粉体的混合与造粒(精简版)
合集下载
粉末造粒原理-概述说明以及解释
粉末造粒原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述在现代工业领域中，粉末造粒技术是一种常用的粉体加工方法。
它通过将细小的粉末物料转化为颗粒状形式，从而提高物料的流动性和处理性能。
粉末造粒的原理是将原始粉末物料与一定的添加剂进行混合，并通过力的作用使其发生物理或化学变化，最终得到所需的颗粒产品。
文章中的本章将深入探讨粉末造粒的原理和要点。
了解粉末造粒的基本概念和背景对于理解其原理和应用具有重要意义。
通过对粉末造粒技术的研究，可以指导工程师和科学家们设计和改进粉体制备的过程。
为了确保读者对本文的理解，下面将以下几个方面进行介绍。
首先，我们将从粉末造粒的定义和背景开始，帮助读者了解该技术的起源和应用。
其次，我们将详细介绍粉末造粒的原理要点，包括如何选择适当的添加剂以及力的作用方式等。
最后，我们将对粉末造粒的重要性进行总结，并展望其未来的发展前景。
通过阅读本文，读者将能够全面了解粉末造粒技术的原理和应用。
无论是在制药、化工、冶金还是其他相关领域中，粉末造粒都扮演着至关重要的角色。
相信本文将为读者提供宝贵的知识和洞见，帮助他们更好地理解和应用粉末造粒技术。
1.2 文章结构文章结构部分内容如下：文章结构部分旨在向读者介绍本文的组织结构和主要内容安排。
通过明确的文章结构，读者可以更好地理解本文的论述脉络和思路。
本文将按照以下几个部分来进行讲述：第一部分是引言部分，包括概述、文章结构和目的。
在概述部分，将简要介绍粉末造粒的背景和重要性，引起读者的兴趣。
在文章结构部分，将介绍本文的组织结构和每个部分的主要内容。
在目的部分，将明确本文撰写的目的和意义，为后续内容的阐述打下基础。
第二部分是正文部分，包括粉末造粒的定义和背景，以及粉末造粒的原理要点。
在粉末造粒的定义和背景部分，将介绍粉末造粒的基本概念和相关背景知识，为读者提供了解该主题的基础。
在粉末造粒的原理要点部分，将详细介绍粉末造粒的原理和关键要点，包括造粒机理、工艺参数等内容，以此展示粉末造粒的基本工作原理。
(完整word版)烧结过程中的混合与制粒
烧结过程中的混合与混合一、混合制粒的目的与方法混合制粒的目的有三：第一，将配料配好的各种物料以及后来加入的返矿进行混匀，得到质量比较均一的烧结料；第二，在混合过程中加入烧结料所必须的水分，使烧结料为水所润湿；第三，进行烧结料的造球，提高烧结料的透气性。
总之，通过混合得到化学成分均匀、粒度适宜、透气性良好的烧结料。
为了达到上述目的，将原料进行两次混合。
一次混合主要是将烧结料混匀，并起预热烧结料的作用。
二次混合主要是对已润湿混匀的烧结料进行造球并补加水分。
我国烧结厂一般都采用两次混合工艺。
二、影响物料混合及造球的因素物料在混合机混匀程度和造球的质量与烧结料本身的性质、加水润湿的方法、混合制粒时间、混合机的充填率及添加物有关。
（1）原料性质的影响。
物料的密度：混合料中各组分之间比重相差太大，是不利于混匀和制粒的。
物料的粘结性：粘结性大的物料易于制粒。
一般来说，铁矿石中赤铁矿、褐铁矿比磁铁矿易于制粒。
但对于混匀的影响却恰好相反。
物料的粒度和粒度组成：粒度差别大，易产生偏析，对于混匀不利，也不易制粒。
因此，对于细精矿烧结，配加一定数量的返矿作为制粒核心。
返矿的粒度上限最好控制在5～6mm，这对于混匀和制粒都有利。
如果是富矿粉烧结，国外对作为核心颗粒、粘附颗粒和介于上述两者之间的中间颗粒的比例亦有一定要求，以保证最佳制粒效果。
另外，在粒度相同的情况下，多棱角和形状不规则的物料比圆滑的物料易于制粒，且制粒小球强度高。
（2）加水润湿方法及地点。
混合料的水分对烧结过程有重要的影响。
a、通过水的表面张力，使混合料小颗粒成球，从而改善料柱透气性；b、被润湿的矿石表面对空气摩擦阻力较小，也有利于提高透气性。
随着水分的增加，混合料的透气性增大，从而提高生产率。
一般达到最佳值后又下降，直到泥浆界限，致使空气不能再通过混合料。
加水方式是提高制粒效果的重要措施之一。
一次混合的目的在于混匀，应在沿混合机长度方向均匀加水，加水量占总水量的80%～90%。
混合技术与制粒技术.
