粉體混合是指將不同物理性質(zhì)和化學性質(zhì)的顆粒在空間上分布均勻的過程，在食品、醫(yī)藥、材料(尤指粉末冶金)、塑料、化肥、建筑等許多方面都有廣泛的應用。盡管粉體混合技術的應用很廣泛且由來已久，但對混合過程中粉體運動和混合機理的認識和研究卻是在近代才起步的。
1937年，日本藥劑師小山在試圖通過轉(zhuǎn)動來均勻混合不同大小的藥粒時，卻發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動使大小不同的顆粒分離了。其它的一些研究也表明轉(zhuǎn)動和振動會使容器中不同大小的顆粒分離開，而不是人們通常認為的愈混愈均勻。至今，顆粒物質(zhì)的混合過程與其說是一門科學，倒不如說是一門藝術”。
粉體混合原理
在粉體混合的過程中，通常按照粉體顆粒在混料器中的運動狀態(tài)，其混合原理可以分為三種：對流混合；剪切混合；擴散混合。
1.對流混合：是指在攪拌器的作用下，不同組分的固體顆粒進行大幅度的位置移動，在來回流動過程中進行混合。
2.剪切混合：是指由于不同組分的固體顆粒的運動速度不同，在粉體中會形成很多滑移面，各個滑移面之間發(fā)生相對滑動，像薄層狀的流體一樣進行混合。
3.擴散混合：是指在微觀狀態(tài)下，兩個相鄰的顆粒之間的局部混合，由于相鄰顆粒問相互改變位置的改變，會引起粉體顆粒之間相互滲透、摻和，擴散混合過程可以使物料達到完全均勻的混合程度。
工業(yè)實際操作中，每種混合都是以上述3種混合方式來綜合體現(xiàn)的。
粉體混合設備介紹
粉體的合成均化過程主要是在外力作用下通過對粉體物料的攪拌、混合來逐步達到粉體顆粒均一分布的要求。它所使用的專用設備，按內(nèi)部結(jié)構可以分為靜態(tài)無動力式混合設備和動態(tài)強制式混合設備按混合動力來源可分為機械攪拌設備和壓縮空氣攪拌設備設施，即粉體物料的混合方式包括機械混合與氣力混合連續(xù)式混合與間歇式混合。
攪拌式合成均化設備
攪拌式葉片式合成均化設備是一種應用于多組分干粉物料的混合均化設備，它屬于一種連續(xù)、強制性攪拌混合的機械設備，已廣泛應用于水泥工業(yè)合成水泥和預加水成球等工藝環(huán)節(jié)。
氣力混合均化設備
氣力混合均化設備也稱為空氣攪拌庫或氣力均化庫，是為解決機械式強制攪拌難以到達物料的高效混合均勻時而開發(fā)設計的一種大型混合設備。它主要是利用高速壓縮氣流使物料受到強烈翻動或由于高壓氣流在容器中形成對流流動而使物料混合。
影響混合的因素
影響粉體混合的因素可歸納為四個方面：顆粒性質(zhì)、混合機性能、工藝參數(shù)和混合環(huán)境。經(jīng)驗表明，任一因素的變化，都可能對混合過程和混合效果產(chǎn)生明顯的影響。
顆粒性質(zhì)
顆粒性質(zhì)包括：粒子的粒度與粒度的分布，粒子的形狀、粗糙度，粒子的密度、松散體積密度、靜電荷、水分含量、脆碎性、休止角、流動性、結(jié)團性以及彈性等。
混合工藝
運轉(zhuǎn)條件包括：物料在容器內(nèi)的配比量的多少，占混合機體積的比率（裝料系數(shù)），混合時間，進入混合機的方法、次序、攪拌部件和混合的旋轉(zhuǎn)速度等。
混合機性能和混合方式
混合機性能包括機身、攪拌部件的尺寸與形狀、進料部位和結(jié)構材料表面加工質(zhì)量以及卸料裝置的性能，其影響粒子在混合機內(nèi)的運動，如流動方式和速度。
混合質(zhì)量評價指標總結(jié)
合格率（平均值）
合格率是指若干樣本在規(guī)定的質(zhì)量標準上下限之內(nèi)的百分率，即一定范圍內(nèi)的合格率。平均值的計算公式：
