合。这类

19、混合机按容器外形来分有：圆筒式、鼓式、立方体式、双锥式和圆筒式、鼓式、立方体式、双锥式和V V式式等。这类混合机易使粒度差或密度差较大的物料趋向分料。为了减少物料结团，有些重力式混合机（如V式）内还设有高速旋转桨叶。 强制式混合机强制式混合机是物料在旋转桨叶的强制推动下，或在气流作用下产生复杂运动而强行混合。这类混合机按其轴的传动形式来分又有：水平轴的（桨叶式、带式等）；垂直轴的（即盘水平轴的（桨叶式、带式等）；垂直轴的（即盘式：定盘式和动盘式），斜轴的（即螺旋叶片式）式：定盘式和动盘式），斜轴的（即螺旋叶片式）等。强制式强制式混合机的混合强度较重力式大，而且可大大地减少物料特性对混合机的混合

20、强度较重力式大，而且可大大地减少物料特性对混合的影响。混合的影响。 (4) (4) 按混合方式分：机械混合机和气力混合设备。按混合方式分：机械混合机和气力混合设备。机械混合机机械混合机在工作原理上大致又可分为重力式（转动容器重力式（转动容器型）和强制式（固定容器型）型）和强制式（固定容器型）两类。气力混合设备气力混合设备用脉冲高速气流使物料受到强烈翻动或由于高压气流在容器中形成对流流动而使物料混合。也有多种，主要有重力式（包括外管式、内管式和旋管式等）、流化式和脉冲旋流式等。机械混合机多数有机械部件直接与物料接触，尤其是强制式混合机，机械磨损较大。机械混合的设备容量一般不超过2060 m3 。

21、而气力混合设备却可高达100m3，这是因为它没有运动部件，限制性较小。气力混合还有以下优点：结构简单，混合速度快，混合均匀度较高，动力消耗低，易密闭防尘，维修方便。但是，对于粘结性物料的混合则不宜使用。 (5)(5)按混合与分料机理分：分料型混合机和非分料型混合机按混合与分料机理分：分料型混合机和非分料型混合机分料型混合机分料型混合机以扩散混合为主，属重力式混合机；非分料型混合机非分料型混合机以对流混合为主，属强制式混合机。强制式混合机也存在有一定程度的分料，但远比重力式混合机小。物料也可分为分料型物料与非分料型物料两类。对于分料型物料，则只有采用非分料型混合机才能得到较好的混合。(6) (6

22、) 按混合物料分：混合机和搅拌机按混合物料分：混合机和搅拌机通常将干粉料混合或增湿混合的机械称为混合机混合机，将软质原料（如粘土、高岭土或白垩等）碎解在水中制成料浆，或使料浆保持均匀悬浮状态防止沉淀的机械设备称为搅拌机搅拌机。 10.1.6混合机械及设备混合机械及设备 w..料浆搅拌机料浆搅拌机w搅拌机按搅拌动力来分，有机械搅拌的和气力搅拌的两类。机械搅拌利用适当形状的桨叶在料浆中的运动来达到搅拌的目的；w气力搅拌利用压缩空气通入桨池使料浆受到搅拌，按搅拌桨叶的配置，有水平的和立式的两种。水平的多作混合或碎解物料之用；立式的多作搅拌之用。按搅拌桨叶的形状来分，有

23、桨式、框式、螺旋桨式、锚式和涡轮式等（图10-8）。按桨叶运动特点来分，有定轴转动的和行星运动的等 图9-7图9-7 图10-8 (1) 机械搅拌机机械搅拌机 w1)1)水平桨式搅拌机水平桨式搅拌机 图 10-9 水平浆式搅拌机 构造及工作原理：构造及工作原理：如图10-9所示，贮浆池1用木材、混凝土或钢板制造，内表面衬有瓷板。水平轴2从贮浆池中间穿过，轴上装有十字形搭板4，用橡木条制造的桨叶3固定在搭板上。水平轴的轴承5安装在贮浆池外面的支架或基础上。在轴穿过贮浆池端壁处设有填料函6，以防料浆漏泄。搅拌桨叶由电动机通过胶带传动装置7和齿轮传动装置8来带动。密集在搅拌机底部的粘土起始是被桨叶端

