Mezclador de silo Gyraton para la extracción, el tratamiento y el refinado de tierras raras
Los materiales de partida acondicionados de forma homogénea son la clave para lograr ventanas de proceso estables y estrictamente controladas en el tratamiento de materiales a granel. El mezclador de silo Gyraton® de amixon® actúa simultáneamente como mezclador de precisión, etapa de almacenamiento temporal y silo de almacenamiento entre las etapas del proceso. Garantiza un contenido homogéneo de materia prima en todo el volumen de la carga, una distribución granulométrica estrecha y propiedades reológicas de flujo ajustadas de forma específica.
La homogeneidad de las masas así conseguida permite llevar a cabo la lixiviación ácida, la precipitación, la filtración, la floculación, la sedimentación, el secado y la calcinación en ventanas de funcionamiento estrictamente definidas. De este modo, aumentan el rendimiento, la calidad del producto y el rendimiento de la planta, mientras que el consumo específico de reactivos y energía se reduce considerablemente
El neodimio es un material clave para los imanes permanentes de alto rendimiento en los sectores de la energía eólica y la movilidad eléctrica. El praseodimio se utiliza como aditivo para aleaciones y vidrio. El disprosio sirve como dopante para imanes de tracción resistentes a la temperatura. El terbio es un componente importante de los fósforos en las pantallas. El europio es un activador en los fósforos para pantallas. El itrio es un material de soporte para cerámicas de alto rendimiento y materiales para láseres.
Por qué la homogeneización es fundamental en cadenas de proceso largas
Los materiales de partida no homogéneos (mineral triturado, productos a granel, emulsiones, soluciones, suspensiones) dan lugar a resultados de proceso inestables. El reajuste de los parámetros del proceso empeora el balance de materiales y aumenta el consumo de energía. Una homogeneización intermedia definida estabiliza los procesos. El mezclador de silo Gyraton® funciona, a elección, de forma continua o por lotes, y proporciona lotes homogéneos de hasta 100 m³.
Cuanto más homogéneas sean las materias primas (polvos, productos a granel o suspensiones) antes de cada etapa del proceso, mayor será el rendimiento. Un ejemplo de ello es el tratamiento del mineral de tierras raras neodimio:
- El mineral en bruto se tritura hasta convertirlo en polvo en trituradoras y molinos para liberar los minerales valiosos.
- Clasificación según el tamaño de las partículas.
- Separación según la densidad de las partículas.
- Tratamiento de la suspensión (slurry). El contenido de sólidos y la reología se adaptan a la hidrometalurgia.
- Lixiviación ácida de los minerales.
- Homogeneización intermedia de la solución/suspensión en el mezclador de silo Gyraton®.
- Precipitación química, cristalización, sedimentación y floculación.
- Homogeneización intermedia, opcional.
- Filtración/lavado de la torta de sólidos que contiene tierras raras.
- Secado y homogeneización en un secador mezclador al vacío.
- Calcinación para obtener óxido de neodimio.
- Molienda ultrafina y otros procesos de separación.
- Mezcla como paso previo a la aleación mecánica.
Los materiales de partida no homogéneos (mineral triturado, productos a granel, emulsiones, soluciones, suspensiones) dan lugar a resultados de proceso inestables. El reajuste de los parámetros del proceso empeora el balance de materiales y aumenta el consumo de energía. Una homogeneización intermedia definida estabiliza los procesos. El mezclador de silo Gyraton® funciona, a elección, de forma continua o por lotes, y proporciona lotes homogéneos de hasta 100 m³.
Cuanto más homogéneas sean las materias primas (polvos, productos a granel o suspensiones) antes de cada etapa del proceso, mayor será el rendimiento. Un ejemplo de ello es el tratamiento del mineral de tierras raras neodimio:
- El mineral en bruto se tritura hasta convertirlo en polvo en trituradoras y molinos para liberar los minerales valiosos.
- Clasificación según el tamaño de las partículas.
- Separación según la densidad de las partículas.
- Tratamiento de la suspensión (slurry). El contenido de sólidos y la reología se adaptan a la hidrometalurgia.
- Lixiviación ácida de los minerales.
- Homogeneización intermedia de la solución/suspensión en el mezclador de silo Gyraton®.