X＝（X1＋X2＋X3＋…＋XN）/N。
這種計算方法雖然也在一定的范圍內(nèi)反映了樣品的波動情況，但不能反映出全部樣品的波動幅度，更沒有提供全部樣品中各種波動幅度的分布情況。
標準偏差
也稱為均方差根，表示數(shù)據(jù)的波動幅度，其計算公式為：
當式中N值很大時，即樣本的觀察數(shù)值很多時，就比較接近和代表了總體。
離散度和均勻度
離散度R（也叫變異系數(shù)，用”CV”表示，％）定義為標準差S與樣本平均值之比。
均勻度H是相對于離散度的，H＝100％-R
均化效果
指均化過程前后的標準差之比。
e＝S1/S2
均化效果主要運用在預均化過程中，來定工藝混合均化時間和來保證混合物料的均化性。
粉體混合效果評價儀器總結(jié)
由于混合過程的復雜性，目前研究人員對粉體物料混合時顆粒的實際運動規(guī)律還不能完全掌握，近幾年來，粉體混合效果的采樣分析技術和評價方法也得到了不斷的發(fā)展。其中儀器分析方法越來越多的被使用，儀器分析法主要包括數(shù)字圖像分析法、近紅外光譜法、x射線光譜法等。
數(shù)字圖像分析法
數(shù)字圖像處理技術是指通過圖像采集設備，如掃描儀將連續(xù)的圖像，通過圖像分析軟件處理為計算機可以采集的信息。
利用數(shù)字圖像技術可以得到粉體物料混合截面圖像中顆粒的很多信息，如：粉體顆粒的粒徑、圓形度、棱角系數(shù)等。通過建立模型，確定計算方法，以某一計算機采集到的信息作為評價指標，能夠定量評價粉體顆?；旌系木鶆蛐浴?/span>
采用化學成像技術可以分析混合機內(nèi)空間分布變化與粒度變化。但化學成像技術產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量較大，數(shù)據(jù)采集和處理時間較長、效率較低。
近紅外光譜法（NIR）
近紅外光譜是指介于中紅外與可見光之間的電磁波，其波長780—2500nm。NIＲ光譜技術在制藥混合過程中的應用報道最為廣泛，具有實時快速、不破壞樣品、不污染環(huán)境等特點。通過樣品的近紅外光譜與準（參考）樣品光譜集的對比，可以分析出樣品中某一組分的含量，從而計算出混合均勻度。
近年來，隨著連續(xù)型混合過程在制藥領域的應用，NIＲ被應用于連續(xù)型混合過程監(jiān)控。
x射線光譜法
X射線熒光光譜分析也是一種快速準確的分析方法。。應用X射線晶體分光光譜儀，能檢測出各組成元素的特征X射線的波長及強度，通過與標準圖譜進行對比即可得元素的類型與含量值，從而對元素進行定量和定性分析，最終計算出粉體混合的均勻度。
具有分析速度快、可用于在線測定等優(yōu)點，但同時也存在應用范圍有限，只可以對無機粉體進行定量和定性分析，且儀器結(jié)構相對復雜，價格高，對檢測人員的能力要求較高等缺點。
結(jié)語
近年來，混合均勻度的采樣和分析技術不斷推陳出新，幾種常用的混合器的混合機理被逐步探明，極大地豐富了粉體混合領域的知識和技術。期待在不久的將來，在靜力學方面建立一個描述離散固體物質(zhì)的模型;在動力學方面建立能描述顆粒流動的流體動力學。隨著計算機技術的進步，將數(shù)值模擬與實驗研究相結(jié)合，可更深刻地揭示混合過程中粉體的運動機理，達到更好的混合效果和更高的混合效率。
參考來源
何世文等. 粉體混合技術的研究進展
周友華等.淺析氣流混合技術的特點及應用
孫楠等. 粉體混合原理及混合質(zhì)量分析
葉濤. 多組分粉體混合過程的理論分析與實驗研究
薛忠等.藥物粉末混合過程在線監(jiān)控技術研究進展