24
特点
混合机工作时，容器内粉料三维运动，其速度随时 改变，因此重叠混合作用强，混合时间短。 由于沿对角线转动，因而没有死角产生，卸料也较 容易
混合技术与制粒技术
重庆医药高等专科学校 药剂教研室
1
一、混合概述
1.概念
通过机械的或流体的方法，使两种或两种以上组分的物质在 宏观上分布均匀的操作统称为混合。制药工业中，把将两种 或两种以上组分的固体粒子相互分散均匀的操作过程称为混 合。
2.混合的目的
使药物及辅料粉体相互均匀分散，便于制剂生产，使制剂含 量均匀，保证产品质量。
5
（2）偏析
偏析是粒子由于聚集及静电效应等原因所产生的逆均化现象，是与 粒子混合相反的过程，防碍良好的混合，也可以使已经混合好的物 料重新分层，降低混合程度。 达到一定混合程度后，混合与分离过程呈动态平衡状态
右图混合曲线，表现了混合度随时 间的变化。混合初期（Ⅰ区）以对 流混合为主，中期（Ⅱ区）以对流 与剪切混合为主，最后（Ⅲ区）以 扩散混合为主，曲线高低不平表现 出混合与离析同时进行的动态平衡 状态。
19
4．V型混合机（双联混合机）
旋转容器是由两段圆筒以互成一定角度的V型连接，两筒轴 线夹角在60º~90º之间，两筒连接处切面与回转轴垂直。
20
V型混合机的工作原理
是按照颗粒落下撞击摩擦运动原理设计的。 对流动性较差的粉体可进行有效地分割、分流，强制产生
扩散、循环混合状态，其物流运动轨迹见图 所示。
通常可加少量表面活性剂克服。
组分含液体或有吸湿性 如含有液体组分时，可用其它组分吸收该液体。 常用吸收剂有磷酸钙、二氧化硅等。
10
二、混合设备
按混合容器的运动方式不同，可分为固定容器式和旋转容器 式。 按混合操作型式，分为间歇操作式和连续操作式。
第六章粉体混合与造粒.ppt
27
（二）原料预均化的基本原理
“平铺直取”：即采取堆料机将料一层一层地铺起来，用料时， 采用取料机垂直切取料层，这样取得的生料就较均齐。
预均化堆场的组成 ：
堆场建筑物 进料皮带机 堆料机 料堆 取料机 取料皮带机 取样装置 28
（三）预均化堆场的作用
储存作用：预均化堆场作为一种储存设施对原料提供足够
12
总体的标准偏差，用σ表示：
2
1 n
n i1
(Xi
2
a)
Xi—每个数据的数值 a－总体的数据均值
13
（3）混合度M：
M
S02 S02
S2 Sr2
完全分离状态时M=0； 完全混合时M=l； 混合过程中的M值为0~1
14
（4）离散度R 离散度R（变异系数）:不均匀程度。 R数值愈小说明混合的均匀度愈高。
（2）侧面取料 取料机再料堆的一侧，从一端到另 一端沿着料堆纵向往返取料。
（3）底部取料
35
作业： 1、简述均化设备的类型及原理。 2、预均化堆场的工作原理及作用。
36
第二节 粉体的造粒
一、基本概念
造粒（粒化）：将粉状物料添加结合剂做成流动性好的固 体颗粒的操作。
造粒的意义： （1）保持混合物的均匀度 （2）改善物理化学反应的条件 （3）提高物料流动性 （4）制造各种形状的产品
21
（二）气力均化设备 特点：没有运动部件，混合程度高，装置容量大，
功率消耗低，结构简单，维护方便，费用低
22
（1）流化式气力混合（间歇均化库）
均化原理：压缩空气经库底充气装置
的透气层进入库内的料层，使库内料
粉松动并呈流态化。库底充气装置各
（二）原料预均化的基本原理
“平铺直取”：即采取堆料机将料一层一层地铺起来，用料时， 采用取料机垂直切取料层，这样取得的生料就较均齐。
预均化堆场的组成 ：
堆场建筑物 进料皮带机 堆料机 料堆 取料机 取料皮带机 取样装置 28
（三）预均化堆场的作用
储存作用：预均化堆场作为一种储存设施对原料提供足够
12
总体的标准偏差，用σ表示：
2
1 n
n i1
(Xi
2
a)
Xi—每个数据的数值 a－总体的数据均值
13
（3）混合度M：
M
S02 S02
S2 Sr2
完全分离状态时M=0； 完全混合时M=l； 混合过程中的M值为0~1
14
（4）离散度R 离散度R（变异系数）:不均匀程度。 R数值愈小说明混合的均匀度愈高。
（2）侧面取料 取料机再料堆的一侧，从一端到另 一端沿着料堆纵向往返取料。
（3）底部取料
35
作业： 1、简述均化设备的类型及原理。 2、预均化堆场的工作原理及作用。
36
第二节 粉体的造粒
一、基本概念
造粒（粒化）：将粉状物料添加结合剂做成流动性好的固 体颗粒的操作。
造粒的意义： （1）保持混合物的均匀度 （2）改善物理化学反应的条件 （3）提高物料流动性 （4）制造各种形状的产品
21
（二）气力均化设备 特点：没有运动部件，混合程度高，装置容量大，
功率消耗低，结构简单，维护方便，费用低
