炭素材料生产中混合的机理及设备要求

炭素材料是由多组分粉粒料组成的，其混合是一种复杂的过程，它是多组分物料在外力作用下，从最初的整体未混合达到局部的混匀状态，在某个时刻达到动态平衡。这之后，混合均匀度不会再提高，而分离与混合均匀则反复地交替进行着。一般认为在混合机中粉料的混合作用原理有如下三种：

①对流混合。物料在外力的作用下位置发生移动，所有粒子在混合机中的流动产生整体混合;

②扩散混合。在粒子间相互重新生成的表面上，粒子作微弱的移动，使各种组分的粒子在局部范围扩散达到均匀分布;

③剪切混合。由于物料群体中的粒子相互间的滑动和冲撞引起的局部混合。

炭素材料的原材料在混合过程中其混捏质量及其混合物的性能是符合统计规律的，也就是当粉末材料加入到混合或混捏机内，经过一段时间的混合或混捏，就能按高斯-拉普拉斯正态分布定律来分布。当混合或混捏继续进行下去，将引起分布的变化，随着混合或混捏时间的延长而分布变差。混合或混捏的最佳时间，与多种因素有关。

物料在混捏(混合)机内，要能在很短的时间内达到混合均匀的目的，则物料在混捏机内的运动应满足以下条件。

①物料在混合时的相对运动速度是可变的。几种物料在混合过程中，只要它们之间存在着相对运动速度，则它们之间的相对位置将随时在改变，这样它们的混合就会在很短的时间内达到均匀。

②能使物料在三维坐标中运动。由于物料在三维空间坐标中均有运动，则物料的每一个质点都有可能在空间的某一个位置出现，这样加速了物料的均一性。

③应避免物料在混合过程中产生周期性运动。由于物料的质点在混合过程中不出现周期性运动，甚至两质点不可能永远在一起运动,或者间隔一定时间相碰在一起，它在所有运动过程中只能与新的质点相遇，这样加速混合的均匀性。

根据以上三点的要求，所以对于混捏机械的结构有着特殊的要求。

对于干式混合机：

①要求混合筒的每一个运动质点不能对于旋转轴产生轴对称;

②要求混合筒对旋转轴中心的横截面不产生面对称：

③对于混合筒的转速要求物料以抛物线的形式运动，既不能作圆周运动又不能作滑动。

对于双搅刀混捏锅：

①要求搅刀的形状为Z形搅刀，其效果最好;

②两搅刀的转速比应为接近于2的奇数;

③一般搅刀的周边线速度取0.2〜0.8m/s;

④搅刀的长度与直径之比应为接近于2的奇数。

要使炭素材料的原料混合或混捏充分均匀，除了对设备结构有所要求外，同时对工艺条件及工人操作也有一定的要求。