顆粒偏析

簡介

顆粒偏析(particle segregation)是指粉體在流動時，因其顆粒的密度、粒度、形狀、表面性質及成分的差別產生的不均勻現象。顆粒偏析又稱顆粒離析、粒度偏析，簡稱離析或偏析，是指原材料中顆粒粒徑組成符合工藝規定，並且混合良好均勻的顆粒發生了一定程度的分離，按顆粒的大小（或輕重）各自聚集的現象，形成按顆粒的大、中、小（或輕、重）分層、分聚結構。顆粒偏析現象可能發生在原材料加工製備的各生產環節，極易發生在坯體的擠出成型過程。特別是那些硬質原材料粉碎較粗、細小粉料較少的生產線和兩種以上不同原材料混合的生產線更容易發生。原材料發生顆粒偏析破壞了原材料的混合均勻度，能夠嚴重影響坯體成型和坯體的結構，降低製品的質量，是磚瓦生產應該重視和防範的問題。

顆粒偏析分類

包括粒度偏析、密度偏析、形狀偏析等。如粉料在輸送過程中小顆粒會通過大顆粒之間的間隙運動到顆粒層的下部，即所謂滲流現象。顆粒料進料倉時，大顆粒容易流到料倉的周邊。出料倉時，排出口上部容易形成漏斗狀流動部分，而外側的粉料則保持不動。這樣造成偏析現象。

顆粒偏析的影響

事實上，任何形式的流動都可能引起顆粒偏析。偏析會影響配料的準確性。為了減少顆粒偏析，應儘可能縮短顆粒料的輸送距離，減少運輸過程中的振動，合理設計料倉尺寸、形狀以及實行多級配料等。

顆粒產生偏析的原因

生產磚瓦的原材料為細小散狀粉體物料，它的物態特徵除了具有與氣態物質相類似的可壓縮性、與固態物質相類似的抗變形能力外，同時還具有與液態物質相類似的流動性。它的流動性和顆粒的形狀、大小、密度、表面狀態、空隙率等有關。根據在生產各環節所受外力不同，它的流動形式可分為重力流動、壓縮流動、離心力流動、液態化流動等形式，實際生產中多為是兩種以上的流動形式混合共存。在這些不同形式的流動過程中，粉體物料會因顆粒不一致、不均勻而各自流動運行的方式和路線不同，最終形成顆粒偏析、分層。磚瓦生產過程形成顆粒偏析的原因很多，並且往往是在多種原因的同時作用下形成的，十分複雜。具體顆粒偏析產生的機理，尚有待於更多的深刻研究。特別是磚瓦行業對原材料顆粒偏析的評價標準，更有待大量研究、試驗後得以科學的結論。

如果不考慮其他原因，單純從顆粒組成狀況分析原材料顆粒偏析現象，那么磚瓦生產中原材料形成顆粒偏析的情況有兩種：

①、 顆粒大小差異相對懸殊造成的顆粒偏析

原材料中的大粒徑顆粒較大並且較多，小顆粒太小並且較少時極易造成顆粒偏析現象。或者較大和較小的顆粒含量都適當，但中等粒徑的顆粒含量較少，也就是說當顆粒級配不當時容易造成顆粒偏析現象。這種細小顆粒含量較多的原材料往往塑性指數不低，使我們誤認為其成型沒有問題。但這種原材料在生產線各環節的運行過程中，大顆粒和小顆粒受到重力（或擠壓力、離心力等）作用的大小差異較大時，會因缺少中等粒徑顆粒的過渡、銜接作用，很容易分別離散而各自聚集到一起，破壞了原材料顆粒混合的均勻程度，造成顆粒偏析現象。

②、 顆粒密度差異相對懸殊造成的顆粒偏析

這種情況多在兩種以上不同原材料混合時發生。既便混合料按顆粒粒徑級配良好，也有可能發生顆粒偏析現象。因為顆粒級配是按顆粒的粒徑尺寸大小確定的，相同粒徑的顆粒分屬於不同種類的原材料時，它們顆粒的尺寸大小一樣時但質量可能相差很大，比如粉煤灰類（密度700kg/m左右）和頁岩、煤矸石類（密度1300kg/m左右）的混合料，這兩類原材料的密度相差約1.5～2.0倍。即便把這兩類原料按良好的粒徑極配混合拌合的很均勻，但在生產線各生產環節運行過程中，儘管是粒徑相同的顆粒會因輕的輕、重的重而受到的重力（或擠壓力、離心力等）作用不同，使輕顆粒和重顆粒分別離散各自聚集到一起，破壞了混合料顆粒混合的均勻程度，造成顆粒偏析現象。

實際生產中發生顆粒偏析時，往往是上述兩種現象同時混合出現，只不過其中有一種很明顯，為主要原因，而另一種不明顯，不是主要原因。特別是顆粒粒徑比越大，或質量比、密度比越大的粉體混合料，就越容易發生較嚴重的顆粒偏析。