混合機(jī)
混合機(jī)又名攪拌機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)常用的生產(chǎn)工藝設(shè)備，隨著中國工業(yè)的不斷發(fā)展，混合系統(tǒng)及混合機(jī)設(shè)備的發(fā)展將越來越高。混合覆蓋著工業(yè)領(lǐng)域，如化工、食品、建材、藥品、化肥，我們每天使用的產(chǎn)品在生產(chǎn)中就有一步混合工藝。
無重力混合機(jī)工作原理圖 臥式螺帶混合機(jī)工作原理圖 犁刀混合機(jī)工作原理圖
混合機(jī)（攪拌機(jī)）好壞的評估根據(jù)不同的物理量：
A、混合均勻度：分析物料參合好壞的物理量，通過概率論獲得，混合均勻度是由混合機(jī)種類確定。
B、死角：指物料在混合容器中不能參與混合的物理現(xiàn)象，死角百分比是評價混合機(jī)制造好壞的物理量。
C、混合時間：評價混合速度的物理量，指不同物料開始混合到混合達(dá)到均勻度要求內(nèi)的時間，混合時間是由混合機(jī)種類及型號確定。
混合機(jī)（攪拌機(jī)）選型的基本原則：
混合機(jī)選型時，首先要了解該混合操作過程在整個生產(chǎn)流程中所處的位置、混合目的、要求達(dá)到的混合度大小、粉粒體的物性和處理量，以及其他相應(yīng)的工作條件。
這些工作條件主要包括：
同時還須結(jié)合混合機(jī)本身的特性來選用合適的混合機(jī)型式。
一般情況下，可根據(jù)下列三個基本原則進(jìn)行選型：
- 根據(jù)混合過程的要求進(jìn)行選型。
- 根據(jù)混合物的質(zhì)量要求選型。
- 根據(jù)混合流程費(fèi)用選型。
一、根據(jù)混合過程的要求進(jìn)行選型：
混合機(jī)在選型時，很少僅僅根據(jù)一系列獨(dú)立實(shí)驗(yàn)中得到的混合物質(zhì)量來確定混合機(jī)型式。通常，要綜合考慮混合物質(zhì)量和不同混合機(jī)類型對過程的相容性，初始選擇時首先將不相容的混合設(shè)備淘汰。這些相容性主要指以下內(nèi)容：
- 產(chǎn)品的純凈度
在很多工業(yè)加工過程中，產(chǎn)品的純凈度是比較重要的，為避免批量操作之間的污染，每次使用后，混合設(shè)備須徹底清洗。為適應(yīng)這一條件，混合機(jī)內(nèi)部形狀要光滑，內(nèi)表面應(yīng)進(jìn)行高精度拋光處理，而且要易于清洗操作。為避免潤滑油可能產(chǎn)生的污染，軸承與密封件不應(yīng)該與混合物直接接觸，或安放在混合物上面。轉(zhuǎn)筒式混合機(jī)——即常見的雙圓錐混合機(jī)、V型混合機(jī)等能滿足上述的要求，具有簡單的外形，并且混合機(jī)內(nèi)部與旋轉(zhuǎn)部分無接觸。
而帶有復(fù)雜葉輪裝置的低速對流混合設(shè)備，不僅存在著清洗問題，而且所有對流混合設(shè)備均存在混合物與潤滑表明接觸的可能性，如臥式螺帶混合機(jī)、錐形混合機(jī)等。此外，不少混合機(jī)也不適用于產(chǎn)品規(guī)格經(jīng)常變動，并需徹底清洗的加工環(huán)境。 - 混合機(jī)密閉性
混合機(jī)選型時，除要考慮能提供高純度的產(chǎn)品外，還須考慮粉塵溢出并污染環(huán)境等環(huán)保問題。從健康、安全及經(jīng)濟(jì)角度考慮，應(yīng)盡可能減少粉塵溢出，將粉料全部密封在封閉的混合容器中操作。但加料和卸料操作時，密閉容器必須打開，此時將有一些細(xì)粉塵溢出彌散到周圍空氣中，也應(yīng)采取相應(yīng)措施盡量減少污染。 - 粉碎作用
有時，混合機(jī)選型時還要考慮混合過程應(yīng)避免或促使顆粒尺寸減小的問題，即混合機(jī)的粉碎作用。一般情況下，轉(zhuǎn)筒式混合機(jī)和低速對流式混合機(jī)的“溫和”操作，不致于造成明顯的粉碎；但高速葉輪沖擊顆粒的混合設(shè)備或有強(qiáng)烈剪切作用的混合設(shè)備具有較強(qiáng)的粉碎作用。因此，如果要求混合機(jī)的粉碎作用較小時，應(yīng)避免選用高速葉輪類混合機(jī)，以及葉輪與混合機(jī)內(nèi)壁間間隙很小的混合設(shè)備。 - 溫升問題
帶有大量能量輸入的粉碎型混合機(jī)，可能會使混合物產(chǎn)生客觀的溫度上升。若混合機(jī)內(nèi)混合物預(yù)熱會產(chǎn)生分解，則不宜選用該類混合設(shè)備。其中，個別情況下，采用高速葉輪混合機(jī)所形成的溫度升高，可用于使混合物某一成分趨近熔點(diǎn)，并保證混合物成分的物理黏結(jié)。 - 磨損問題
對于研磨性能強(qiáng)的顆粒，混合機(jī)的磨損問題比顆粒磨細(xì)重要，甚至與這類混合物的飛灰接觸，都可能引起軸承損壞。在這方面，轉(zhuǎn)筒式混合設(shè)備具有較大的優(yōu)越性，這是因?yàn)榛旌衔锱c潤滑表面不相接觸，而且簡單的筒體壁面可采用耐磨損襯料涂層加以保護(hù)。 - 混合濕粉料
