Silo mezclador Gyraton® para lotes de 50 m³.
El silo mezclador consigue unas cualidades de mezcla óptimas
amixon® production sólo se ocupa de sus propias patentes y desarrollos en materia de "MEZCLA". Estos incluyen
- Mezcladora de precisión
- Secador de contacto por vacío
- Reactores de síntesis
- Aparato para la aglomeración de cuerpos
y
- Silo mezclador Gyraton
Hablamos de mezcla de precisión de productos dispersos cuando la variación en la calidad de la mezcla de una composición de polvo de 1:100 000 es reproducible en menos del 5 %.
Los productos en polvo a mezclar pueden estar secos, húmedos o en suspensión. amixon® es sinónimo de mezcladores de precisión que funcionan en vertical.
Un mezclador de silo Gyraton® consigue unas cualidades de mezcla similares a las de un mezclador de precisión clásico
Un silo mezclador Gyraton® puede homogeneizar hasta 100 m³ de mezcla. En este sentido, se trata de un silo mezclador. La particularidad: Este silo mezclador puede homogeneizar con precisión grandes cantidades de material a granel con una potencia de accionamiento extremadamente baja. El resultado son unas cualidades de mezcla que se corresponden con una mezcla aleatoria ideal.
Existe una mezcla aleatoria ideal cuando la distribución del polvo es tan homogénea que ya no es posible optimizarla por medios técnicos.
La imagen de la derecha muestra una mezcladora vertical en espiral, que es una mezcladora de precisión clásica. Este tipo de mezcladora rara vez se fabrica con un tamaño superior a 15 m³. Las mezcladoras de precisión grandes requieren motores de accionamiento correspondientemente grandes y, por tanto, son relativamente caras. Las mezcladoras de precisión no pueden funcionar con la lentitud necesaria.
Si la frecuencia de rotación cae por debajo del valor crítico, el material a granel sólo es arrastrado rotacionalmente. Como no se produce el flujo tridimensional necesario para una mezcla homogénea, no puede lograrse una mezcla aleatoria ideal.
La frecuencia mínima de rotación de una mezcladora vertical monoeje suele ser de unas 8 a 12 rpm, aunque también puede ser superior. Depende en gran medida del tamaño de la mezcladora y de las propiedades reológicas de los polvos, en particular su densidad aparente, su distribución granulométrica y su fluidez.
La herramienta mezcladora helicoidal de la mezcladora Gyraton® está montada en la parte superior sobre un cardán. El fondo de la cámara de mezcla tiene forma de cáscara esférica. Su radio corresponde a la longitud del eje de la herramienta mezcladora. La superposición de la precesión y la rotación da lugar a un movimiento cicloidal. En función de la relación entre la frecuencia de precesión y la frecuencia de rotación, se obtienen diferentes perfiles de circulación. Estos se adaptan a la tarea de mezcla correspondiente. Dado que el centro de rotación se desplaza continuamente, todas las zonas de la cámara de mezcla se mezclan de forma eficiente.
Cabe suponer que una herramienta de mezcla Gyraton® puede funcionar a frecuencias de rotación muy bajas y seguir produciendo calidades de mezcla ideales. Esto está por demostrar.
La eficacia de mezcla de la mezcladora Gyraton® está por demostrar
amixon® ha construido un silo mezclador Gyraton® con un tamaño de lote de 3 m³ para realizar pruebas. Este silo mezclador se utiliza para mezclar diferentes lotes de polvo.
- En ella se mezclan sustancias inorgánicas muy finas, como caolín y pigmentos colorantes.
- El polvo de carbonato cálcico se humedece y se mezcla con pigmentos colorantes.
- Las mezclas heterogéneas de polvo húmedo se colorean.
- El nivel de llenado se maximiza en cada intento. El tamaño del lote es siempre de 3 m³.
- Los pigmentos pequeños se añaden siempre en último lugar, en el centro de la cámara de mezcla. Esta es la zona en la que el movimiento de precesión de la hélice mezcladora es menos pronunciado.
