炭素材料生產中混合的機理及設備要求

炭素材料生產中混合的機理及設備要求

炭素材料是由多組分粉粒料組成的，其混合是一種復雜的過程，它是多組分物料在外力作用下，從最初的整體未混合達到局部的混勻狀態，在某個時刻達到動態平衡。這之后，混合均勻度不會再提高，而分離與混合均勻則反復地交替進行著。一般認為在混合機中粉料的混合作用原理有如下三種：

①對流混合。物料在外力的作用下位置發生移動，所有粒子在混合機中的流動產生整體混合;

②擴散混合。在粒子間相互重新生成的表面上，粒子作微弱的移動，使各種組分的粒子在局部范圍擴散達到均勻分布;

③剪切混合。由于物料群體中的粒子相互間的滑動和沖撞引起的局部混合。

炭素材料的原材料在混合過程中其混捏質量及其混合物的性能是符合統計規律的，也就是當粉末材料加入到混合或混捏機內，經過一段時間的混合或混捏，就能按高斯-拉普拉斯正態分布定律來分布。當混合或混捏繼續進行下去，將引起分布的變化，隨著混合或混捏時間的延長而分布變差。混合或混捏的最佳時間，與多種因素有關。

物料在混捏(混合)機內，要能在很短的時間內達到混合均勻的目的，則物料在混捏機內的運動應滿足以下條件。

①物料在混合時的相對運動速度是可變的。幾種物料在混合過程中，只要它們之間存在著相對運動速度，則它們之間的相對位置將隨時在改變，這樣它們的混合就會在很短的時間內達到均勻。

②能使物料在三維坐標中運動。由于物料在三維空間坐標中均有運動，則物料的每一個質點都有可能在空間的某一個位置出現，這樣加速了物料的均一性。

③應避免物料在混合過程中產生周期性運動。由于物料的質點在混合過程中不出現周期性運動，甚至兩質點不可能永遠在一起運動,或者間隔一定時間相碰在一起，它在所有運動過程中只能與新的質點相遇，這樣加速混合的均勻性。

根據以上三點的要求，所以對于混捏機械的結構有著特殊的要求。

對于干式混合機：

①要求混合筒的每一個運動質點不能對于旋轉軸產生軸對稱;

②要求混合筒對旋轉軸中心的橫截面不產生面對稱：

③對于混合筒的轉速要求物料以拋物線的形式運動，既不能作圓周運動又不能作滑動。

對于雙攪刀混捏鍋：

①要求攪刀的形狀為Z形攪刀，其效果最好;

②兩攪刀的轉速比應為接近于2的奇數;

③一般攪刀的周邊線速度取0.2?0.8m/s;

④攪刀的長度與直徑之比應為接近于2的奇數。

要使炭素材料的原料混合或混捏充分均勻，除了對設備結構有所要求外，同時對工藝條件及工人操作也有一定的要求。