- Precipitación química, cristalización, sedimentación y floculación.
- Homogeneización intermedia, opcional.
- Filtración/lavado de la torta de sólidos que contiene tierras raras.
- Secado y homogeneización en un secador mezclador al vacío.
- Calcinación para obtener óxido de neodimio.
- Molienda ultrafina y otros procesos de separación.
- Mezcla como paso previo a la aleación mecánica.
¿Cómo se consigue una calidad de mezcla óptima con una potencia de accionamiento mínima?
El principio de diseño del mezclador de silo Gyraton® se basa en el uso de un silo. Los productos se almacenan y se extraen de él según las necesidades. El tiempo de permanencia relativamente largo se aprovecha de forma sistemática para la mezcla. Esto se lleva a cabo a una frecuencia de rotación extremadamente baja. Para ello, el órgano de mezcla solo necesita entre el 10 y el 20 % de la potencia de accionamiento de un mezclador de precisión convencional. La razón es que se superponen dos movimientos: la rotación de la hélice mezcladora alrededor de su propio eje y el movimiento de precesión del eje de la hélice, montado en cardán. El fondo del silo cilíndrico tiene forma de cuenco esférico plano.
La hélice mezcladora transporta el producto hacia arriba en forma de espiral, mientras que la gravedad lo devuelve hacia abajo. Este principio de mezcla ya es eficaz a partir de unos niveles de llenado del 3 % y genera calidades de mezcla ideales. Incluso con una proporción de 1 a 100 000, las pruebas de mezcla repetidas muestran un coeficiente de variación de la calidad de la mezcla inferior al 5 %. El proceso de mezcla se desarrolla sin espacios muertos y es independiente de las propiedades de fluidez de los productos a mezclar.
El principio de diseño del mezclador de silo Gyraton® se basa en el uso de un silo. Los productos se almacenan y se extraen de él según las necesidades. El tiempo de permanencia relativamente largo se aprovecha de forma sistemática para la mezcla. Esto se lleva a cabo a una frecuencia de rotación extremadamente baja. Para ello, el órgano de mezcla solo necesita entre el 10 y el 20 % de la potencia de accionamiento de un mezclador de precisión convencional. La razón es que se superponen dos movimientos: la rotación de la hélice mezcladora alrededor de su propio eje y el movimiento de precesión del eje de la hélice, montado en cardán. El fondo del silo cilíndrico tiene forma de cuenco esférico plano.
La hélice mezcladora transporta el producto hacia arriba en forma de espiral, mientras que la gravedad lo devuelve hacia abajo. Este principio de mezcla ya es eficaz a partir de unos niveles de llenado del 3 % y genera calidades de mezcla ideales. Incluso con una proporción de 1 a 100 000, las pruebas de mezcla repetidas muestran un coeficiente de variación de la calidad de la mezcla inferior al 5 %. El proceso de mezcla se desarrolla sin espacios muertos y es independiente de las propiedades de fluidez de los productos a mezclar.
¿Cómo se comprueba la calidad de la mezcla?
Como instalación de referencia se utiliza un mezclador de silo de prueba Gyraton®. Se llena con 3 m³ de un material seco y pulverulento con una amplia distribución granulométrica (x_v = 40–1000 µm). El lote es de 1500 kg. Al final se añaden 15 g de un colorante en polvo finamente disperso (x_v = 10–100 µm, densidad aparente aprox. 0,25 kg/dm³). A continuación, comienza el proceso de mezcla.
Tras un número definido de revoluciones, se detiene el proceso de mezcla. Se toman muestras de unos 30 g cada una en diez posiciones diferentes de la cámara de mezcla. Para el análisis se utilizan exactamente 15 g de cada una. El gráfico adjunto muestra la evolución del coeficiente de variación de la calidad de la mezcla.
Llama la atención que la calidad de la mezcla evoluciona de forma muy similar independientemente de la frecuencia de rotación del elemento mezclador. Esto es precisamente lo que convierte al mezclador de silo Gyraton® en un mezclador de precisión económico para tareas exigentes y grandes volúmenes de producto.