24、搅拌，然后被其中部，最后是被整个桨叶所搅拌。此时，搅拌机的运转是比较平稳的。该搅拌机是间歇工作的，为了使电动机的负载均匀和防止桨叶损坏，每批原料应逐渐加入贮浆池中，每次份量不能过多。搅拌好的料浆通过装设在池端底部的旋塞9放出。另设有排出孔排去搅拌机聚集的粗粒物料。 2) 2) 行星式搅拌机行星式搅拌机行星式搅拌机属立式搅拌机。如图10-10所示，搅拌机构为两副装成框架的桨叶1。桨叶的轴5在水平导架（或称行星架）3的轴承2中转动。轴5上装有齿轮4当导架由传动机构带动旋转时，它就在装在空心支柱7上的固定齿轮6上滚动。于是桨叶一方面绕支柱7公转，同时又绕自身的立轴5自转，作出行星运动。这种行星运动能

25、引起料浆激烈的湍流运动，有利于搅拌的进行。在不大的圆形贮浆池里装设一套行星式搅拌机；在大的椭圆形贮浆池里，装设两套；而在更大的正方形贮浆池里则装四套。行星式搅拌机在陶瓷厂中用来搅拌泥浆及釉料，以防止固体颗粒的沉淀。 图 10-10 行星式搅拌机 图 10-11 旋浆式搅拌机 3) 3) 旋桨式搅拌机旋桨式搅拌机旋桨式搅拌机如图10-11所示，搅拌机构是用青铜或钢材制造的带有24片桨叶的螺 旋桨1。螺旋桨安装在立轴2上，整套搅拌机构，包括传动机构在内，都安装在贮浆池 6上面的横梁3上。立轴由电动机经三角胶带5来传动，靠桨叶转动产生强烈的湍流运动来搅拌、混合及潮解粘土。贮浆池一般为座地混凝土砌筑，

26、通常制成三角形或八角形，以消除料浆的旋回运动，从而提高搅拌效率。 (2) 气力搅拌设备气力搅拌设备 w气力搅拌设备是利用压缩空气通入浆池，使料浆产生强烈的湍流运动面得到搅拌。它特别适合于高深的料浆池应用。料浆池较高，可有效地利用上升气流进行料浆搅拌。为了使料浆成分混合均匀，并防止沉淀，可在料浆库内设置压缩空气管道进行吹气搅拌。管道布置形式通常有单管吹气和双管吹气两种（图 10-12、图 10-13）。前者库内的压缩空气管道为直径80150mm的单管；后者为两根80mm的压缩空气管，其中一根稍长，伸延库底出料阀附近,另一根稍短。料浆库内的空气搅拌是间歇进行的。利用空气分配器对几个库轮流导入压缩空

27、气进行搅拌。(3) 机械气力搅拌机机械气力搅拌机这种搅拌机既有机械搅拌又有气流搅拌，可得到十分均一的料浆。 图 10-12 气力搅拌设备 （a）单管吹气； （b）双管吹气 图 10-13 带旋转浆叶的气力 搅拌机 粉料混合机粉料混合机 w(1)螺旋式混合机w螺旋式混合机用于干粉料的混合、增湿或潮解粘土等，有单轴和双轴单轴和双轴两种类型。w单轴螺旋式混合机单轴螺旋式混合机如图10-14所示。它由U型料槽1、主轴2、紧固在主轴的不连续螺旋桨叶3（或带式螺旋叶）以及带动主轴转动的驱动装置组成。单轴螺旋式混合机可制成不同的长度，一般安放在料斗或配料机的下面。为了便于调节桨叶的倾角和磨损