22
（1）流化式气力混合（间歇均化库）
均化原理：压缩空气经库底充气装置
的透气层进入库内的料层，使库内料
粉松动并呈流态化。库底充气装置各
第九章 混合与造粒
• 搅拌分料：采用液体搅拌的方式来强烈搅拌 粒度差的混合料，也会出现分料。 • 从混合作用来看，对流混合最少分料，而扩 散混合则最有利于分料。因此，对具有较大 分料可能性的物料，应选用以对流混合为主 的混合机。 • 在混合料使用之前都有可能发生分料。因此， 从混合机卸出之后，运输中应尽量减小振动 和落差。在工厂设计中，要尽量缩短从混合 机至窑炉之间的输送距离。
2 0 2 0 2
混合机理
• 固体颗粒的混合机理有： • 小规模随机移动-扩散混合：增大单个颗粒的 活动性，将会促进扩散混合。如果不存在结块 效应，最终扩散混合导致高度的均匀性。出现 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在的活动性。与此对 应的混合器，前者为普通的转筒混合器，后者 为磨机。 • 大规模随机迁移：对流混合和剪切混合：对流 混合是粒子成团地移动；剪切混合是粉体内形 成滑移面。两者均能使大量颗粒内部混合。
ε
⋅
σ
DP
因此，球粒的极限抗张强度与DP和ε成反比 ε [与（1-ε）/ε）成正比]，与液体的表面张力 σ成正比。
1 n x = ∑ xi n i =1
−
这一组分分数的标准偏差或均方根S为:
1 S= xi − x ∑ n − 1 i =1
n
−
2
• 对于完全混合， 从二项式分布的颗粒群中， 任意抽出n个试样，则统计学上的理论标准 偏差为：
P (1 − P ) SR = n
• 式中，P为该组分的百分数，N为样品的颗粒总数。可 以看出，当样品取样很多，即N→∞时，SR→0
• 混合过程：混合与偏析是相反的两个过程。 所谓偏析，是物料的分离过程。若物料的特 性差别较大，如密度、粒度或形状具有相当 大差别的颗粒，其偏析程度就大。因此，对 物料进行预处理，就可降低物料的偏析。 • 混合前期，均匀度迅速增加，达到最好的混 合状态。以后随着混合进行，均匀度有所下 降，在一定范围内波动。
1. 粉体的制备与合成(精简)
中，既在一定高度上抛落或泻落，又
不断发生振动，其加速度可以达到重
力加速度的数十倍乃至数百倍，在这
一过程中，对物料施加强烈的碰击力 和磨剥力，从而使物料粉碎。
行星式振动磨示意图
3.6 气流粉碎
•粉碎原理：利用高压流体(压缩空气或过热蒸汽)作为介质， 将其高速通过细的喷嘴射入粉碎室内，此时气流体积突然膨 胀、压力降低、流速急剧增大(可以达到音速或超音速)，物 料在高速气流的作用下，相互撞击、摩擦、剪切而迅速破碎， 然后自动分级，达到细度的颗粒被排出磨机。粗颗粒将进一 步循环、粉碎，直至达到细度要求。
利用破碎机对固体施力而将其破碎的方法，如破 碎机的齿板、锤子、球磨机的钢球等)
包括：压碎、劈碎、折碎、磨碎和冲击破碎等。
(a)压碎
(b) 劈碎
(c) 折断
(d) 磨剥
（e）冲击破碎
常见的机械能破碎方法
固体
固体
筛下物
破碎
筛上物 筛分
破 碎
破碎产物
（a）单纯破碎工艺
破碎产物
（b）带预先筛分的破碎工艺
磨球、粉料与磨筒处于相对静止状态，此时研磨作用停 止，这个转速被称为临界转速V临2。
3.3 行星式研磨
行星式球磨机的工作原理：
在旋转盘的圆周上，装有４个即随 转盘公转又做高速自转的球磨罐。 在球磨罐做公转加高速自转的作用 下，球磨罐内的研磨球在惯性力的 作用下对物料形成很大的高频冲击、 磨擦力，对物料进行快速细磨、混
设，图中颗粒处于一水小 平面上，其正视和俯视投
影图如图所示。这样在两
个投影图中，就能定义一
组描述颗粒大小的几何量：
高、宽、长，定义:
高度h：颗粒最低势能
态时正视投影图的高度
第八章 混合与造粒
• • • • • • •
2、造粒方法 凝聚造粒法 挤压造粒法 压缩造粒法 破碎造粒法 熔融造粒法 喷雾造粒法
• （二）、粒化过程 • 决定因素是水、粘结剂。依靠加入水或粘结剂、 利用滚动或喷雾的方法，经过成球、长大、密实 三个阶段实现。 • （1）球粒形成 • 物料在理化设备中受重力、离心力、摩擦力作用， 滚动和搓动。进行喷水。 • 毛细管力。 • 粉料层中形成球粒的两种方法：机械外力作用是 物料部分颗粒之间接触点更紧密，同时形成更细 的毛细管；无聊的不均匀点滴润湿。
• （2）球粒长大 球粒表面含水量接近于适宜的毛细管 水量时，由于球粒在理化设备内滚动，球 粒被进一步密实，以期毛细管形状和尺寸 的改变，使过剩的水贝基球粒的表面，这 样湿润的球粒表面在运动中就会粘上粉料。 这种过程反复进行直到颗粒间的摩擦力比 滚动时形成的机械密实作用大为止。为使 球粒长大，必须人工喷水湿润球粒表面。
