陶粒是一种绿色环保的高性能轻骨料，广泛应用于轻骨料混凝土、生态湿地建设等，具有较高附加价值，应用前景广阔。在生产陶粒的过程中，物料的搅拌混合工序尤为重要，多种工业废弃物的混合均匀程度将影响最终产品的质量。为了研究液体物料与固体颗粒物料在5 m3大容积立式搅拌机中的混合特性，本文做了以下研究：
建立了转轴与转筒耦合运动形式的双轴立式紊流搅拌机和单轴立式紊流搅拌机模型，利用计算流体力学仿真软件中Fluent的欧拉—欧拉双流体模型和RNG k-ε Mixture湍流模型，将污泥和粉煤灰颗粒作为混合介质，分别模拟了两种物料的混合过程，对流体流动特性以及固相颗粒体积分布规律进行了分析，对比了双轴搅拌与单轴搅拌对液固两相混合性能的影响。结果表明：相同工况下，两种搅拌机内的流场特性差异较大，双轴搅拌机内流体的紊流效果明显强于单轴搅拌机；在分析稳定流场的固相体积分数、示踪剂扩散时间以及单位体积混合能后得出，双轴搅拌机的搅拌混合效果以及混合效率优于单轴搅拌机，双轴搅拌机内的物料混匀时间仅为单轴搅拌机的54%左右，双轴搅拌机的能耗仅为单轴搅拌机的67%，“双搅拌轴+搅拌筒体”的独特工作方式为大容积搅拌混合设备提供了较好的设计思路。
对双轴立式紊流搅拌机内的高固含率液固双相流体系进行研究：首先通过单因素分析法分别对搅拌轴转速、主搅拌轴桨叶长度以及主搅拌轴偏离筒体中心距离对流体流动特性以及固相颗粒的分布情况的影响进行了数值模拟。结果表明，双轴立式搅拌机内的流场可视为两个单轴立式搅拌机内流场互相交叉干涉后的结果，整体流场的流动特性从原来的上、下两个大涡旋流动，经过交叉干涉后，形成整体单个大涡旋流动，附带若干随机分布在搅拌机内的小涡旋流动；通过固相颗粒的分布情况可得出：搅拌轴转速和主搅拌轴桨叶长度的增大均可改善固相颗粒的悬浮状态，而主搅拌轴偏离筒体中心距离的改变基本不会对固相颗粒的均匀分布造成影响。
对相关参数（搅拌轴转速、主轴桨叶长度、主轴偏离筒体中心距离）进行三因素三水平的正交试验，探究以上因素对固相颗粒的均匀悬浮状态影响程度的大小，使用极差法处理试验结果，结果表明，在固相颗粒均达到较完美均匀悬浮状态的前提下，对固相颗粒浓度分布影响程度从大到小的排列顺序是：主搅拌轴上的桨叶长度 > 搅拌轴转速 > 主搅拌轴偏离筒体中心的距离。在此基础上对搅拌机的混合效率展开分析；利用示踪剂法确定固液混合时间，分析出相关工况下的单位体积混合效率以及单位体积混合能，通过对比分析选出在固相颗粒处于完美均匀悬浮状态下，搅拌混合效率最高的工况参数：主轴搅拌桨叶直径800 mm，主、副搅拌轴转速300 r/min，主搅拌轴偏离搅拌机筒体中心距离300 mm。
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