- En este sentido, ¡la segregación al inicio de un proceso de mezcla es máxima!
La velocidad circunferencial de la espiral mezcladora cónica aumenta de abajo hacia arriba. Al mismo tiempo, el efecto del movimiento de precesión disminuye de abajo hacia arriba.
Prueba de la excelente calidad de mezcla
Todos los resultados obtenidos son excelentes. A continuación, realizamos otras pruebas de calidad de la mezcla bajo supervisión científica. Utilizamos una prueba de calidad certificada oficialmente para la alimentación animal (para ganado). Nos permite demostrar la homogeneidad de las composiciones de los componentes hasta una proporción de 1:100.000.
Envasamos exactamente 1.500 kg de pienso finamente molido para cerdos y ganado vacuno. La sustancia azul patente se utiliza como trazador. El azul patente es extremadamente coloreado, soluble en agua y finamente disperso y está presente en forma desaglomerada y seca. Añadimos exactamente 15 gramos desde arriba en el centro de la cámara de mezcla. El resultado es una composición de sustancias con una relación de peso de 1:100.000.
A continuación, cerramos la cámara de mezcla y ponemos en marcha la herramienta de mezcla.
La fuerza del movimiento de precesión depende de la posición en la cámara de mezcla.
La fórmula de Lambert.
Ley de Lambert
Tras un número de revoluciones definido con precisión, se detiene la herramienta de mezcla. Se toman muestras de 30 gramos cada una en diez puntos distintos de la cámara de mezcla y se empaquetan herméticamente en bolsas pequeñas. En el laboratorio, se toman exactamente 15.000 mg, se introducen en una cubeta normalizada y se añade una cantidad definida con precisión de agua ultrapura.
Una vez transcurrido el tiempo de solución estandarizado, se obtiene una solución de color homogéneo. Una fuente de luz monocromática atraviesa la cubeta. La medición se basa en la ley de Lambert-Beer, que describe la relación entre la absorción de la luz y la concentración de la sustancia disuelta. Un fotodetector registra la intensidad de la luz que atraviesa la cubeta. Como referencia se utiliza una cubeta llena con 15 gramos de mezcla sin colorante. La absorción de luz medida es proporcional a la concentración de colorante en la muestra.
The results are impressive. The Gyraton® mixer always produces uniform mixing qualities. This applies regardless of the rotational speed of the Helix mixing tool. Only the number of revolutions is decisive.
Obviously, we have a mixing system that can be used for large quantities. With very small engines, the ideal Mischgüten can be achieved.
Calidad de mezcla alcanzable: una consideración con el coeficiente de variación
La calidad de la mezcla se describe normalmente mediante el coeficiente de variación. Es especialmente interesante observar cómo cambia este valor característico a lo largo de un proceso de mezcla definido y en qué momento alcanza un valor estable y óptimo. En la práctica, el valor final estable corresponde a una mezcla aleatoria máxima alcanzable. Esta no es perfecta, sino que presenta una denominada dispersión residual, V∞. Esta describe la desviación restante de una distribución uniforme ideal en la media estadística.
La evolución temporal del coeficiente de variación se puede representar de forma idealizada con una función exponencial.
Vx(t) = V0 · e−k·t + V∞
x1,x2,...,xn : concentraciones
n : número de muestras
s : desviación estándar
xq : valor medio de la concentración
V0 : coeficiente de variación de la dispersión inicial
Vx : coeficiente de variación
k : intensidad de mezcla
t : tiempo de mezcla
V∞ : coeficiente de variación de la dispersión residual en equilibrio
Nota:
Para lograr una homogeneidad aún mejor que la calidad de mezcla que se puede obtener por casualidad, en teoría cada partícula de todos los componentes debería colocarse de forma específica en el lugar exacto dentro de una matriz tridimensional. Esto es concebible, pero no viable en la práctica.
