粉体混合概述——这是一个科学的实时操作过程，其目的是将不同种类的粉末均匀的混合在一起。

一、基本定义

1、粉体的定义

定义：一定尺寸的固体颗粒的集合体。

解释：什么是粉体？生活中的食品：面粉、豆浆、奶粉、咖啡、大米、小麦、大豆、食盐等；自然界中的河沙、土壤、尘埃、沙尘暴等；工业产品：火药、水泥、颜料、药品、化肥等。按照粉体工程学的分类，上述物质都是粉体，其共同特征是：单个颗粒具有复杂、不规则的形状，粉体就是许许多多微小颗粒状物质的集合体。

2、粉体混合的定义

定义：两种或两种以上粉体相互搀合的过程。

解释：参与混合的粉体在外力（重力或机械力等）作用下发生运动速度和运动方向的改变，随着时间的推移使各组粉体在一定空间内均匀分布的操作过程。

二、影响粉体混合的主要物理特性

物料粉体所具有的形状、粒度（粒径）及粒度分布、密度、表面性质、休止角、流动性、含水量、黏结性等物理特性都会影响混合过程，其中最具有影响力的是密度、粒径和流动性。

1、粉体的密度

1）松装密度：粉体质量与其自由堆积体积之比，即在小计量取样容器中粉体自由填充的质量与容积之比（如图1-1）。

解释：粉体在小容器中自由堆积时的状态是疏松状态，因此称为松装密度，是研究粉体的一个标准特征值。

2）振实密度：振动结实后的粉体质量与其堆积体积之比，即在规定条件下小容器中的粉体经反复振实后所测得的单位容积的质量（如图1-2）。

3）粉体的堆积密度：在实际应用中粉体在料桶中的密度是堆积密度，堆积密度是介于松装密度和振实密度之间的密度。这是因为料桶底部粉体堆积压力大，粉体处于振实密度；料桶顶部粉体之间压力小，粉体处于松装密度。为了量化测算方便，我们将堆积密度定为松装密度与振实密度的中间值。

4）通常遇到的其他称呼还有，粉体比重，松装比重等。

5）粉体密度对粉体混合的影响：

      a、参与混合的各种粉体密度越接近就越容易混合均匀，反之会给粉体混合均匀带来困难。比如轻、重粉混合就是一个经典的混合难题；

      b、参加混合的粉体中如果有超轻粉（密度小于0.1）就会给混合均匀带来困难。这是因为太轻的粉末重力束缚不足而容易飘荡起来，混合机构不易控制它。

2、粉体的粒径

1）粉体粒径:表示单个粉体颗粒的尺寸，绝大多数粉体颗粒形状都是不规则的，本书中所指的粒径是在假设粉体形状是规则的情况下，用粉体颗粒的近似直径来表示。通常有两种表示单位：微米（um）、目数来表示。

解释：上述两种描述的转换关系是：

50目=300微米、100目=150微米、500目=28微米1000目=14微米、2000目=6.5微米、5000目=2.7微米

2）平均粒径: 表示一批粉体粒径的平均值。

解释:多数情况下一批单一粉体其中每个颗粒的粒径大小都有差别，并且颗粒粒径呈现正态分布（如图1-3），在实际应用中使用的粒径都是平均粒径。

通常自然形成的粉体颗粒都是大小不一的（如图1-4），并呈现正态分布；而人工制造或人工筛选的粉体颗粒，其粒径一致性较强（如图1-5），易于分析判断，易于混合操作。

3）粉体粒径对混合均匀性的影响：

      a、参与混合的各种粉体粒径越接近就越容易混合均匀；

      b、粒径太小的超细粉体（1000目以上），因为其粒径太小而变得轻盈易漂浮（重力的束缚减弱了），给混合均匀带来困难。

3、粉体的流动性

1）粉体流动性：粉体在力的作用下发生移动的能力。

解释：表示粉体在相同力的作用下运动快慢的性能，一般情况下流动性越好，粉体混合进程进行得就越快。

2）粉体流动性的表示方法之一粉体堆粉角：

粉体堆粉角（也称休止角、安息角）：用粉体自然堆积后圆锥体的斜面与水平面之间的夹角来表示粉体的流动性，夹角越小说明流动性越好。

解释：堆粉角通常也称为休止角，是指将粉体倒在平面上，待其向四周流动，稳定以后其粉体表面的倾斜面与水平面之间的夹角。在实际应用中通常用堆粉角来表示粉体流动性，这是因为这种方法操作方便、直观易于理解 （如图1-6）。