• A、混合状态的标准偏差对非混合状态的标准偏差之比， 完全混合时M1=0 N
M1 S
0
(C
1
i
C) 2
N
• B、理论标准偏差与实际标准偏差之比，完全混合时M2=1
M2
r
S
PA (1 PA )(N 1) n ( xi x) 2
1 N
•
C、用2分布
2
• （二）混合程度
衡量混合程度的尺度——均匀度，仅与混合过程有关， 与混合前的过程无关。
• 1、混合的随机性
混合作用是在外力作用下粉体内部粒子发生复杂的相 对运动，很难准确地描绘出混合状态。是一个随机事件。
混合过程是一个随机事件，用统计学（概率与数 理统计)的方法研究。
• 2、混合程度的评价标准
(精选)粉体干燥和造粒技术
26
喷雾干燥流程示意图
❖ 1-热风炉；2-喷雾干燥器；3-喷嘴；4-一次旋风 分离器；5-二次旋风分离器；6-袋滤器；7-风机
27
喷中
雾药
干
浸 膏
燥专
流用
程
喷 雾
示干
意
燥 机
图
28
中药浸膏专用喷雾干燥机
型号
JPG-5
JPG-20
JPG-50
JPG-100
JPG-150
JPG-200
JPG-300
随浓度的提高，逐渐会有过大的块状颗 粒因流化气速不够被分离出来沉于床层底 部，导致局部区域流化不良或流化消失。 随着粘合液加入量的增加，床层湿度逐步 增大，达到一定临界点后，流化床发生湿 骤变失稳。
20
制粒的骤变失稳及其影响因素
4.进气温度过低。进气温度过高可导致粘
合液雾滴被过早干燥而不能有效制粒。若
4.初始粒径。初始粒径越大，颗粒的相对 生长速率减小，随初始粒径的增大，由于 碰撞磨损和自身重力等引起的分散力增大, 使团聚成功率降低，层式机理成长所占比 重加大。当初始粒径小时,粒子更易团聚， 所以颗粒生长速率较大。
16
流化床造粒的影响因素
5.粘合剂的影响。 粘合剂的粘度随浓度的增大而显著增大, 颗粒更易于团聚，成长速度加快。
23
GHL系列高速混合制粒机
•
24
LPZ系列冷却喷雾造粒机
25
喷雾干燥器
喷雾干燥器：利用喷雾器将溶液、悬浮 液、浆状液或熔融液等喷成细小的雾滴而 分散于热气流中，使水分迅速气化而达到 干燥制粒的目的。
喷雾干燥过程:液体物料经喷嘴雾化成 10~200m的液滴。干燥介质经热风炉预热 后进入干燥器底部。在干燥器内，液滴与 上升的热气流充分接触，其中的水分迅速 蒸发，成为细粉后落于器底。废气经旋风 分离器和袋滤器除去细粉后排入大气。
喷雾干燥流程示意图
❖ 1-热风炉；2-喷雾干燥器；3-喷嘴；4-一次旋风 分离器；5-二次旋风分离器；6-袋滤器；7-风机
27
喷中
雾药
干
浸 膏
燥专
流用
程
喷 雾
示干
意
燥 机
图
28
中药浸膏专用喷雾干燥机
型号
JPG-5
JPG-20
JPG-50
JPG-100
JPG-150
JPG-200
JPG-300
随浓度的提高，逐渐会有过大的块状颗 粒因流化气速不够被分离出来沉于床层底 部，导致局部区域流化不良或流化消失。 随着粘合液加入量的增加，床层湿度逐步 增大，达到一定临界点后，流化床发生湿 骤变失稳。
20
制粒的骤变失稳及其影响因素
4.进气温度过低。进气温度过高可导致粘
合液雾滴被过早干燥而不能有效制粒。若
4.初始粒径。初始粒径越大，颗粒的相对 生长速率减小，随初始粒径的增大，由于 碰撞磨损和自身重力等引起的分散力增大, 使团聚成功率降低，层式机理成长所占比 重加大。当初始粒径小时,粒子更易团聚， 所以颗粒生长速率较大。
16
流化床造粒的影响因素
5.粘合剂的影响。 粘合剂的粘度随浓度的增大而显著增大, 颗粒更易于团聚，成长速度加快。
23
GHL系列高速混合制粒机
•
24
LPZ系列冷却喷雾造粒机
25
喷雾干燥器
喷雾干燥器：利用喷雾器将溶液、悬浮 液、浆状液或熔融液等喷成细小的雾滴而 分散于热气流中，使水分迅速气化而达到 干燥制粒的目的。
喷雾干燥过程:液体物料经喷嘴雾化成 10~200m的液滴。干燥介质经热风炉预热 后进入干燥器底部。在干燥器内，液滴与 上升的热气流充分接触，其中的水分迅速 蒸发，成为细粉后落于器底。废气经旋风 分离器和袋滤器除去细粉后排入大气。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
用于组成量相差悬殊的不同混合物时有
误差
（c）波动范围（相对偏差） 利用标准偏差和算术平均值还不足以全面客观地反映混合质量， 需要这两种特征数联合使用来表征，为此，引入离散度作为衡量 一组测定值相对离散程度的特征量 离散度R(不均匀度、变异系数)：一组测量数据偏离平均值的大小 其定义式为：