28、后更换浆叶，如图10-15所示，常常借助桨叶末端具有螺纹的销轴3使桨叶1固定在轴2的小孔里，销轴用螺母4拧紧。为了避免桨叶很快磨损，采用合金钢或耐磨铸铁制造的可拆换的桨叶拧紧。 图 10.14 单轴螺旋式混合机 1 - 料槽； 2 - 主轴； 3 - 浆叶 图 10.15 浆叶的安装 图10-16 双轴螺旋式混机 按料槽内料流方向的不同，双轴螺旋式混合机有并流式和逆流式两类。并流混合时，两轴转向相反，螺旋桨叶的旋向也相反，物料沿同一方向并流推送；逆流混合时，两轴转向相反，螺旋桨叶旋向相同，使物料往返受到较长时间的混合。两轴转速 不 同 ， 送 往 卸 料 口 的 速 度 比 反 向 流 动 的

29、 速 度 快 。 逆流式混合机的进料和卸料与并流式混合机相同，但生产能力较小。生产能力与两轴速度差成正比。改变桨叶角度可调节物料通过混合机的速度，从而调节混合程度。当需要充分混合时，则采用逆流式混合机。当用作干料混合时桨叶转向宜由里向外壁方向转动，增湿混合时相反。 双轴螺旋式混合机双轴螺旋式混合机如图10-16所示。料槽3内安装有两根带有螺旋桨叶的轴1及2。动轴1有电动机4通过减速器5带动，而从动轴2通过齿数相同的齿轮副6传动。螺旋轴转速一般为2040 r/min。(2)轮碾式混合机轮碾式混合机 w轮碾式混合机的构造与轮碾机相似，有盘转式和轮转式盘转式和轮转式两种。w盘转式的混合机如图10-1

30、7a所示。碾盘2旋转，通过物料的摩擦作用，使碾轮绕着固定横梁自转。w作为混合用的轮碾机，不仅能粉碎一些物料中较大的颗粒，而且可以保证物料的水分和粒度均匀分布。碾盘上装有可拆换的衬板，碾轮直接在衬板上对物料进行碾压。w轮碾式混合机碾轮的质量比相应规格的干式轮碾机大约轻2530。w混合机间歇操作，碾盘上无筛孔，依靠刮板和卸料门卸料。 图 1 0 -1 7 轮 碾 式 混 合 机 工 作 简 图 1 转轮式转轮式的混合机如图10-17b所示，电动机通过减速器3带动固装在主轴上的横梁，使碾轮1产生公转和自转。在横梁上固装的铲刀8把被碾轮压紧在碾盘2上的物料铲净。内外导向刮板7使物料受到翻搅混合，并使物

31、料集中在碾轮转过的圆环区域内。物料在碾压和搅拌作用下，各组分得到均匀混合，一般混合时间较长（约515min），故电耗较大。 中小型工厂多数采用这种混合机。特点：特点：结构简单、维修方便，混合均匀度可达95%98%，可以满足制备一般配合料的要求。 (3)桨叶式混合机桨叶式混合机 w如图10-18所示。机壳1为水平设置的圆筒，其中心装有六角形轴2；由电动机6通过减速器5和联轴器带动六角轴转动。轴上均分地装有三对桨叶3及4，相对的桨叶刮刀互成反向安装，以利于混合，靠近机壳两侧的桨叶4形状近似L形，用于刮铲端壁上的物料。加料口7为长方形孔，设于容器上方，卸料口8装于侧下方。卸料门9由曲柄连杆机构与链轮

32、12及13操纵其启闭，曲柄连杆机构的往复动作是 由限位开关16与固定于链轮上的凸块控制电 动机15的正反转实现的。机壳上有1/4 的部分可以打开，以便检修、更换桨叶及清理内部。 w桨叶式混合机的混合机理与圆筒式混合机相似，在轴向上的混合强度不够，造成混合均匀度不很高。 图 10-18 浆叶式混合机简图 (4)行星式混合机行星式混合机 w行星式混合机种类：单转子和双转子。w带辊子的双转子行星式混合机：筒形圆盘1 装在机架的滚子上，并绕垂直中心线旋转。圆盘外面固装有齿圈2与圆盘两侧的两个齿轮3啮合。水平轴5是传动轴，由电动机通过胶带传动装置7传动。当轴5转动时，经圆锥齿轮6、立轴3、齿轮3使圆盘1

