中国粉体网讯 粉体混合是指将不同物理性质和化学性质的颗粒在空间上分布均匀的过程，在食品、医药、材料(尤指粉末冶金)、塑料、化肥、建筑等许多方面都有广泛的应用。尽管粉体混合技术的应用很广泛且由来已久，但对混合过程中粉体运动和混合机理的认识和研究却是在近代才起步的。
1937年，日本药剂师小山在试图通过转动来均匀混合不同大小的药粒时，却发现转动使大小不同的颗粒分离了。其它的一些研究也表明转动和振动会使容器中不同大小的颗粒分离开，而不是人们通常认为的愈混愈均匀。至今，颗粒物质的混合过程与其说是一门科学，倒不如说是一门艺术”。
粉体混合原理
在粉体混合的过程中，通常按照粉体颗粒在混料器中的运动状态，其混合原理可以分为三种：对流混合；剪切混合；扩散混合。
1.对流混合：是指在搅拌器的作用下，不同组分的固体颗粒进行大幅度的位置移动，在来回流动过程中进行混合。
2.剪切混合：是指由于不同组分的固体颗粒的运动速度不同，在粉体中会形成很多滑移面，各个滑移面之间发生相对滑动，像薄层状的流体一样进行混合。
3.扩散混合：是指在微观状态下，两个相邻的颗粒之间的局部混合，由于相邻颗粒问相互改变位置的改变，会引起粉体颗粒之间相互渗透、掺和，扩散混合过程可以使物料达到完全均匀的混合程度。
工业实际操作中，每种混合都是以上述3种混合方式来综合体现的。
粉体混合设备介绍
粉体的合成均化过程主要是在外力作用下通过对粉体物料的搅拌、混合来逐步达到粉体颗粒均一分布的要求。它所使用的专用设备，按内部结构可以分为静态无动力式混合设备和动态强制式混合设备按混合动力来源可分为机械搅拌设备和压缩空气搅拌设备设施，即粉体物料的混合方式包括机械混合与气力混合连续式混合与间歇式混合。
搅拌式合成均化设备
搅拌式叶片式合成均化设备是一种应用于多组分干粉物料的混合均化设备，它属于一种连续、强制性搅拌混合的机械设备，已广泛应用于水泥工业合成水泥和预加水成球等工艺环节。
气力混合均化设备
气力混合均化设备也称为空气搅拌库或气力均化库，是为解决机械式强制搅拌难以到达物料的高效混合均匀时而开发设计的一种大型混合设备。它主要是利用高速压缩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。
影响混合的因素
影响粉体混合的因素可归纳为四个方面：颗粒性质、混合机性能、工艺参数和混合环境。经验表明，任一因素的变化，都可能对混合过程和混合效果产生明显的影响。
颗粒性质
颗粒性质包括：粒子的粒度与粒度的分布，粒子的形状、粗糙度，粒子的密度、松散体积密度、静电荷、水分含量、脆碎性、休止角、流动性、结团性以及弹性等。
混合工艺
运转条件包括：物料在容器内的配比量的多少，占混合机体积的比率（装料系数），混合时间，进入混合机的方法、次序、搅拌部件和混合的旋转速度等。
混合机性能和混合方式
混合机性能包括机身、搅拌部件的尺寸与形状、进料部位和结构材料表面加工质量以及卸料装置的性能，其影响粒子在混合机内的运动，如流动方式和速度。
混合质量评价指标总结
合格率（平均值）
合格率是指若干样本在规定的质量标准上下限之内的百分率，即一定范围内的合格率。平均值的计算公式：
X＝（X1＋X2＋X3＋…＋XN）/N。
这种计算方法虽然也在一定的范围内反映了样品的波动情况，但不能反映出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。
标准偏差
也称为均方差根，表示数据的波动幅度，其计算公式为：
当式中N值很大时，即样本的观察数值很多时，就比较接近和代表了总体。
离散度和均匀度
离散度R（也叫变异系数，用”CV”表示，％）定义为标准差S与样本平均值之比。
均匀度H是相对于离散度的，H＝100％-R
均化效果
指均化过程前后的标准差之比。
e＝S1/S2
均化效果主要运用在预均化过程中，来定工艺混合均化时间和来保证混合物料的均化性。
粉体混合效果评价仪器总结
由于混合过程的复杂性，目前研究人员对粉体物料混合时颗粒的实际运动规律还不能完全掌握，近几年来，粉体混合效果的采样分析技术和评价方法也得到了不断的发展。其中仪器分析方法越来越多的被使用，仪器分析法主要包括数字图像分析法、近红外光谱法、x射线光谱法等。
数字图像分析法
数字图像处理技术是指通过图像采集设备，如扫描仪将连续的图像，通过图像分析软件处理为计算机可以采集的信息。
利用数字图像技术可以得到粉体物料混合截面图像中颗粒的很多信息，如：粉体颗粒的粒径、圆形度、棱角系数等。通过建立模型，确定计算方法，以某一计算机采集到的信息作为评价指标，能够定量评价粉体颗粒混合的均匀性。
采用化学成像技术可以分析混合机内空间分布变化与粒度变化。但化学成像技术产生的数据量较大，数据采集和处理时间较长、效率较低。
近红外光谱法（NIR）
近红外光谱是指介于中红外与可见光之间的电磁波，其波长780—2500nm。NIＲ光谱技术在制药混合过程中的应用报道最为广泛，具有实时快速、不破坏样品、不污染环境等特点。通过样品的近红外光谱与准（参考）样品光谱集的对比，可以分析出样品中某一组分的含量，从而计算出混合均匀度。
近年来，随着连续型混合过程在制药领域的应用，NIＲ被应用于连续型混合过程监控。
x射线光谱法
X射线荧光光谱分析也是一种快速准确的分析方法。。应用X射线晶体分光光谱仪，能检测出各组成元素的特征X射线的波长及强度，通过与标准图谱进行对比即可得元素的类型与含量值，从而对元素进行定量和定性分析，最终计算出粉体混合的均匀度。
具有分析速度快、可用于在线测定等优点，但同时也存在应用范围有限，只可以对无机粉体进行定量和定性分析，且仪器结构相对复杂，价格高，对检测人员的能力要求较高等缺点。
结语
近年来，混合均匀度的采样和分析技术不断推陈出新，几种常用的混合器的混合机理被逐步探明，极大地丰富了粉体混合领域的知识和技术。期待在不久的将来，在静力学方面建立一个描述离散固体物质的模型;在动力学方面建立能描述颗粒流动的流体动力学。随着计算机技术的进步，将数值模拟与实验研究相结合，可更深刻地揭示混合过程中粉体的运动机理，达到更好的混合效果和更高的混合效率。
参考来源
何世文等. 粉体混合技术的研究进展
周友华等.浅析气流混合技术的特点及应用
孙楠等. 粉体混合原理及混合质量分析
叶涛. 多组分粉体混合过程的理论分析与实验研究
薛忠等.药物粉末混合过程在线监控技术研究进展
（中国粉体网编辑整理/漫道）
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