S R 100% X
4、混合效果的评价
混合均匀性概念
分离尺度是指上述各个局部小区域体积的平均值， 从一个方面反映了混合物的均匀性，分离尺度愈 大，表示混合的均匀性愈差 分离强度是指上述各局部区域内的浓度与整个混 合物平均浓度之间的偏差，反应了混合均匀性的 另一方面，混合的分离强度愈大，则表示混合的 均匀性愈差。
均化
搅拌 捏合 混练
目的与意义
粉体混合过程的目的与意义是多种多样的，不同的场合及用 途各不相同： （1）在玻璃生产中，有两个混合过程，即配合料的粉体混合 和熔融玻璃的粘性流体的均化，以达到所要求的化学成分均匀； （2）陶瓷原料的均化是为固相反应创造条件，并获得均质的 制品； （3）水泥工业原料的预均化和半成品的均化，有利于化学反 应和提高产品的质量均有较大的意义； （4）绘画颜料和涂料用颜料的调制，合成树脂同颜料粉末 的混合则是为了调色。
（2）样品均值、标准偏差和波动范围 （a）样品均值 抽出一个样本（一组样品），得到一批数据，每组数据的算 术平均值称为“样品均值”，用X表示：
1 n X Xi n i 1
（b）标准偏差 标准偏差是用以表示数据波动幅度的一种方法，也称为均方 差根，其计算方法为： 对有限次数的测定
1 n S Xi X n 1 i 1
均化
物料物化 性质的分 布均匀
得到均质 的产品
提高制品的质量
7.1.1 粉体混合的理论基础 1、均化过程
均化前期：均化速度较快，
颗粒间迅速混合，并达到 最佳混合状态；
混合
动 态 平 衡
偏析
均化后期：均化速度慢，
随着混合的进行，反而向 反方向变化，效果恶化， 一般不能再达到最初的最 佳混合状态。因此，对于 不同的物料，掌握其最佳 混合时间是至关重要的。
若某一成份的合格含量为90～94％之间，则上述两组样品的 合格率均为60％，样品平均值分别为X1＝92.58％、 X2＝92.03％。 如用合格率表征，两者结果相同，但实际上，第1组的波动幅度 大，其均化效果明显比第2组差。 局限性：样品合格率仅反映一定范围内样品的波动情况，但并不 能完全反应全部样品的波动幅度，更没有提供全部样品中各种波 动幅度的分布情况，因此，需采用其他更为有效的评价方法。
2、 标准偏差的含义及应用
标准偏差又称标准离差或标准差，是数理统计学中一个数 学概念。为正确理解和使用它，先介绍相关的基本概念。 （1）数据整理的基本概念 生产中，常遇到一堆数据，这些数据有两个特性：一是波 动；二是有一定的规律。为了要从这些波动的数据中，寻找出 其规律性，需理解以下名词术语的定义： （a）总体和个体 数理统计所研究的对象的整体称为总体。总体内的一个单 元称为个体。总体代表整个对象，含有很多个体，甚至无穷多， 不可能一一考察。 （b）样本 总体的一部分叫做样本或样品。统计方法就是解决如何从样 本来分析总体的问题。
由于粉体混合物为物理混合，宏观
是均质，而微观却并不均质。
4、混合效果的评价
混合均匀性概念
在混合过程中，根据混合的目的，要求混合物中一种或几 种组分的浓度或其它物理性质的有一定的均匀性，为了评 价混合质量的好坏，提出了分离尺度和分离强度的概念 在整个混合过程中，整个物料体积不断地被分割成大量局 部小区域，这些局区域的组分浓度高于或低于物料平均浓 度Cm；在混合过程中，同时进行着高浓度组分区域和低浓 度组分区域之间的物质传递分配 在某一特定局部区域内，浓度C可视为定值；但对各个不 同的局部区域，C又是一个变量，因此可用分离尺度和分 离强度来说明混合的完善程度
S S M 2 S SR
2 0 2 0
2
S0：均化前某组成的标准偏差；
SR：达到均化随机完全态时的标准偏差。
M 值为无因次量，均化前， S=S0 ， M=0 ；达到随机完全态时， S=SR，M=1；则实际的均化过程0＜M＜1。 M缺点是对均化质量不敏感，即使是一很差的均化物，其标准 偏差S接近于SR，而不是接近于S0，因此，均化指数M的实际数值 处于0.75～1的范围内。
上例中：R1＝5.01%
R2＝2.15%
波动范围反映了均化过程中样品的离散程度。而离散与集中 互为相反，故其集中程度可用均化度表示：
H 100 % R
混合度（均匀度）（统计学原理）
两组分混合：设A和B两种组分组成混合物
完全混合：从N个地方抽取n个试样。若n值小，即使是完全混合，各 试样的A或B的统计个数率还是不同的。对于完全混合物，统计上的理 论标准偏差（从二项式分布的颗粒群中，任意抽出n个试样），可由下 式确定：
以上三种混合作用中，前两种是属于大规模随 机移动，第三种是小规模随机移动，但各种物 料在混合机进行混合时，以上三种机理均起作 用，只不过以某一种机理起主导作用。
3、 混合状态
