粉体混合及输送

2.5 粉体的混合
物料的混合是最古老的生产工艺过程之一
（1）为了创造良好的反应条件而混合：如水泥原料、 陶瓷原料；
（2）为了提高强度和性能的混合：如冶金原料、玻璃原料； （3）为了提高药效的混合：如制药、药剂、复合药物； （4）为了提高味道和食欲的混合：如食品、烹饪等。
混合类型：
固体与固体、固体与液体、液体与液体、液体与气体、 固体-液体-气体
（2）管道输送、螺旋输送企业： 如：制药、食品。
（3）以管道输送为主企业： 如：化工、石化等；
（4）胶带和螺旋输送为主： 如：煤炭、冶金等。
2.4.1 机械输送
工业物料输送的最主要形式。常见机型有： 带式输送机、螺旋输送机、斗式提升机、
刮板输送机、振动输送机、辊轴输送机、悬 挂输送机等。
（1）带式输送机
d ——转轴的外径，m；c
(3)斗式提升机
主要结构组成：
料斗、牵引链（皮带）、支架、上下链轮、驱动传动装 置、张紧装置、进料装置、卸料装置等。
倾斜式和垂 直式
提升高度： 7～50m， 输送倾斜长度： 7～50m。 倾斜角度： 一般大于20°
料斗种类有：深斗、浅斗和三角斗。
深斗装载量大，但不适宜潮湿和不宜流动的物料。浅斗装载 量小，卸料方便。
带式输送机在众多行业中被广泛使用，是输送散体、粉体、较 大颗粒物或整件物品中常见输送机。
主要机件有： 胶带、支承滚轮、传动滚轮、改向装置、张紧装置、装料斗、
卸料装置、机架、电动机传动系统等。
工业上常用输送带：
橡胶带、橡胶纤维带、纤维编织带、网状钢丝带、 塑料带。 纤维布种类有：
帆布、纤维绳、尼龙纤维、玻璃纤维、加入金属丝的布或绳。
带的宽度系列为：500；650；800；1000；1200；1400。
带式输送机的输送能力理论计算散体物料输送量：
QKC vb
式中：
Q——带式输送机的输送量，t/h；
K——带上物料断面修正系数，查表； C——输送带倾斜角修正系数，查表 ；
——物料堆积密度，t/m3 ; v——输送带线速度，一般输送作业取0.8～2.5m/s，
水平螺旋输送机的输送量计算经验公式：
Q m 6c 0 snD 2 4 d2
Q m ——输送机的输送量，t/h；
c——输送机倾斜度修正系数，表2- ；
——物理充满度系数，一般取0.3～0.5；
——物料的密度，t/m3；
s——螺旋叶片的螺距，m；
n——螺杆的转速，r/min；
D ——螺旋叶片外径，m；
料斗上料形式：
挖取式：易装满。料斗移动速度为0.8～2m/s。 灌入式：阻力小、不易装满。料斗移动速度为0.5～1
m/s。
料斗卸料方式： （a）离心卸料 （b）混合卸料 （c）重力卸料
（4）刮板输送机
主要结构：
由上下导轨机架、驱动链轮、张紧链轮、牵引链条、链条上装有等 间距刮板、料槽、传动与驱动装置等。链条的节点上安装有滚轮。
（4）颗粒较大，流态化耗气量较大，比较容易成栓。 如：塑料粒、芥籽粒、颗粒较大的粉煤灰、直径1mm的砂。
气力输送系统主要设备：
压气机或风机、供料器、管道、分离器、过滤器或收尘器、 储料仓等。
分类：吸入式、压送式、混合式
吸入式气力输送装置
压送式气力输送装置
压气机或风机：
鼓风机 、罗茨压缩机、螺杆压缩机、离心式压缩机或引风机 吸入式气力输送 ：在-20～-50kPa范围内 ，气流速度20～40m/s。 输送距离也不超过50～100m 。 压送式气力输送 ：气体压力0.1～0.75MPa，高压输送距离长达 600～700m。
（2）内部搅拌混合设备
常见混合设备有： 螺旋环带式、单转子式、双转子式、涡轮式、犁状叶轮
式、单行星锥式、双行星锥式、双螺杆挤出式等。
内部强力的搅拌作用，大大提高混合效果，对于物性或配比差别 大、黏滞性大、需要强力揉合的混合物料效果明显。
卧式螺旋环 带混合机
单、双转子式混合机
犁状叶轮式混合机
单、双行星锥式混合机
2.6 粉体的输送设备
输送形式分类： （1）按物料输送大类分:
机械输送、气力输送。 （2）若按输送过程的连续性可分：
连续性输送、间歇性输送。 （3）按输送的密闭性分：
管道压力输送、常压开式输送。 （4）按驱动方式分：
