Évaluation de l'uniformité du mélange de poudre
Évaluation de l'uniformité du mélange de poudre
Le mélange de poudre est une opération courante dans la production industrielle, largement utilisée dans l'industrie chimique, la pharmacie, l'alimentation et la construction. C'est l'une des procédures opérationnelles les plus critiques dans la production de médicaments, d'aliments pour animaux, de ciment et d'autres produits. Le mélange de matière en poudre fait référence au processus de fonctionnement dans lequel une variété de particules de poudre avec différents composants changent leur vitesse ou leur direction de déplacement dans le mélangeur, et enfin, fabriquent les particules avec différents composants de manière aléatoire et uniformément répartie dans le mélangeur.
L'effet de mélange détermine directement la qualité des produits, il est donc très important de mélanger efficacement les matériaux en poudre. Parce que le mouvement de la poudre dans le processus de mélange est très complexe, comment évaluer correctement l'effet de mélange des matériaux a toujours été un point chaud et une difficulté de recherche dans l'industrie.
Cet article résume le principe de mélange des matériaux en poudre, les méthodes d'évaluation de l'uniformité du mélange, les facteurs affectant l'évaluation de l'uniformité du mélange et les principales caractéristiques des diverses méthodes d'évaluation de l'effet de mélange.
1. Principe de mélange
Dans le processus de mélange de matériaux, le principe de mélange peut être divisé en mélange par convection, mélange par cisaillement et mélange par diffusion en fonction de l'état de mouvement des particules de poudre dans le mélangeur. Le mélange par convection signifie que sous l'action du mélangeur, les particules solides de différents composants se déplacent considérablement et se mélangent dans le processus de va-et-vient. Le mélange par cisaillement signifie qu'en raison des différentes vitesses de déplacement des particules solides de différents composants, de nombreuses surfaces de glissement seront formées dans la poudre et un glissement relatif se produira entre les surfaces de glissement, se mélangeant comme un fluide en couche mince. Le mélange par diffusion fait référence au mélange local entre deux particules adjacentes dans un état microscopique. En raison du changement de position mutuelle entre les particules adjacentes, les particules de poudre pénètrent et se mélangent les unes aux autres.
Dans le processus de mélange proprement dit, les trois principes de mélange que sont le mélange par convection, le mélange par diffusion et le mélange par cisaillement agissent en même temps. Cependant, il est toujours dominé par un ou plusieurs mécanismes de mélange, ou les mécanismes avec différentes étapes et conditions de mélange jouent un rôle prépondérant. La première étape du mélange de poudre est généralement l'étape de mélange par convection, qui est caractérisée par une vitesse de mélange macroscopique rapide. La deuxième étape est l'étape d'action combinée du mélange par convection et du mélange par cisaillement, moment auquel la vitesse de mélange des matériaux ralentit. La troisième étape est l'étape de mélange par diffusion, au cours de laquelle l'uniformité de mélange des matériaux fluctue de haut en bas à une valeur fixe, ce qui indique que les particules de poudre sont dans l'étape de micro-mélange, et les phases de mélange et de séparation de la poudre sont équilibré.
Selon l'analyse, dans l'étape de mélange initiale du matériau, les particules de poudre peuvent être mélangées rapidement et la vitesse de mélange est plus rapide, mais après avoir atteint le meilleur état de mélange, la vitesse de mélange ralentira et l'effet de mélange changera dans le direction opposée. A ce moment, l'état de mélange de la poudre est très désordonné, ce qui s'appelle la ségrégation. On peut voir que prolonger le temps de mélange n'améliorera pas nécessairement l'uniformité de mélange des matériaux mais peut réduire l'effet de mélange, de sorte que l'évaluation correcte de l'effet de mélange et le jugement précis de l'état de mélange sont très importants pour l'effet de mélange final.
2. Évaluation de l'effet de mélange
Pour évaluer l'effet de mélange des matériaux en poudre, des méthodes scientifiques devraient être utilisées pour analyser quantitativement l'effet de mélange et juger avec précision l'uniformité du mélange. Cependant, en raison de la complexité du processus de mélange, la loi de mouvement réelle des particules pendant le mélange de matériaux en poudre ne peut pas être pleinement appréhendée à l'heure actuelle. Les méthodes d'évaluation des effets mixtes comprennent principalement l'analyse chimique, la méthode du traceur et la méthode d'analyse instrumentale. Parmi ces méthodes d'évaluation, la méthode d'analyse instrumentale est de plus en plus utilisée. L'analyse instrumentale comprend principalement l'analyse d'images numériques, la spectroscopie dans le proche infrarouge, la spectroscopie aux rayons X, etc.
3. Facteurs affectant l'évaluation de l'uniformité du mélange
Dans le processus d'analyse de l'uniformité du mélange des matériaux en poudre, les deux facteurs de la quantité d'échantillonnage et des temps d'échantillonnage ont la plus grande influence sur les résultats de la détermination.
La quantité d'échantillonnage est un facteur important affectant la détection de l'uniformité du mélange. Si la quantité d'échantillonnage est importante et que tous les matériaux mélangés sont échantillonnés et détectés, le résultat de la détection de l'uniformité du mélange est très précis. Si la quantité d'échantillonnage est très petite, lorsque l'échantillon ne contient qu'une seule particule, la précision de la détection d'uniformité de mélange sera très mauvaise. D'une manière générale, la précision de la détection d'uniformité du mélange augmente avec l'augmentation de la quantité d'échantillonnage. En général, il existe deux façons de déterminer la quantité d'échantillonnage: (1) elle est déterminée par la rigueur de la qualité du produit. (2) Selon le but de la recherche et la restriction des méthodes d'échantillonnage. Dans la production réelle, la quantité d'échantillonnage doit être aussi proche que possible de la quantité de produit final,
Les temps d'échantillonnage sont également un facteur important affectant l'évaluation de l'uniformité du mélange des matériaux en poudre. Plus les temps d'échantillonnage sont longs, plus les résultats des tests sont représentatifs. Lorsque la méthode de traitement d'image est utilisée pour étudier le mélange, l'influence des différentes quantités d'échantillonnage et des temps d'échantillonnage sur les résultats de détection de l'uniformité du mélange montre que par rapport aux quantités d'échantillonnage, les temps d'échantillonnage ont une plus grande influence sur la précision de l'uniformité du mélange. Cependant, dans le processus de production proprement dit, en raison de l'influence de nombreux facteurs limitants, sa valeur ne peut pas être très grande.