Como instalación de referencia se utiliza un mezclador de silo de prueba Gyraton®. Se llena con 3 m³ de un material seco y pulverulento con una amplia distribución granulométrica (x_v = 40–1000 µm). El lote es de 1500 kg. Al final se añaden 15 g de un colorante en polvo finamente disperso (x_v = 10–100 µm, densidad aparente aprox. 0,25 kg/dm³). A continuación, comienza el proceso de mezcla.
Tras un número definido de revoluciones, se detiene el proceso de mezcla. Se toman muestras de unos 30 g cada una en diez posiciones diferentes de la cámara de mezcla. Para el análisis se utilizan exactamente 15 g de cada una. El gráfico adjunto muestra la evolución del coeficiente de variación de la calidad de la mezcla.
Llama la atención que la calidad de la mezcla evoluciona de forma muy similar independientemente de la frecuencia de rotación del elemento mezclador. Esto es precisamente lo que convierte al mezclador de silo Gyraton® en un mezclador de precisión económico para tareas exigentes y grandes volúmenes de producto.
En breve dispondremos de otro silo mezclador Gyraton con un volumen bruto de 13 m³ para realizar pruebas
El análisis de Laplace cuantifica estos efectos de suavización y describe el silo mezclador Gyraton® como un filtro de paso bajo dinámico para las fluctuaciones de dosificación: de este modo, las constantes de tiempo, el grado de amortiguación y los errores de dosificación admisibles pueden deducirse directamente a partir de las curvas de calidad de mezcla medidas.
En nuestro centro técnico mezclamos y tratamos sus productos originales en lotes de hasta 10 m³. Los parámetros obtenidos de este modo pueden extrapolarse de forma fiable a mezcladores de silo con un volumen superior a 100 m³.
El silo mezclador Gyraton® también puede utilizarse en funcionamiento continuo. En este caso, se encarga tanto del almacenamiento temporal como de la homogeneización. A medida que aumenta el grado de llenado, las fluctuaciones de calidad se atenúan cada vez más. La descarga se realiza en forma de flujo homogéneo de producto y abastece de forma continua a las etapas de proceso posteriores. En el funcionamiento de prueba se puede demostrar que el mezclador de silo Gyraton®suaviza notablemente los errores de dosificación.
El análisis de Laplace cuantifica estos efectos de suavización y describe el silo mezclador Gyraton® como un filtro de paso bajo dinámico para las fluctuaciones de dosificación: de este modo, las constantes de tiempo, el grado de amortiguación y los errores de dosificación admisibles pueden deducirse directamente a partir de las curvas de calidad de mezcla medidas.
En nuestro centro técnico mezclamos y tratamos sus productos originales en lotes de hasta 10 m³. Los parámetros obtenidos de este modo pueden extrapolarse de forma fiable a mezcladores de silo con un volumen superior a 100 m³.
El silo mezclador Gyraton® también puede utilizarse en funcionamiento continuo. En este caso, se encarga tanto del almacenamiento temporal como de la homogeneización. A medida que aumenta el grado de llenado, las fluctuaciones de calidad se atenúan cada vez más. La descarga se realiza en forma de flujo homogéneo de producto y abastece de forma continua a las etapas de proceso posteriores. En el funcionamiento de prueba se puede demostrar que el mezclador de silo Gyraton®suaviza notablemente los errores de dosificación.
Tamaño de la carga, tiempo de mezcla y potencia de accionamiento necesaria
El mezclador de silo Gyraton® destaca por su gran flexibilidad tecnológica: «Usted determina el tamaño de la carga y el tiempo de mezcla disponible. De ahí se deriva la potencia de accionamiento necesaria». Este mezclador de precisión logra una excelente homogeneidad del material a granel incluso a velocidades muy bajas. Esto explica el consumo de potencia especialmente bajo.
En esta tabla de dimensionamiento se toman como ejemplo el carbonato cálcico y el caolín en polvo en estado seco. Su densidad aparente es de aproximadamente 1 kg/dm³. El consumo de potencia realmente necesario varía y depende de la densidad aparente, las propiedades de fluidez, el contenido de humedad, así como del tamaño de las partículas y su distribución granulométrica.
El equipo de amixon® estará encantado de determinar los datos de diseño exactos para su caso concreto. Para las pruebas, necesitaremos disponer de al menos 3 m³ de su material a mezclar. En el marco de esta evaluación, también podemos demostrarle el efecto de mezcla de forma práctica.
