一种连续混合物料均匀性判定的方法与流程

本发明属于含能材料混合，涉及连续捏合判定方法，具体涉及一种连续混合物料均匀性判定的方法。

背景技术：

1、在日用化工、医药、军用弹药等生产过程中，对原材料进行捏合混合是一种常用的工艺。近年来，由于新材料的开发、产品的多样化及复杂化，尤其是高粘态复合材料的种类增多，且产品中固相含量占比不断增高，捏合设备及工艺对于提高捏合能力、提升混合效率、扩大适用范围的需求日益上升。相较于传统间歇式的捏合工艺，近年来得到快速发展的连续式捏合工艺可连续化作业提升效率、串联式排布强化捏合能力、连续化出料提升产品一致性，因此可更好地满足上述需求。专利号为cn201820085188.8的中国实用新型专利公布了一种电池浆料生产系统，采用螺杆连续捏合机进行混料，可连续均匀产出浆料，生产效率高，浆料的一致性好；专利号为cn201811541035.0的中国发明专利公布了一种模块化多腔室连续捏合机，能够适用于不同粘度、不同固含量、不同配方的物料的捏合，有效提高了捏合设备的捏合能力。

2、然而，对于连续式的捏合工艺，在混合初始阶段由于出料不稳定，往往存在一段组分含量波动较大的废料，待混合稳定后生产的浆料才能作为合格产品直接使用或进入下一处理工序。在此过程中，对出料混合均匀性的判定非常重要，过早地收集混合浆料由于废料的混入会导致产品质量降低，过晚地收集混合浆料则会造成物料的浪费。目前，相关产线中主要依据经验对出料的混合均匀性进行判定，该方法由于存在较大的不确定性，所以通常留有较大的冗余量，造成物料的浪费，此外，对于新的产品物料需要重新开展多次验证实验，较为繁琐。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于，提供一种连续混合物料均匀性判定的方法，解决现有技术中的方法由于存在较大的不确定性，留有较大的冗余量，容易造成物料浪费的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

3、一种连续混合物料均匀性判定的方法，该方法采用红外光谱扫描的方式对连续混合物料的均匀性进行判定；该方法包括如下步骤：

4、步骤一，待多腔室连续捏合机开始出料后，使用近红外光谱仪对出料口靠近下端位置处的物料进行连续的光谱扫描；以波长间隔δλ选取n个波长值，记录每个波长值下的吸光度。

5、步骤二，当扫描次数达到k次后，从第一次扫描开始，选取k条连续扫描的光谱作为一组，根据k条连续扫描的光谱中第i个波长值下吸光度ai,j及其平均值，采用式ⅰ计算该k条连续扫描的光谱中第i个波长值下吸光度ai,j的标准偏差；所述的式ⅰ为：