固体粒子的混合过程要比流体复杂得多，对固体粒子混合的 研究水平，远不及流体的搅拌。因此，要详尽而准确地描绘出混 和状态非常困难，在此以混合状态模型加以说明：
S B1 e S B2
e：均化效果，以倍数表示；
SB1、SB2分别为均化前后物料的标准偏差
均化效果指标主要用于水泥、化工等工业的原材料、燃料的 预均化过程中。一般预均化堆场的均化效果在5~8，最高可达10， 以此来保证原料成分的均齐性。
（2）均化指数 前述标准偏差和相对偏差的衡量指标均未涉及样品的浓度 和大小（如样品中的粒子数），而实际上，样品浓度和大小 对均化程度的测定与评价影响很大。为便于不同场合下的均 化程度比较，又提出了均化指数的指标。均化指数定义为：
2、均化过程机理
根据固体粒子在均化设备内的混合运动状态，其均化机理 主要有如下三种： （1）移动混合 由于混合机工作表面对物料的相对运动，物料在外力作用下， 产生类似于流体的骚动，所有颗粒在混合机内由一处向另一处 作相对运动，位置发生了转移，产生了整体的流动。 （2）扩散混合 将分离的颗粒（或单个颗粒）撒布在不断展现的新生料面上， 如同一般扩散作用那样，颗粒在新生表面上作微弱的移动，使 各组分的颗粒在局部范围扩散，达到了均匀分布（相邻粒子相 互改变位置所引起的局部混合） （3）剪切混合 在物料团块（堆）内部，由于颗粒间的互相滑移和冲撞作用 形成了滑移面，就象薄层状流体相互混合和掺和，引起了局部 混合
上述局部区域的大小是一个随机变量，要完全描述分离 尺度，须知道这些局部区域体积的概率分布函数，局部 区域浓度偏差亦如此，因此用纯数学方法处理是有困难 的，一般采用抽样检查的统计方法 故需规定一定的试样大小，并要试样的浓度值C的平均 偏差值应小于某个规定的最大值，此最大偏差值称为容 许偏差，而规定的取样大小，则称为检验尺度，若混合 物符合下列条件之一，则可认为混合是合格的：
2 2 ex 偏析指数： 2 2 0 ex
式中， xex2为x2的期望值，未混合时的x2用x02表示
3、均化程度
均化程度（又称均匀度）是衡量均化质量的尺度。其表征 指标除上述标准偏差和相对偏差外，近年来又提出了一些衡量指
标，现分述如下: （1）均化效果 均化效果是指均化过程前后标准偏差之比。即：
对于总体（对无限次测试）而言，其标准偏差为：
1 n 2 X i n i 1
μ为总体的数据均值 n 趋向于无限多个
当样本的观察数值很多时，样本就比较接近或代表了总体， S 值与σ值近似相等。
标准偏差的局限性
标准偏差值只反映某组分浓度的绝对波 动情况，并不能充分说明混合的程度 未包括取样大小的影响
偏析：因粉体间团聚及静电效应等原因，在粉体均化过程中
产生逆均化的现象，称为偏析，也称反均化。 偏析是物料的分离过程，若物料的特性差别较大，如密度、 粒度或形状具有相当大的差别的物料，其偏析程度就大，故 在某种情况下，对物料进行预处理，就可降低物料的偏析 在混合过程中，存在两个相反的过程：混合和偏析，一正一 反，反复进行，最终达到混合 -偏析的动态平衡，整个过程 是两种作用共存的过程。 实际的情况往往是混合质量先达到一最高值，然后又下降而 趋于平衡，平衡的建立基于一定的条件，适当改变条件可以 使平衡向着有利于均化的方向转化，从而改善混合操作
4、均化效果的评价
描述混合均匀度的特征数学量： 合格率 标准偏差 离散度 均匀度 混合指数 混合速度
（1） 样品合格率
合格率的实际含义是：若干个样品在规定质量标 准上下限之内的百分率，即一定范围内的合格率。
举例：
样 品 第 1组 第 2组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 99.5 93.8 94.0 90.2 93.5 86.2 94.0 90.3 98.9 85.4 94.1 93.9 92.5 93.5 90.2 94.8 90.5 89.5 91.5 89.9
2
上例中：S1＝4.68
S2＝1.96
S的大小，反映了数据波动幅度的大小，其值越小，均化 效果越好。
混合状态模型
•如图，将相同量的两组分的物料颗粒看做黑白两种立方体颗粒， 图(a)为两种颗粒未混合时的状态，称为完全离散状态
•经过充分混合后，如图(b)所示，理论上应该达到相异颗粒在四 周都相间排列的状态，这时两种颗粒的接触面积最大，这种状态 称为理想完全混合状态。但这种绝对均匀的理想完全混合状态在 工业生产中是不可能达到的
7.1 粉体的混合
定义：混合是粉体工程的重要单元操作，通过机械
误差
