Evaluación de la uniformidad de la mezcla de polvos
Evaluación de la uniformidad de la mezcla de polvos
La mezcla de polvos es una operación común en la producción industrial, que se usa ampliamente en la industria química, farmacia, alimentos y construcción. Es uno de los procedimientos operativos más críticos en la producción de medicamentos, piensos, cemento y otros productos. La mezcla de material en polvo se refiere al proceso de operación en el que una variedad de partículas de polvo con diferentes componentes cambian su velocidad o dirección de movimiento en el mezclador y, finalmente, hacen que las partículas con diferentes componentes se distribuyan de manera aleatoria y uniforme en el mezclador.
El efecto de mezcla determina directamente la calidad de los productos, por lo que es muy importante mezclar los materiales en polvo de manera eficiente. Debido a que el movimiento del polvo en el proceso de mezcla es muy complejo, cómo evaluar correctamente el efecto de mezcla de los materiales siempre ha sido un punto crítico de investigación y una dificultad en la industria.
Este documento resume el principio de mezcla de materiales en polvo, los métodos de evaluación de la uniformidad de la mezcla, los factores que afectan la evaluación de la uniformidad de la mezcla y las características principales de varios métodos de evaluación del efecto de la mezcla.
1. Principio de mezcla
En el proceso de mezcla de materiales, el principio de mezcla se puede dividir en mezcla por convección, mezcla por cizallamiento y mezcla por difusión de acuerdo con el estado de movimiento de las partículas de polvo en el mezclador. La mezcla por convección significa que, bajo la acción del mezclador, las partículas sólidas de diferentes componentes se mueven mucho y se mezclan en el proceso de fluir hacia adelante y hacia atrás. La mezcla por cizallamiento significa que debido a las diferentes velocidades de movimiento de las partículas sólidas de diferentes componentes, se formarán muchas superficies de deslizamiento en el polvo y se producirá un deslizamiento relativo entre las superficies de deslizamiento, mezclándose como un fluido de capa fina. La mezcla por difusión se refiere a la mezcla local entre dos partículas adyacentes en un estado microscópico. Debido al cambio de posición mutua entre partículas adyacentes, las partículas de polvo penetrarán y se mezclarán entre sí.
En el proceso de mezcla real, los tres principios de mezcla de mezcla por convección, mezcla por difusión y mezcla por cizallamiento actúan al mismo tiempo. Sin embargo, siempre está dominado por uno o varios mecanismos de mezcla, o juegan un papel protagonista los mecanismos con diferentes etapas y condiciones de mezcla. La primera etapa de la mezcla de polvo es generalmente la etapa de mezcla por convección, que se caracteriza por una rápida velocidad de mezcla macroscópica. La segunda etapa es la etapa de acción combinada de mezcla por convección y mezcla por cizallamiento, momento en el que la velocidad de mezcla de los materiales disminuye. La tercera etapa es la etapa de mezclado por difusión, momento en el cual la uniformidad de mezclado de los materiales fluctúa hacia arriba y hacia abajo a un valor fijo, lo que indica que las partículas de polvo están en la etapa de micromezclado, y las fases de mezclado y separación del polvo son equilibrado.
Según el análisis, en la etapa de mezcla inicial del material, las partículas de polvo se pueden mezclar rápidamente y la velocidad de mezcla es más rápida, pero después de alcanzar el mejor estado de mezcla, la velocidad de mezcla se ralentizará y el efecto de mezcla cambiará en el direccion opuesta. En este momento, el estado de mezcla del polvo es muy desordenado, lo que se denomina segregación. Puede verse que prolongar el tiempo de mezclado no necesariamente mejorará la uniformidad de mezclado de los materiales, pero puede reducir el efecto de mezclado, por lo que la evaluación correcta del efecto de mezclado y el juicio preciso del estado de mezclado son muy importantes para el efecto de mezclado final.
2. Evaluación del efecto de mezcla
Para evaluar el efecto de mezcla de materiales en polvo, se deben utilizar métodos científicos para analizar cuantitativamente el efecto de mezcla y juzgar con precisión la uniformidad de la mezcla. Sin embargo, debido a la complejidad del proceso de mezcla, la ley de movimiento real de las partículas durante la mezcla de materiales en polvo no se puede comprender por completo en la actualidad. Los métodos de evaluación de efecto mixto incluyen principalmente el análisis químico, el método de trazadores y el método de análisis instrumental. Entre estos métodos de evaluación, el método de análisis instrumental se utiliza cada vez más. El análisis instrumental incluye principalmente análisis de imágenes digitales, espectroscopia de infrarrojo cercano, espectroscopia de rayos X, etc.
3. Factores que afectan la evaluación de la uniformidad de la mezcla
En el proceso de análisis de la uniformidad de la mezcla de materiales en polvo, los dos factores de la cantidad de muestreo y los tiempos de muestreo tienen la mayor influencia en los resultados de la determinación.
La cantidad de muestreo es un factor importante que afecta la detección de la uniformidad de la mezcla. Si la cantidad de muestreo es grande y todos los materiales mezclados son muestreados y detectados, el resultado de detección de la uniformidad de la mezcla es muy preciso. Si la cantidad de muestreo es muy pequeña, cuando la muestra contiene solo una partícula, la precisión de la detección de uniformidad de mezcla será muy pobre. En términos generales, la precisión de la detección de la uniformidad de la mezcla aumenta con el aumento de la cantidad de muestreo. En general, hay dos formas de determinar la cantidad de muestreo: (1) está determinada por el rigor de la calidad del producto. (2) De acuerdo con el propósito de la investigación y la restricción de los métodos de muestreo. En la producción real, la cantidad de muestreo debe ser lo más cercana posible a la cantidad de producto final,
Los tiempos de muestreo también son un factor importante que afecta la evaluación de la uniformidad de mezcla de los materiales en polvo. Cuantos más tiempos de muestreo, más representativos serán los resultados de la prueba. Cuando se utiliza el método de procesamiento de imágenes para estudiar la mezcla, la influencia de diferentes cantidades de muestreo y tiempos de muestreo en los resultados de detección de la uniformidad de la mezcla muestra que, en comparación con las cantidades de muestreo, los tiempos de muestreo tienen una mayor influencia en la precisión de la uniformidad de la mezcla. Sin embargo, en el proceso de producción real, debido a la influencia de muchos factores limitantes, su valor no puede ser muy grande.