33、转动。水平轴还装有两个圆锥齿轮8，与装在立轴9上端的另外两个圆锥齿轮啮合。每根轴的下端都固定有两个桨叶及一个辊子。水平轴转动时，圆盘、辊子及刮板均转动。为了将物料推到混合用桨叶及辊子下面，在圆盘底附近的支撑架上还固定有六个不动的桨叶。 图 10-19 双转子行星式混合机 混合机间歇操作，物料分批送入。当圆盘与桨叶和辊子相逆旋转时，物料在固定桨叶的作用下沿着复杂的螺旋线由周边向中心移动而被充分混合（图10-20a）。混合好的物料由刮板拨入圆盘上的卸料口卸出，由混合机下面的输送机运走。 图 10-20 物料在行星式混合机中的混合示意图 （a）双转子的； （b）单转子的 (5)气力混合设备气力混合设

34、备 w主要部件：主要部件：设于混合库（或称均化库）底的各种型式的充气箱。w充气箱的主要部件为多孔板。多孔板是半透性的，压缩空气穿过多孔板向上流，而当停止充气时，料粉不能通过多孔板掉落。多孔板采用多孔透气陶瓷板、多微孔铸型金属陶瓷板或各种纤维材料制成的织物。w气力混合装置的工作特点：气力混合装置的工作特点：向装在库底的充气箱送入压缩空气，通过多孔板产生空气细流，使粉料流态化，然后只在库底的一部分加强充气而形成剧烈涡流。混合库底部的充气面积约占整个库底面积的5575。 图 10-21 充气筒 1)1)分区充气混合设备分区充气混合设备混合库底铺设一层充气箱，它们按一定形式排列组成若干充气区，各区都有

35、独自的进气管道。进行混合时，首先向各区同时通入一定压强的净化压缩空气，使库内粉料充分流态化，然后轮流改变各区的进气压力（或进气量），使流态化粉料在压力差或速度差的作用下不断改变对流方向，以致全库物料都得到充分的混合。 图 10-22 分区充气混合的分区方法：分区充气混合的分区方法：扇形、条形和环形三种以及由扇形演变而来的切变混合库。 扇形分区充气混合设备扇形分区充气混合设备: :充气混合系统采用四分混合法。库底充 气装置由四个扇形体组成，在每个扇形体依次作混合时，其它三个扇形体则在进行充气。由空气压缩机供应充气和混合所需的空气。导入混合扇形体用于混合的空气量为空气供应总量的75，其余25空气量

36、则导入三个充气的扇形体。因此在混合的扇形体上面形成一个充气非常透彻的稀薄料柱。在充气的扇形体上面比较密集的粉料不断地与这 稀薄的料柱混合并向上移动，这样产生粉料的垂直快速环流。经过一定时间后自动依次 转换扇形体充气，可获得近乎完全均匀的混合料。 条形分区充气混合设备：条形分区充气混合设备：混合库库底分成5个混合条带，条带二组，每组负担50的充气区域。两组交替自动充气使库内物料不断流动而混合均匀。 环形分区充气混合设备环形分区充气混合设备：库底分为5个充气圈，其混合作用与条形混合法相似，进行混合和充气的顺序亦相同。 切变流混合库切变流混合库：库底分成四个充气区。在一定时间内只有一个区以强气流（搅

37、拌空气）充气；其余三区则以弱气流充气（非搅拌空气）。这样产生一股上升的空气与粉料的湍流而在其余三个区同时产生向下的切变流。混合时间决定于混合库的大小及搅拌空气的压强和流量，尤其决定于粉料的性质。混合库可设在贮存库的顶上，这样可使混合好的物料依靠重力直接卸入贮存库内。 分区充气混合设备的优点优点：设备简单，操作可靠，均化效果好，容许入库混合料成分 图 10-23 图 10-24 的质量波动大（5），而输出混合料的质量波动小。缺点：缺点：建造费用较高，动力消耗较大。 2) 2) 内管重力式混合设备内管重力式混合设备 如图10-24所示。通过库底充气箱向库中的内管及其周围同时送风，一次风使库内粉料充