（c）波动范围（相对偏差） 利用标准偏差和算术平均值还不足以全面客观地反映混合质量， 需要这两种特征数联合使用来表征，为此，引入离散度作为衡量 一组测定值相对离散程度的特征量 离散度R(不均匀度、变异系数)：一组测量数据偏离平均值的大小 其定义式为：
S R 100% X
4、混合效果的评价
混合均匀性概念
分离尺度是指上述各个局部小区域体积的平均值， 从一个方面反映了混合物的均匀性，分离尺度愈 大，表示混合的均匀性愈差 分离强度是指上述各局部区域内的浓度与整个混 合物平均浓度之间的偏差，反应了混合均匀性的 另一方面，混合的分离强度愈大，则表示混合的 均匀性愈差。
均化
搅拌 捏合 混练
目的与意义
粉体混合过程的目的与意义是多种多样的，不同的场合及用 途各不相同： （1）在玻璃生产中，有两个混合过程，即配合料的粉体混合 和熔融玻璃的粘性流体的均化，以达到所要求的化学成分均匀； （2）陶瓷原料的均化是为固相反应创造条件，并获得均质的 制品； （3）水泥工业原料的预均化和半成品的均化，有利于化学反 应和提高产品的质量均有较大的意义； （4）绘画颜料和涂料用颜料的调制，合成树脂同颜料粉末 的混合则是为了调色。
（2）样品均值、标准偏差和波动范围 （a）样品均值 抽出一个样本（一组样品），得到一批数据，每组数据的算 术平均值称为“样品均值”，用X表示：
1 n X Xi n i 1
（b）标准偏差 标准偏差是用以表示数据波动幅度的一种方法，也称为均方 差根，其计算方法为： 对有限次数的测定
1 n S Xi X n 1 i 1
均化
物料物化 性质的分 布均匀
得到均质 的产品
提高制品的质量
7.1.1 粉体混合的理论基础 1、均化过程
均化前期：均化速度较快，
颗粒间迅速混合，并达到 最佳混合状态；
混合
动 态 平 衡
偏析
均化后期：均化速度慢，
随着混合的进行，反而向 反方向变化，效果恶化， 一般不能再达到最初的最 佳混合状态。因此，对于 不同的物料，掌握其最佳 混合时间是至关重要的。
若某一成份的合格含量为90～94％之间，则上述两组样品的 合格率均为60％，样品平均值分别为X1＝92.58％、 X2＝92.03％。 如用合格率表征，两者结果相同，但实际上，第1组的波动幅度 大，其均化效果明显比第2组差。 局限性：样品合格率仅反映一定范围内样品的波动情况，但并不 能完全反应全部样品的波动幅度，更没有提供全部样品中各种波 动幅度的分布情况，因此，需采用其他更为有效的评价方法。
2、 标准偏差的含义及应用
标准偏差又称标准离差或标准差，是数理统计学中一个数 学概念。为正确理解和使用它，先介绍相关的基本概念。 （1）数据整理的基本概念 生产中，常遇到一堆数据，这些数据有两个特性：一是波 动；二是有一定的规律。为了要从这些波动的数据中，寻找出 其规律性，需理解以下名词术语的定义： （a）总体和个体 数理统计所研究的对象的整体称为总体。总体内的一个单 元称为个体。总体代表整个对象，含有很多个体，甚至无穷多， 不可能一一考察。 （b）样本 总体的一部分叫做样本或样品。统计方法就是解决如何从样 本来分析总体的问题。
由于粉体混合物为物理混合，宏观
是均质，而微观却并不均质。
4、混合效果的评价
混合均匀性概念
在混合过程中，根据混合的目的，要求混合物中一种或几 种组分的浓度或其它物理性质的有一定的均匀性，为了评 价混合质量的好坏，提出了分离尺度和分离强度的概念 在整个混合过程中，整个物料体积不断地被分割成大量局 部小区域，这些局区域的组分浓度高于或低于物料平均浓 度Cm；在混合过程中，同时进行着高浓度组分区域和低浓 度组分区域之间的物质传递分配 在某一特定局部区域内，浓度C可视为定值；但对各个不 同的局部区域，C又是一个变量，因此可用分离尺度和分 离强度来说明混合的完善程度
S S M 2 S SR
2 0 2 0
2
S0：均化前某组成的标准偏差；
SR：达到均化随机完全态时的标准偏差。
M 值为无因次量，均化前， S=S0 ， M=0 ；达到随机完全态时， S=SR，M=1；则实际的均化过程0＜M＜1。 M缺点是对均化质量不敏感，即使是一很差的均化物，其标准 偏差S接近于SR，而不是接近于S0，因此，均化指数M的实际数值 处于0.75～1的范围内。
上例中：R1＝5.01%
R2＝2.15%
波动范围反映了均化过程中样品的离散程度。而离散与集中 互为相反，故其集中程度可用均化度表示：
H 100 % R
混合度（均匀度）（统计学原理）
两组分混合：设A和B两种组分组成混合物
完全混合：从N个地方抽取n个试样。若n值小，即使是完全混合，各 试样的A或B的统计个数率还是不同的。对于完全混合物，统计上的理 论标准偏差（从二项式分布的颗粒群中，任意抽出n个试样），可由下 式确定：
