Хрупкие керамические гранулы, например распылительно высушенные прессовые гранулы из оксида алюминия, оксида циркония, карбида кремния, ферритов или другой технической керамики, часто необходимо дополнительно смешивать со связующими, смазывающими веществами, пигментами, добавками или легирующими компонентами. При этом существует конфликт целей: добавки должны равномерно распределяться по всей партии, в то время как зёрна гранулята должны по возможности сохранять размер, форму, пористость и текучесть, важные для формования.

Целостность частиц существенно важна для последующих процессов прессования. Распылительно высушенные гранулы применяются потому, что их преимущественно близкая к сферической форма и чётко определённое распределение частиц по размерам поддерживают сыпучесть и воспроизводимое заполнение прессового инструмента. Изменения распределения частиц по размерам, в частности рост доли тонкой фракции из-за истирания или разрушения, могут изменять насыпную плотность, текучесть, заполнение формы и поведение при уплотнении. Размер гранул и его распределение, в свою очередь, влияют на плотность сырого тела, градиенты плотности и поведение во время спекания.

Для таких задач в принципе выгодны смесительные системы с низкой механической нагрузкой. Подходящими могут быть контейнерные, кувыркающиеся, V-образные или двухконусные смесители, если компоненты обладают схожими свойствами частиц и имеется достаточно времени для диффузионно обусловленного смешивания. Эти системы работают преимущественно за счёт перекатывания, перераспределения слоёв и многократного разделения слоёв продукта. Они исключают быстроходные инструменты в зоне продукта, но предлагают лишь ограниченные возможности для распределения очень малых дозируемых количеств или введения липких жидкостей.

Вертикальные конусно-шнековые смесители могут быть альтернативой, если требуется щадящее конвективное перемешивание. Пристеночный шнек поднимает продукт, в то время как он под действием силы тяжести падает обратно. При подходящей частоте вращения и геометрии инструмента возникающую нагрузку можно удерживать низкой. Медленно работающие двухвальные лопастные смесители также могут подходить для более крупных партий, если их интенсивность смешивания согласована с прочностью гранулята на разрушение. В целом действует правило: смесительную систему нельзя оценивать только по её конструктивному типу. Частота вращения, степень наполнения, геометрия инструмента, продолжительность смешивания, условия ввода и выгрузка существенно влияют на фактическую нагрузку на частицы.

Высокоинтенсивные системы с быстроходными измельчающими инструментами, режущими роторами или выраженными зонами сдвига и удара обычно не являются первым выбором для уже готовых хрупких прессовых гранул. Они могут быть целесообразны, когда необходимо целенаправленно разрушить агломераты или вмешать жидкости. Однако для чисто конечного смешивания хрупких гранул с ростом интенсивности смешивания возрастает риск истирания и разрушения зерна. Возможность применения плужшарного смесителя или другой интенсивной смесительной системы зависит от прочности гранулята, требуемого времени смешивания и допустимого изменения доли тонкой фракции.

Параметры процесса необходимо настраивать так, чтобы желаемая однородность достигалась при минимальной механической нагрузке. Низкие частоты вращения и контролируемое движение продукта ограничивают энергию удара и трения. У вращающихся ёмкостных смесителей число Фруда может служить ориентиром для режима движения. Перекатывающийся или мягко каскадный режим, как правило, более щадящий, чем метательный или центробежный режим. Однако указать общеприменимое целевое число Фруда невозможно, поскольку геометрия ёмкости, степень наполнения, свойства гранулята и встроенные элементы сильно влияют на характер движения.

Степень наполнения должна соответствовать конкретному смесителю. Слишком низкая степень наполнения может вызывать большую высоту падения и повышенную скорость частиц. Слишком высокая степень наполнения снижает эффективность перераспределения слоёв и может приводить к более длительному времени смешивания. Поэтому вместо общеприменимого диапазона степени наполнения в качестве отправной точки следует использовать предусмотренный производителем рабочий диапазон и затем оптимизировать его с оригинальным гранулятом.

Время смешивания необходимо ограничивать фактической потребностью в однородности. После достижения требуемого качества смешивания дополнительное время обработки часто приводит лишь к дальнейшему истиранию. Это так называемое перемешивание сверх нормы определяется экспериментально: в разные моменты времени отбираются репрезентативные пробы и оценивается как распределение ведущего компонента, так и распределение частиц по размерам. Для качества смешивания может использоваться коэффициент вариации подходящего трассера или действующего вещества. Однако универсальное предельное значение, такое как коэффициент вариации ниже 5 процентов, подходит не для всех керамических рецептур. Допустимое значение зависит от дозируемого количества, отбора проб, метода анализа и требований к качеству конечного продукта.

Целостность частиц оценивается до и после процесса смешивания по распределению частиц по размерам. У прессовых гранул ситовой анализ или методы визуализации часто особенно информативны; лазерная дифракция может применяться дополнительно, если метод измерения не разрушает зёрна гранулята уже при подготовке пробы. Необходимо фиксировать как минимум долю тонкой фракции, крупной фракции, d10, d50, d90 и ширину распределения. Дополнительно можно оценивать насыпную плотность, плотность после утряски, фактор Хауснера, время истечения и при необходимости прочность на разрушение отдельных гранул. Рост доли тонкой фракции, изменения фактора Хауснера или изменённое время истечения могут указывать на истирание или структурные изменения.

Помимо самого смесителя, на истирание гранулята влияет вся периферия. Критичны точки ввода, шнековые транспортёры, пневматические транспортные участки, ячейковые затворы, места передачи, выгрузные органы и высота падения. Гранулят следует вводить в смеситель максимально равномерно и с малой высотой падения, а после смешивания щадяще выгружать. Отбойные плиты могут снижать энергию падения, но также могут создавать дополнительное трение или налипание. Поэтому исполнение необходимо выбирать в зависимости от продукта. Часто мягко направляющие лотки, согласованные передаточные шахты и короткие участки свободного падения выгоднее, чем неконтролируемое падение продукта.

При очень малых добавляемых количествах может быть целесообразен премикс. Сначала добавка смешивается с малой частью материала-носителя; этот премикс затем объединяется с основной партией. Благодаря этому может снижаться требуемое время смешивания для всей чувствительной партии. Пригодность этого метода зависит от того, обладает ли фракция-носитель такой же структурой частиц и можно ли изготовить сам премикс без значимого истирания.

Рецептура также влияет на прочность гранул. Содержание связующего, остаточная влажность, условия грануляции и профиль сушки определяют прочность и деформируемость зёрен. Повышение прочности гранулята может снижать истирание, но не должно ухудшать поведение при прессовании и спекании. Распылительно высушенные гранулы часто целенаправленно формулируются так, чтобы, с одной стороны, хорошо течь и транспортироваться, а с другой стороны, контролируемо разрушаться или деформироваться при прессовании. Поэтому оптимальную прочность необходимо рассчитывать для всего технологического пути — подготовки, смешивания, транспортировки, заполнения формы и уплотнения.