38、分流态化，二次风则以较大的风速在内管中向上喷射。位于内管顶部的反射罩也具有同样的分散物料作用。向四周辐射状分散的物料借重力下落，最后集聚混合至内管底部，随即又从内管中依靠气力上升，库内物料按图中箭头方向进行对流循环运动。循环速度与二次风速成正比，通常二次风速是一次风速的510倍。对流动性不好的物料，仅对其周围部分进行周期性的间歇通风，或带有压力差的周期性通风，这样对粘性较大的粉料也能得到某种程度的混合。 带内管的气力混合设备可以使对流混合、扩散混合和剪切混合等三种混合形式在库内互相迭加，故混合效率较高，同时可通过内管和反射罩的调节作用，用少量的压缩空气就可获得良好的混合效果。设备特点设备特点：

39、结构简单，无运动部件，事故少，维修容易，一次投资和常年维修费用低；由于进行整体对流循环，故粉料粒径和比重对混合效果没有影响，不会产生离析分层现象；单位充气面积处理量大压缩空气消耗量少。 3) 3) 双层库混合设备双层库混合设备为简化工艺流程，缩短粉料输送周期，可采用双层混合库。双层库的上层库为混合库，下层库为贮存库。双层库工艺流程简单，操作方便，设备较少。但是，土建造价较高，故近年已逐渐被连续式混合设备所取代。 图 10-25 图 10-26 混合室连续混合设备：混合室连续混合设备：四分混合库和贮存库的气力卸抖系统的组合形式。在主库的中心下部有一个圆锥形（或圆柱形）混合室，粉料经库顶分配器和辐

40、射并联的小空气输送斜槽分送入库内，以获得最适宜的不同料层。主库底侧壁做成65o的大斜坡，并划分为812个区，每区沿径向装有条形充气箱，混合室下部亦开有812个进料孔。被覆盖在库底中央的混合室对主库区起降压作用。底层充气区的控制阀轮流启动，当轮流向各区送入低压空气时，条形空气箱上的粉料产生循环流态化混合料层，并流入混合室中。主库内粉料呈漏斗状或旋涡状塌落，一个接一个地形成，穿过各料层，在粉料下移过程中发生重力混合，轮流分区地充气引起主库内大量料层的重力预混合。已经预混合的粉料进入混合室后受到强烈的交替充气而使料层流态 化，这样得到进一步气力混合。 通过主库区产生的漏斗形重力混合过程和接着在混合室

41、内的气力混合过程，配合料得到充分混合。混合后粉料自库底的隧道从库侧卸料口卸出。在卸料隧道内粉料又可得到进一步气力混合。混合料出口处的输送斜槽上装有能控制料流量控制阀，库底环形充气区、混合室和卸料隧道都有单独的罗茨鼓风机供气。混合室逸出的空气经隧道顶部和库侧排气管7进入库顶收尘器，净化后空气排入大气。与间歇式混合库相比，连续式混合库同时用于连续混合过程和粉料的贮存，工艺流程简单，操作管理方便，单位产品电耗和基建投资都较省。但由于混合效率较低，入床配合料成分无调节余地，故要求喂入粉料成分只能有小范围的短期波动。10.2 造粒造粒w10.2.1颗粒群的凝聚颗粒群的凝聚w凝聚：凝聚：许多颗粒相互粘结形