6、

7、式中：

8、k表示每组连续扫描的光谱的数目。

9、i表示每条光谱中的第i个波长值。

10、j表示k条连续扫描的光谱中的第j条光谱。

11、a表示某个波长值下的吸光度。

12、s表示多个吸光度的标准偏差。

13、ai,j表示k条连续扫描的光谱中第i个波长值下吸光度。

14、si表示k条连续扫描的光谱中第i个波长值下吸光度ai,j的标准偏差。

15、表示k条连续扫描的光谱中第i个波长值下吸光度ai,j的平均值。

16、步骤三，根据k条连续扫描的光谱中第i个波长值下吸光度ai,j的标准偏差，采用式ⅱ计算n个波长值下标准偏差si的平均值所述的式ⅱ为：

17、

18、式中：

19、n表示波长值的总数。

20、表示n个波长值下标准偏差si的平均值

21、步骤四，将第一条光谱的扫描时间后移x min，重新选取k条连续扫描的光谱，重复步骤二和步骤三，计算得到新的标准偏差的平均值。

22、步骤五，重复步骤四，直至连续n次计算得到的值均小于设定的阈值smin，则判定从出料口流出的物料已达到混合均匀状态。

23、本发明还具有如下技术特征：

24、具体的，所述的光谱扫描的条件为：相邻两次扫描的固定时间间隔为x min，x的取值范围为1～3。

25、具体的，步骤一中，所述的波长间隔δλ为0.5～3nm。

26、具体的，步骤一和三中，所述的波长值的总数n的取值范围为101～501。

27、具体的，所述的近红外光谱仪的扫描的分辨率≤2nm，波长准确性≤0.5nm，波长重复性≤0.5nm。

28、具体的，步骤一中，近红外光谱仪上发射近红外的视窗距离出料口内物料的表面距离为10mm。

29、具体的，步骤二至四中，连续扫描的光谱的数目k的取值范围为5～20。

30、具体的，步骤五中，连续计算的次数n的取值范围为3～10。

31、具体的，步骤五中，设定的阈值smin的取值范围为0.5×10-5～2×10-5。

32、具体的，该方法采用连续混合物料均匀性判定系统实现；该系统包括多腔室连续捏合机，多腔室连续捏合机包括出料口和多个加料口，出料口处设置有近红外光谱仪，近红外光谱仪通过网线和计算机相连接。

33、具体的，所述的物料，以质量百分比计，由以下原料组成：铝粉为33wt％，无水硫酸钠为57wt％，端羟基聚丁二烯粘结剂为10wt％。

34、本发明与现有技术相比的有益技术效果：

35、(ⅰ)本发明基于近红外光谱扫描实现对混合出料口物料均匀性的实时检测，该检测方法为非接触式检测，操作简单便捷，且扫描响应速度快，结果快速反馈，在确保均匀性判定准确性的前提下，有效避免了传统基于经验的冗余判定方法造成的物料浪费。

36、(ⅱ)由于不同的物料均具有自身独特的红外吸收特性，因此本发明能够针对不同的混合物料体系的特性及工艺特点，调整扫描波长范围、扫描时间间隔、判定阈值等参数，即可满足不同物料体系下的混合均匀性判定需求，具有物料及使用场景适用范围广的优势。

技术特征：

1.一种连续混合物料均匀性判定的方法，其特征在于，该方法采用红外光谱扫描的方式对连续混合物料的均匀性进行判定；该方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的连续混合物料均匀性判定的方法，其特征在于，所述的光谱扫描的条件为：相邻两次扫描的固定时间间隔为x min，x的取值范围为1～3。

3.如权利要求1所述的连续混合物料均匀性判定的方法，其特征在于，步骤一中，所述的波长间隔δλ为0.5～3nm。

4.如权利要求1所述的连续混合物料均匀性判定的方法，其特征在于，步骤一和三中，所述的波长值的总数n的取值范围为101～501。

5.如权利要求1所述的连续混合物料均匀性判定的方法，其特征在于，步骤一中，所述的近红外光谱仪的扫描的分辨率≤2nm，波长准确性≤0.5nm，波长重复性≤0.5nm；近红外光谱仪上发射近红外的视窗距离出料口内物料的表面距离为10mm。

6.如权利要求1所述的连续混合物料均匀性判定的方法，其特征在于，步骤二至四中，所述的连续扫描的光谱的数目k的取值范围为5～20。

7.如权利要求1所述的连续混合物料均匀性判定的方法，其特征在于，步骤五中，连续计算的次数n的取值范围为3～10。

8.如权利要求1所述的连续混合物料均匀性判定的方法，其特征在于，步骤五中，所述的设定的阈值smin的取值范围为0.5×10-5～2×10-5。

9.如权利要求1所述的连续混合物料均匀性判定的方法，其特征在于，该方法采用连续混合物料均匀性判定系统实现；

10.如权利要求1所述的连续混合物料均匀性判定的方法，其特征在于，所述的物料，以质量百分比计，由以下原料组成：铝粉为33wt％，无水硫酸钠为57wt％，端羟基聚丁二烯粘结剂为10wt％。

技术总结本发明提供了一种连续混合物料均匀性判定的方法，该方法采用红外光谱扫描的方式对连续混合物料的均匀性进行判定。本发明的检测方法为非接触式检测，操作简单便捷，且扫描响应速度快，结果快速反馈，在确保均匀性判定准确性的前提下，有效避免了传统基于经验的冗余判定方法造成的物料浪费。技术研发人员：樊超,张彭超,秦能,魏宗亮,马宁,谢中元受保护的技术使用者：西安近代化学研究所技术研发日：技术公布日：2024/10/17