飞灰混炼机的工作原理主要是通过混炼轴的转动，带动输送叶片和混炼叶片转动，完成螯合剂与水的混合物和飞灰的充分混合、搅拌、捏合，使飞灰中的重金属与螯合剂充分反应，实现飞灰的固化。
飞灰混炼机利用双轴螺旋结构，每根搅拌轴上搅拌叶片的布置呈一个间断的螺旋形形式。当两个搅拌轴反向旋转时，在搅拌机的径向中心位置形成一个交叠区域，这一区域为两个搅拌循环的涡流交界区，物料在此产生强烈互流作用，物料在搅拌中产生一个循环的三维立体运动，从而达到三维立体搅拌的效果。
飞灰混炼机主要用于飞灰固化处理过程中，将飞灰和固化剂等材料进行充分混合，达到稳定化、安全化的目的。这种设备进料、出料密封性好，不会污染工作环境，符合环保要求，减少处理风险。