机械驱动、气力驱动、液力驱动、 电磁驱动等。
各行业中的输送形式 ：
（1）胶带输送、螺旋输送、气力输送企业： 如 陶瓷、水泥、建材类。
产品检查或分选时取0.05～0.1m/s；
b ——输送带宽度，m。
（2）螺旋输送机
一种密闭的直线型连续输送机械，分为： 水平螺旋输送机、 垂直螺旋输送机 小于20°角倾斜安装输送机
主要用于输送粉体和颗粒状物料，输送距离在 1～50m之间。
(a)实体叶片； (b)带状叶片； (c)桨形叶片； (d)齿形叶片
刮板输送机：在物料装卸、食品、轻工、煤炭、水泥等行业中。 主要种类：普通刮板输送机、埋刮板输送机两种。
刮板输送机
2.6.2气力输送
气力输送也称为管道输送，它是利用气体的流动动能 和压能，携带粉体物料沿管道从一处输送到另一处。
广泛用于各个行业，伴随无菌、卫生、防尘、便捷、 高质量、自动化等高标准工艺要求，气力输送将越来 越成为首选。
常见气力输送物料的种类划分有：
（1）细粉料，低透气性，高持气性，易于流态化。 如：水泥、粉煤灰、煤粉、面粉、大部分种类的炭黑等。
（2）粗粉料，高透气性、易于流态化，但流态化时耗气量较大。 如：硅砂、砂矾土、砂糖、板岩粉、聚乙烯粉等。
（3）颗粒较小、密度较小，有粘聚性，难于流态化。 如：石灰石粉等。
固体颗粒物的混合分四类
一类：大于50μm的颗粒混合； 受重力所控制，属于大尺寸颗粒物混合，
二类：3～50μm粉体物混合； 粉体物颗粒的重力作用减少，粒子之间的 附着力增大，
三类：小于3μm的亚微米级粒子混合； 当粒径小于10μm后，附着力急剧增大，粒 子之间出现相互凝聚现象。
四类：达到纳米级（1～100nm）的粒子混合。
（1）容器旋转混合设备
容器旋转式混合机其内部无搅拌部件 ，壳体内填充量 一般在30～60%之间，混合粒径范围0.01～1mm，间歇 式操作，总体混合效率不高。
锥形壳体混合机 ：
转动速度为5～20r/min ，一般混合时间在2～20min，处理量大。
V形壳体混合机：
V形混合机是由两个圆筒呈80°或90°夹角形布置。 物料的填装只能达到20%～30%， 质量中心偏距较大，限定转速很低，在6～25r/min。 为了增强混合效果，壳体内安装搅拌叶轮。 物料靠重力下落实现分割和合并过程，产生剪切和扩散运动 。
高速混合机
叶轮转速可达1000r/min，轮缘线速度最高可达40m/s 输入功率为1.5～150kW。 较适合粉体、树脂、潮湿颗粒物、颗粒与液体混合等
（3）其它混合设备
三维运动混合机
运动形式：转动、摇摆、翻滚、交 叉、平移和扩散等
气流式混合机
工作原理： 利用气流的能量带动粉体在
容器罐内运动和沸腾，使粉体 达到均匀混合。
供料器（喂料器） ：
分离器、过滤器或收尘器
ห้องสมุดไป่ตู้ 下料仓：
储料仓、
吸料嘴：
2.5.1 粉体颗粒混合特性
粉体混合机理：
① 移动混合：粒子沿某一方向成规律性大幅度移动 ② 剪切混合：粉体内成为剪切滑移面形式移动。 ③ 扩散混合：粒子扩散性的分散在混合粉体内。
混合程度的评价 ：
（1）方差和均方差表示的混合度 M
标准方差
2
1 n
n i1
xi x0
x x0
2
混合度M
1
M1nin1xx0i
交通运输、化工、石化、建筑与建材、矿冶、轻工、 医药、港口、机械、粮食加工等行业广泛应用。
气力输送特点：
输送过程为密闭式，无粉尘外扬和尘爆，安全可靠，改善了劳 动条件。输送线路简单、灵活，输送距离较大，吨公里运输成本低。 设备简单，投资低。
主要缺点：动力消耗大，噪音大，对物料的粒度（＜30mm）、均匀 性、黏度、温度等有一定要求，使用于短途输送。
x x0
2
2
x i ——提取样品中某组分出口浓度（或体积比）；
x 0 ——某组分入口浓度（或体积比）；
x
——某组分出口平均浓度。
1 n
x n i1 xi
2.5.2 粉体混合设备
（1）按混合机施力构件分为： 机械混合 气流混合
（2）按混合件运动形式分为： 容器旋转型、 内部搅拌型（壳体固定）、 壳体和内部件同时旋转型、 冲击磨型、 输送型。