El mezclador de silo Gyraton® destaca por su gran flexibilidad tecnológica: «Usted determina el tamaño de la carga y el tiempo de mezcla disponible. De ahí se deriva la potencia de accionamiento necesaria». Este mezclador de precisión logra una excelente homogeneidad del material a granel incluso a velocidades muy bajas. Esto explica el consumo de potencia especialmente bajo.
En esta tabla de dimensionamiento se toman como ejemplo el carbonato cálcico y el caolín en polvo en estado seco. Su densidad aparente es de aproximadamente 1 kg/dm³. El consumo de potencia realmente necesario varía y depende de la densidad aparente, las propiedades de fluidez, el contenido de humedad, así como del tamaño de las partículas y su distribución granulométrica.
El equipo de amixon® estará encantado de determinar los datos de diseño exactos para su caso concreto. Para las pruebas, necesitaremos disponer de al menos 3 m³ de su material a mezclar. En el marco de esta evaluación, también podemos demostrarle el efecto de mezcla de forma práctica.
Las dimensiones de transporte de un mezclador de silo Gyraton® de 100 m³ permiten su transporte por carretera una vez montado
Supongamos que recibe 50 m³ de un material molido de tierras raras finamente triturado. Las proporciones de los elementos valiosos neodimio, praseodimio, cobalto y terbio se distribuyen de forma no homogénea en él. Un solo lote de 50 m³ de dicho material molido puede representar —dependiendo de los contenidos de Nd, Pr, Co y Tb— un valor de mercado de siete cifras en euros.
En el presente caso, el lote se introduce en un mezclador de silo Gyraton® y se homogeneiza durante la noche con una potencia de accionamiento muy baja. A la mañana siguiente se obtiene una calidad de mezcla extremadamente precisa. En la práctica, basta entonces con una sola muestra para determinar de forma fiable el contenido de materiales valiosos de todo el lote. No es raro que la inversión en un silo mezclador Gyraton® se amortice en poco tiempo: en primer lugar, gracias al conocimiento preciso del contenido de materiales valiosos y, en segundo lugar, gracias a la homogeneidad del producto de partida al inicio de la concentración.
Supongamos que recibe 50 m³ de un material molido de tierras raras finamente triturado. Las proporciones de los elementos valiosos neodimio, praseodimio, cobalto y terbio se distribuyen de forma no homogénea en él. Un solo lote de 50 m³ de dicho material molido puede representar —dependiendo de los contenidos de Nd, Pr, Co y Tb— un valor de mercado de siete cifras en euros.
En el presente caso, el lote se introduce en un mezclador de silo Gyraton® y se homogeneiza durante la noche con una potencia de accionamiento muy baja. A la mañana siguiente se obtiene una calidad de mezcla extremadamente precisa. En la práctica, basta entonces con una sola muestra para determinar de forma fiable el contenido de materiales valiosos de todo el lote. No es raro que la inversión en un silo mezclador Gyraton® se amortice en poco tiempo: en primer lugar, gracias al conocimiento preciso del contenido de materiales valiosos y, en segundo lugar, gracias a la homogeneidad del producto de partida al inicio de la concentración.
Pruebas con productos originales a escala semitécnica
El centro técnico de amixon® permite realizar pruebas de ingeniería de procesos a escala semitécnica. La gama abarca desde la mezcla, la aglomeración, la humectación y el recubrimiento, pasando por el secado al vacío, hasta las síntesis químicas. En la sede central de Paderborn hay más de treinta mezcladoras de prueba disponibles. Además, hay muchas otras máquinas de prueba amixon® disponibles en los centros técnicos de Japón, China, Corea, India, Tailandia y EE. UU.
El centro técnico de amixon® permite realizar pruebas de ingeniería de procesos a escala semitécnica. La gama abarca desde la mezcla, la aglomeración, la humectación y el recubrimiento, pasando por el secado al vacío, hasta las síntesis químicas. En la sede central de Paderborn hay más de treinta mezcladoras de prueba disponibles. Además, hay muchas otras máquinas de prueba amixon® disponibles en los centros técnicos de Japón, China, Corea, India, Tailandia y EE. UU.
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