以上三种混合作用中，前两种是属于大规模随 机移动，第三种是小规模随机移动，但各种物 料在混合机进行混合时，以上三种机理均起作 用，只不过以某一种机理起主导作用。
3、 混合状态
固体粒子的混合过程要比流体复杂得多，对固体粒子混合的 研究水平，远不及流体的搅拌。因此，要详尽而准确地描绘出混 和状态非常困难，在此以混合状态模型加以说明：
S B1 e S B2
e：均化效果，以倍数表示；
SB1、SB2分别为均化前后物料的标准偏差
均化效果指标主要用于水泥、化工等工业的原材料、燃料的 预均化过程中。一般预均化堆场的均化效果在5~8，最高可达10， 以此来保证原料成分的均齐性。
（2）均化指数 前述标准偏差和相对偏差的衡量指标均未涉及样品的浓度 和大小（如样品中的粒子数），而实际上，样品浓度和大小 对均化程度的测定与评价影响很大。为便于不同场合下的均 化程度比较，又提出了均化指数的指标。均化指数定义为：
2、均化过程机理
根据固体粒子在均化设备内的混合运动状态，其均化机理 主要有如下三种： （1）移动混合 由于混合机工作表面对物料的相对运动，物料在外力作用下， 产生类似于流体的骚动，所有颗粒在混合机内由一处向另一处 作相对运动，位置发生了转移，产生了整体的流动。 （2）扩散混合 将分离的颗粒（或单个颗粒）撒布在不断展现的新生料面上， 如同一般扩散作用那样，颗粒在新生表面上作微弱的移动，使 各组分的颗粒在局部范围扩散，达到了均匀分布（相邻粒子相 互改变位置所引起的局部混合） （3）剪切混合 在物料团块（堆）内部，由于颗粒间的互相滑移和冲撞作用 形成了滑移面，就象薄层状流体相互混合和掺和，引起了局部 混合
上述局部区域的大小是一个随机变量，要完全描述分离 尺度，须知道这些局部区域体积的概率分布函数，局部 区域浓度偏差亦如此，因此用纯数学方法处理是有困难 的，一般采用抽样检查的统计方法 故需规定一定的试样大小，并要试样的浓度值C的平均 偏差值应小于某个规定的最大值，此最大偏差值称为容 许偏差，而规定的取样大小，则称为检验尺度，若混合 物符合下列条件之一，则可认为混合是合格的：
2 2 ex 偏析指数： 2 2 0 ex
式中， xex2为x2的期望值，未混合时的x2用x02表示
3、均化程度
均化程度（又称均匀度）是衡量均化质量的尺度。其表征 指标除上述标准偏差和相对偏差外，近年来又提出了一些衡量指
标，现分述如下: （1）均化效果 均化效果是指均化过程前后标准偏差之比。即：
对于总体（对无限次测试）而言，其标准偏差为：
1 n 2 X i n i 1
μ为总体的数据均值 n 趋向于无限多个
当样本的观察数值很多时，样本就比较接近或代表了总体， S 值与σ值近似相等。
标准偏差的局限性
标准偏差值只反映某组分浓度的绝对波 动情况，并不能充分说明混合的程度 未包括取样大小的影响
偏析：因粉体间团聚及静电效应等原因，在粉体均化过程中
产生逆均化的现象，称为偏析，也称反均化。 偏析是物料的分离过程，若物料的特性差别较大，如密度、 粒度或形状具有相当大的差别的物料，其偏析程度就大，故 在某种情况下，对物料进行预处理，就可降低物料的偏析 在混合过程中，存在两个相反的过程：混合和偏析，一正一 反，反复进行，最终达到混合 -偏析的动态平衡，整个过程 是两种作用共存的过程。 实际的情况往往是混合质量先达到一最高值，然后又下降而 趋于平衡，平衡的建立基于一定的条件，适当改变条件可以 使平衡向着有利于均化的方向转化，从而改善混合操作
4、均化效果的评价
描述混合均匀度的特征数学量： 合格率 标准偏差 离散度 均匀度 混合指数 混合速度
（1） 样品合格率
合格率的实际含义是：若干个样品在规定质量标 准上下限之内的百分率，即一定范围内的合格率。
举例：
样 品 第 1组 第 2组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 99.5 93.8 94.0 90.2 93.5 86.2 94.0 90.3 98.9 85.4 94.1 93.9 92.5 93.5 90.2 94.8 90.5 89.5 91.5 89.9
2
上例中：S1＝4.68
S2＝1.96
S的大小，反映了数据波动幅度的大小，其值越小，均化 效果越好。
混合状态模型
•如图，将相同量的两组分的物料颗粒看做黑白两种立方体颗粒， 图(a)为两种颗粒未混合时的状态，称为完全离散状态
•经过充分混合后，如图(b)所示，理论上应该达到相异颗粒在四 周都相间排列的状态，这时两种颗粒的接触面积最大，这种状态 称为理想完全混合状态。但这种绝对均匀的理想完全混合状态在 工业生产中是不可能达到的
7.1 粉体的混合
定义：混合是粉体工程的重要单元操作，通过机械