Dit artikel betreft menging versus segregatie. 

Op de volgende onderwerpen wordt ingegaan:

  • De mengmechanismen
  • De segregatiemechanismen
  • Wanneer is er sprake van deze mechanismen

De experts van Dinnissen Process Technology staan klaar voor al uw vragen:

Neem contact op met Juul Jenneskens 077 467 3555

De drie mengmechanismen

Zowel voor de menging als voor de segregatie van een poedermengsel is mobiliteit van de poederdeeltjes nodig.

Zoals in het artikel over  mengprocessen en mengmechanismen is aangegeven is de werking van in de industrie ingezette mengers vrijwel altijd gebaseerd op één of meerdere van de volgende drie soorten mechanismen:

  • Convectie
  • Diffusie
  • Afschuiving

Menging door convectie houdt in dat dynamische gebieden met poederdeeltjes door de menger bewogen worden. De gebieden zijn dynamisch doordat ze continu veranderen. Ze worden bijvoorbeeld aangedreven door mengassen of door centrifugaal krachten in een trommel. Als gevolg van convectie kan de mate van segregatie op snelle wijze verlagen.

Op ongeveer gelijke wijze als bij het mengen van vloeistoffen kan er bij het mengen van een poedermengsel diffusie optreden. In tegenstelling met de hierboven beschreven convectie, is diffusie een relatief langzaam mechanisme dat er voor zorgt dat poederdeeltjes één voor één verspreid worden in het mengsel.

Afschuiving ontstaat wanneer twee dynamische gebieden met poeder in een poedermengsel langs elkaar bewegen met een verschillende snelheid, kan aan het contactoppervlak van deze gebieden afschuiving plaatsvinden. Allereerst kunnen individuele poederdeeltjes onafhankelijk van elkaar overgaan van het ene gebied naar het andere.

Het aandeel van deze mechanismen is voor ieder poedermengsel en voor iedere menger verschillend en kan in de tijd, gedurende het mengen, veranderen. Bij het ontwerp van een menger moet er rekening gehouden worden met de hierboven genoemde mengmechanismen. 

Mengen - diffusie
Illustratie over diffusie mengen
Mengen - convectie
Illustratie van convectie menging

Zowel voor de menging als voor de segregatie van een poedermengsel is mobiliteit van de poederdeeltjes nodig

De drie segregatiemechanismen 

In het artikel segregatie in het poedermengsel  is terug te vinden op welke basismechanismen segregatie is gebaseerd en hoe deze mechanismen werken. Het betreft:

  • Kogelbaan Principe
  • Elutriatie
  • Percolatie

Segregatie via het kogelbaan principe heeft als uitgangspunt dat aan poederdeeltjes een horizontale beginsnelheid wordt meegegeven en dat deze poederdeeltjes vervolgens een vrije val gaan maken. Tijdens de val zal de horizontale snelheid van de deeltjes afnemen en de verticale snelheid zal ten gevolge van de zwaartekracht toenemen. Door de verschillen in weerstand die de verschillende soorten deeltjes ondervinden maar ook door verschil in dichtheid, vorm en afmeting van de deeltjes, komen ze op verschillende plekken van het bodemoppervlak terecht.

Segregatie door elutriatie ontstaat wanneer een vloeistof of een gas door een bed van deeltjes met verschillende afmetingen stroomt. De kleinere deeltjes worden door de stroming opgenomen en verplaatst. Alleen de grotere poederdeeltjes blijven in het bed achter.

Segregatie door percolatie kan optreden als er in een poedermengsel een groot verschil is tussen fijnere deeltjes en grovere bestanddelen. Als een dergelijk poedermengsel aan trillingen wordt blootgesteld, bewegen de kleinere deeltjes zich door de invloed van het trillen in combinatie met de zwaartekracht zich naar beneden. Beneden in het poedermengsel nemen de kleine poederdeeltjes een positie in tussen de grovere bestanddelen. Boven in het poedermengsel bevinden zich enkel nog de grovere bestanddelen.

Onderdelen van de menger en het proces van mengen kunnen onbedoeld segregatie in gang zetten. Een door een poedermengsel bewegende schoep van een menger kan voor ophoping van een deel van de poederdeeltjes zorgen. Zelfs wanneer een goed gemengd poedermengsel op een hoop wordt gestort, kan ongewild segregatie ontstaan. 

Menging vs segregatie_Cohesie of segregatie.jpg

Hoe weet je van welk mechanisme er sprake is?

Welk mechanismen precies gedurende het mengproces het meest actief zullen zijn, is moeilijk te voorspellen. Het is vooraf ook lastig aan te geven of de mengmechanismen of de segregatiemechanismen de overhand zullen hebben. In ieder geval zal de menger krachten op de poederdeeltjes in het mengsel overbrengen en één of meerdere meng- en segregatiemechanismen in gang zetten. Onvermijdelijk is dat de poederdeeltjes zwaartekracht zullen ondervinden en dat de deeltjes onderling kracht op elkaar gaan uitoefenen. 

Segregatie kan zeer bepalend zijn wanneer de bestanddelen van een poedermengsel sterk uiteenlopende verschillende fysische eigenschappen bezitten en als de poederdeeltjes de mogelijkheid hebben vrij te bewegen. 

Indien cohesie bepalend is wat betreft de optredende krachten tussen de poederdeeltjes, zal het poedermengsel in het algemeen goed gemengd woerden en een stabiel karakter hebben.