濕粉料的混合可選用不依靠自然循環(huán)的對流式混合設(shè)備，即用強(qiáng)制對流混合設(shè)備。如在轉(zhuǎn)筒式混合機(jī)中增加濕度，為避免大量物料團(tuán)聚結(jié)塊，可在混合機(jī)內(nèi)加裝攪拌葉輪。 - 連續(xù)操作
連續(xù)混合操作時，混合物規(guī)格不會經(jīng)常變動，混合機(jī)的清洗功能也不太重要，關(guān)鍵是工作時間，具備連續(xù)裝料和卸料功能。
另外，連續(xù)式混合設(shè)備的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也與間歇式混合設(shè)備有較大差別。主要表現(xiàn)為：在選用不同的加料控制系統(tǒng)類型情況下，連續(xù)式混合機(jī)有時希望在混合機(jī)內(nèi)部有大量的返混發(fā)生。
二、根據(jù)混合物的質(zhì)量要求選型：
混合物的混合質(zhì)量與混合機(jī)效率兩者之間是相輔相成的，只有有了混合物的混合質(zhì)量，才有混合設(shè)備的效率。而比較混合機(jī)效率的合理基準(zhǔn)是平衡混合物的質(zhì)量。不同混合機(jī)達(dá)到這一平衡條件所需的時間有很大差異，可以采用一種標(biāo)準(zhǔn)混合物，通過比較各混合機(jī)的性能來綜合評價其效率。
以擴(kuò)散混合或剪切混合作用為主要混合機(jī)理的混合設(shè)備，常會出現(xiàn)分級，而以對流混合起主要作用的混合設(shè)備，則較少出現(xiàn)分級。一種依靠轉(zhuǎn)動或攪拌作用的混合機(jī)，例如旋轉(zhuǎn)殼體或垂直攪拌混合器都可產(chǎn)生一定程度的分級，但螺帶裝攪拌裝置等有鏟式葉輪的混合機(jī)可減小分級傾向。
另外，分級程度還取決于組分特征。加入物料因過細(xì)或潮濕使流動性變差時，采用不同一種結(jié)構(gòu)型式的混合機(jī)生產(chǎn)出的混合物質(zhì)量都不會有太大差異。此時，結(jié)構(gòu)選型將主要根據(jù)價格及過程的要求而定。但如果物料流動性好，并有較寬的篩分，則須不會發(fā)生分級現(xiàn)象的混合機(jī)中選型，以獲得較佳的混合效果。
在選用用于黏性粉料的混合機(jī)時，主要應(yīng)考慮混合速率，他比平衡混合物的質(zhì)量為重要。而且須注意的是，同一混合機(jī)其不同方向的混合速率有可能是不一樣的，如轉(zhuǎn)筒類的混合機(jī)徑向混合速度相對較快，而軸向混合速度則較慢。但對于流動性能好的混合物，因單個顆粒的移動性能較強(qiáng)，故混合速率與起始加料方式的關(guān)系不大。
同時，評價混合機(jī)性能時，還不能忽略混合器須完全卸空這一操作特點(diǎn)，這是因?yàn)榕趴詹僮鞒ＴO(shè)計(jì)顆粒在傾斜表面上的向下擴(kuò)散，并且經(jīng)常牽涉到混合物主體的剪切作用，而這些因素將促使分級，有可能使原來在混合機(jī)內(nèi)為高質(zhì)量的混合物因卸料過程而被破壞。
三、根據(jù)混合流程費(fèi)用選型：
若有兩種或兩種以上的混合機(jī)，既能滿足過程的要求，又能保證混合物質(zhì)量，則混合機(jī)選擇將取決與混合操作的單位成本。此時，全面、正確地估算混合費(fèi)用就顯得重要。通常，粉料混合只占全部產(chǎn)品生產(chǎn)費(fèi)用的較小百分比，只有因產(chǎn)品不合規(guī)格而耗費(fèi)較長生產(chǎn)時間時，混合才成為代價較大的過程。
因此，選擇既能滿足混合物質(zhì)量規(guī)格的要求，又能與整個過程十分協(xié)調(diào)的混合設(shè)備，比操作費(fèi)用的少量節(jié)省重要。
混合過程的費(fèi)用可分解為三部分：A、投資折舊； B、能量消耗； C、勞動工資。
對于粉粒料的間歇混合過程來說，選用對流式混合機(jī)與選用轉(zhuǎn)筒式混合機(jī)的單位運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用之間的差異甚小。在決定混合過程總費(fèi)用中，大多數(shù)情況，勞動工資費(fèi)用是占支配地位，能夠降低勞動含量的措施，均能促使單位操作費(fèi)用降低。
降低勞動含量的措施之一是降低混合循環(huán)的操作頻率，即適當(dāng)加大低工藝流程容量，也就是適當(dāng)增加混合機(jī)的安裝容量。但勞動力節(jié)省的結(jié)果將導(dǎo)致折舊費(fèi)用的增加，因此需要對循環(huán)時間做出優(yōu)選。如對于較低混合速率的混合機(jī)來說，適當(dāng)?shù)某欢ㄈ萘吭O(shè)計(jì)是可以的。
降低勞動含量的第二個措施是采用連續(xù)化混合操作。在這種情況下，勞動力消耗很低，混合機(jī)的主要作用是作為緩沖容器，以消除組分加料速率的波動。而且連續(xù)化混合操作在降低勞動費(fèi)用的同時，不會提高折舊費(fèi)用。但須強(qiáng)調(diào)的是當(dāng)重點(diǎn)放在控制顆粒由儲存體系到設(shè)備的流動時，輔助設(shè)備的費(fèi)用將上升。