Curva de calidad de la mezcla
Gran flexibilidad y versatilidad
Para poder clasificar mejor los resultados de calidad de mezcla, los comparamos con los de nuestras mezcladoras de precisión establecidas. Para ello disponemos de numerosos resultados de referencia. Podemos demostrar que la mezcladora Gyraton produce calidades de mezcla ideales en las condiciones de funcionamiento que hemos seleccionado.
Parece ser válido en muchos ámbitos que la frecuencia de rotación de la herramienta de mezcla Gyraton multiplicada por su tiempo de mezcla da como resultado una constante:
Frecuencia de rotación - tiempo de mezcla = constante C1
Por muchos años de experiencia práctica se sabe que el par de accionamiento de las mezcladoras verticales en espiral permanece prácticamente constante mientras se produce la "mezcla por empuje". A este respecto, el producto de la potencia de accionamiento y el tiempo de mezcla también es constante
Potencia motriz - tiempo de mezcla = constante C2
El gráfico de la izquierda muestra la flexibilidad. Si no hay prisa, la mezcladora Gyraton® puede funcionar con la energía solar disponible actualmente en el tejado, por ejemplo. Al final, un gran lote de polvo se homogeneiza de forma ideal.
Por regla general, el tiempo de mezcla de una mezcladora de silo no suele ser muy exigente. El tiempo de almacenamiento está disponible para la homogeneización. Así pues, si no hay prisa, la mezcladora Gyraton® puede funcionar con la energía solar disponible actualmente, por ejemplo, en el tejado. Al final, un gran lote de polvo se homogeneiza con una precisión ideal.
Supongamos que un contenedor marítimo de 40 pies llega al puerto de Hamburgo. Está lleno de mineral de tierras raras molido. Se plantea entonces la cuestión del contenido real de tierras raras. Un contenedor marítimo de 40 pies tiene un volumen aproximado de 70 metros cúbicos.
Una mezcladora Gyraton® con una capacidad útil de 70 m³ puede prestar aquí un valioso servicio, ya que homogeneiza el producto a bajo coste. Se tarda medio día o un día entero en hacerlo, por ejemplo. A continuación, se toma una muestra del producto y se analiza en la sala de mezclas. Tras el análisis, queda claro qué cantidad de material reciclable hay en esta entrega y cómo debe calcularse el valor de la misma.
Además, se pueden optimizar y controlar mucho mejor las numerosas fases de transformación posteriores.
Ámbitos de aplicación de los mezcladores de polvo de precisión: «S»: mezcladores clásicos. «G»: silo mezclador Gyraton®.
Perspectivas y resumen
Hay buenas razones para creer que el sistema de mezcla Gyraton ofrece interesantes oportunidades de comercialización.
Se producen grandes cantidades de materias primas allí donde tiene lugar la transformación de materiales básicos, especialmente en la extracción de metales alcalinos, que también incluye la extracción de litio.
En los yacimientos buenos, el enriquecimiento en litio es del 0,006 % como máximo. Para extraer 1 kg de litio puro hay que procesar 16,7 toneladas de materia prima.
Las cadenas de procesos son correspondientemente largas e incluyen trituración, clasificación, separación por densidad, suspensión en ácidos de digestión, extracción química, precipitación, floculación, sedimentación, filtración, secado, calcinación, molienda....
Siempre va seguida de la homogeneización. Es el inicio de la siguiente fase del proceso. Cuanto más homogéneos sean los materiales de partida, más eficazmente podrá controlarse el proceso siguiente y mayor será el rendimiento. Esto también se aplica de forma similar al reciclaje y la química de síntesis, en los que se crean nuevos ingredientes activos y materiales de base.
En la producción de principios activos farmacéuticos (API) es necesario homogeneizar grandes lotes. Del mismo modo, los soportes y aditivos funcionales para productos farmacéuticos, nutrientes, derivados del almidón, metilcelulosa, pectina y gelatina deben homogeneizarse en grandes volúmenes.
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