量化表示粉体流动性有利于深入研究粉体混合的原理。

3）粉体流动性的表示方法之二粉体崩溃角：

粉体崩溃角：粉体在堆积过程中会因流动性不好，出现不断堆高一崩溃、堆高一崩溃的现象。粉体崩溃后留下的截面与水平面的夹角，称之为粉体崩溃角（如图1-7）。

解释：通常流动性好的粉体不会产生崩溃角，只有流动性不好的粉体才会有崩溃角的产生；流动性不好的粉体通常会同时存在崩溃角和堆粉角。

4）粉体流动性的表示方法之三霍尔流速仪检测：

霍尔流速仪检测粉体流动性的方法是：指一定量粉末流过规定孔径的标准漏斗所需要的时间来表示流动性。通常采用的单位为S/50g，其数值越小说明该粉末的流动性越好。

霍尔流速仪通常用于检测密度较大、流动性较好的金属粉末流动性。而密度较小、流动性较差的粉末如食品、医药、化工等粉体不适用，其原因是这些粉体的流动性不好，不容易通过霍尔流速仪的检测孔，导致检测失败。

5）影响粉体的流动性的因素：

      a、粉体颗粒表面粗糙度：粉体颗粒表面的粗糙度越大，粉体运动的摩擦力就越大，粉体的流动性就越差（如图1-9），反之亦然（如图1-10）；

      b、粉体颗粒的形状：通常粉体颗粒的形状有，近似圆球状、破碎石子状、树枝状、片状等等，形状越复杂对粉体运动的阻碍就越大，流动性越差（如图1-9），形状越是接近圆形的粉体颗粒其流动性就越好（如图1-10）；

      c、粉体质量：因为粉体的流动性是建立在重力作用下检测的，在其他条件相同的情况下粉体的密度越大其重力作用越强，粉体的流动性越好；

      d、粉体的潮湿、板结：当粉体受潮以后含水量增加就会影响其颗粒表面的摩擦力，从而影响粉体的流动性变差；

      e、粉体的粘连、吸附：当粉体颗粒之间因为静电、磁性等原因产生吸附粘连现象，也会因其摩擦力增加而降低流动性。

6）粉体流动性对混合均匀的影响：

      a、只有流动性适中的粉体才有利于混合均匀。经验表明堆粉角介于22°～32°的粉体属于流动性适中的粉体；

      b、流动性差的粉体（含有崩溃角的粉体）不容易混合均匀，这是因为在同样机械力的作用下流动性越差，粉体移动距离越短、混合效率越低；

      c、流动性特别好的粉体更不容易混合均匀。这是因为在外力的作用下粉体流动性越好其移动速度就越快，这时会产生重粉移动距离远、轻粉移动距离近的现象，造成粉体偏析，即使延长时间也不能提高其混合的均匀性，造成粉体的二次偏析。

7）粉体流动性小结：

粉体流动性就是粉体运动的能力，粉体流动性用粉体的堆粉角表示既直观方便又能够量化描述。

在混合工艺中，粉体流动性对混合均匀度的影响并不是线性的，可用下图表示。

从图1-11中可以看出，在流动性不好的A区混合均匀有一定的困难，原因是：粉体的流动性不好，粉体流动缓慢；在流动性较好的B区是最容易混合均匀的区域；在流动性过好的C区反而是最不易混合均匀的区域，原因是：因为流动性过好，条件不同的粉体在运动时容易产生二次偏析。