42、成二次颗粒，并结成团快许多颗粒相互粘结形成二次颗粒，并结成团快的现象。的现象。w (1) 结合机理结合机理w1) 固体架桥固体架桥w2) 毛细管作用毛细管作用w3) 粘附力和内聚力粘附力和内聚力固体粒子间的吸引力固体粒子间的吸引力w5) 封闭型结合封闭型结合n (2) 凝聚颗粒的抗拉强度凝聚颗粒的抗拉强度nRumpf导出了由许多小颗粒凝聚而成的颗粒的抗拉强导出了由许多小颗粒凝聚而成的颗粒的抗拉强度计算式度计算式(假设小颗粒为等径球假设小颗粒为等径球)：n (10-12)2189pkZHDF式中：抗拉强度； 成球颗粒的空隙率；Fk粒子间接触点的附着力；=小颗粒球径。对液体架桥，将带入上式，有：

43、(10-13) 式中： 为无因次的表面张力， 为表面张力系数。，时，则 (10-14)当液体完全充满颗粒间隙时，入口吸引压力为:则与之比为： (10-15)ZHpD.pkHDFFHpZFD189HF0004010pkDF5 . 2pZD18 . 2PCDP18ZCP35. 0CZP 显然，入口抽吸压力比液体架桥给予造粒的颗粒强度还要大。 图10-27 各种结合力所得到的抗拉强度 图10-27为各种结合力所得到的抗拉强度，对各种结合机理所形成的颗粒的相对强度作了比较。加湿造粒时，毛细管状态时的抗拉强度约为摆动状态时的3倍，链索状态时为两者的中间值，空隙饱和度接近1时，强度增加。例题例题101 R

44、umpf 将风力分级所得到的六种石灰石粉末试料，在直径800mm 的盘式成球机成球，并用破坏试验测定成球的抗拉强度。已知试料表面积当量径Dsv和空隙饱和度s，如下表:比 表 面 积 当 量 径Dsv(m)39.628.518.513.57.633.81空隙饱和度s0.750.780.790.720.770.69抗拉强度(Mpa)0.00730.0120.0170.0250.060.122 要求成球的空隙率=0.35。 试求Pc和的理论计算值。已知水的表面张力为：z0,/10723MN 解 取六个试料中的平均空隙饱和度s=0.75，保持液体体积比 根据已知和的关系， =0，时， =53 ， 得F

45、H=2.0故: =2.8(1-0.35)/0.357.310-5/Dsv=3.795/Dsv Pc= /0.35=1.08/Dsv(Mpa)， 式中Dsv的单位为m。23105 . 41/75. 002/rzz10.2.2 10.2.2 造粒方法造粒方法w(1)(1)挤压造粒法：挤压造粒法：用挤压机对加湿的粉体加压，并从设计的网用挤压机对加湿的粉体加压，并从设计的网板孔中挤出。此法可制得板孔中挤出。此法可制得0.2mm0.2mm至数十至数十mmmm的颗粒。的颗粒。w(2)(2)压缩造粒法：压缩造粒法：分两个对辊间压缩和一定模型中压缩两种。分两个对辊间压缩和一定模型中压缩两种。后者如制药工业的压

46、片和制丸。后者如制药工业的压片和制丸。w(3)(3)破碎造粒法：破碎造粒法：分干法和湿法两种。先将物料破碎，之后再分干法和湿法两种。先将物料破碎，之后再粉碎从而凝聚成粒子。湿法可制得粉碎从而凝聚成粒子。湿法可制得0.3毫米的颗粒。毫米的颗粒。w(4)(4)凝聚造粒法凝聚造粒法: :常用盘式成球机来凝聚成粒。如水泥生料的制常用盘式成球机来凝聚成粒。如水泥生料的制粒。其机理是在粉体中加入少量液体，利用液体表面张力作用粒。其机理是在粉体中加入少量液体，利用液体表面张力作用而凝聚。而凝聚。w(5)(5)熔融造粒法熔融造粒法: :如铁矿的烧渣。将物质熔融细化，然后冷却凝如铁矿的烧渣。将物质熔融细化，然后冷却凝固，通过不同的途径制粒。固，通过不同的途径制粒。w(6)(6)喷雾造粒法喷雾造粒法: :主要分喷雾干燥法，烧融喷雾造粒法，流化床主要分喷雾干燥法，烧融喷雾