¿Qué sistemas de mezclado son recomendables para polvos cerámicos con grandes diferencias de densidad y tamaño de grano?
Para polvos cerámicos con grandes diferencias de densidad y de tamaño de grano se necesitan sistemas de mezclado que generen una reestratificación tridimensional intensiva y que, al mismo tiempo, limiten la segregación durante el mezclado, la descarga y el transporte posterior. Las partículas finas y gruesas, así como las ligeras y pesadas, pueden volver a separarse por percolación, vibración o movimientos de caída. Por ello, no decide únicamente el tipo de mezclador, sino también toda la conducción del proceso, incluida la dosificación, el tiempo de mezclado, la descarga y la técnica de transporte.
Para mezclas secas exigentes, los mezcladores intensivos con recipiente de mezclado rotativo y herramienta de mezclado accionada por separado suelen ser especialmente adecuados. Combinan una recirculación a gran escala con un efecto de cizalla ajustable de forma selectiva. Con ellos pueden distribuirse aditivos finos y disolverse, si es necesario, los aglomerados existentes. Estos sistemas son especialmente adecuados para mezclas de materias primas cerámicas con grandes diferencias de densidad, cantidades de adición pequeñas o una marcada tendencia a la aglomeración. Los mezcladores intensivos también pueden emplearse para mezclar y granular en un solo paso de proceso.
Los mezcladores verticales de uno y de dos ejes son una alternativa cuando se desea combinar una elevada calidad de mezcla con un tratamiento del producto comparativamente suave. Generan un flujo de material tridimensional y son adecuados para masas de prensado, granulados secados por atomización, así como para mezclas con auxiliares de sinterización, pigmentos o aditivos funcionales. La geometría de la herramienta de mezclado, la velocidad de giro y el tiempo de mezclado deben elegirse de modo que se alcance la homogeneidad deseada sin destruir innecesariamente los granulados sensibles.
Los mezcladores de rejas de arado y de paletas pueden ser igualmente adecuados con lotes de tamaño medio a grande. Generan un movimiento intensivo del lecho de producto y pueden equiparse con trituradores conectables por separado para la desaglomeración. Para los polvos cerámicos abrasivos es importante una ejecución resistente al desgaste de las superficies en contacto con el producto. Las herramientas intensivas deberían emplearse solo con la intensidad y durante el tiempo que la formulación requiera.
Los mezcladores de tornillo cónico son especialmente adecuados para granulados cerámicos secados por atomización o sensibles a la rotura. Trabajan con una solicitación mecánica menor y pueden posibilitar una buena homogeneización. Sin embargo, con diferencias de densidad extremas o aditivos muy finos y con tendencia a la aglomeración, su efecto de dispersión puede no ser suficiente. En ese caso es preferible un paso de desaglomeración previo o un principio de mezclado más intensivo.
Los mezcladores planetarios son adecuados sobre todo para barbotinas cerámicas, pastas, suspensiones muy cargadas y masas CIM. Permiten una mezcla controlada de sistemas de alta viscosidad con aglutinantes, dispersantes y sólidos cerámicos. Para las mezclas puras de polvo seco, en cambio, no suelen ser la primera opción.
Los mezcladores de volteo, de tambor y en V trabajan de forma muy suave y provocan solo un desgaste reducido. Sin embargo, con grandes diferencias de densidad, tamaño de grano o forma de partícula deben valorarse con sentido crítico. El movimiento dominado por la gravedad puede homogeneizar, pero también favorecer la segregación. Por ello son más adecuados para lotes más pequeños y mezclas con propiedades de partícula similares.
Para las formulaciones especialmente críticas, el mezclado en húmedo con posterior secado por atomización suele ser la solución más robusta. Los componentes se distribuyen primero de forma homogénea en una suspensión. A continuación, mediante secado por atomización, se obtiene un granulado de prensado definido y de buena fluidez. Este procedimiento se emplea para suspensiones cerámicas y metálicas y permite fabricar granulados de prensado con propiedades ajustables de forma selectiva.
El orden de adición, la duración del mezclado y la conducción de la humedad son decisivos. Los aditivos finos deberían dosificarse de modo que puedan distribuirse con seguridad. Unos tiempos de mezclado demasiado largos pueden, a su vez, favorecer la segregación o el desgaste. Con polvos abrasivos, los materiales y las superficies deben elegirse de modo que el desgaste y la entrada de partículas extrañas se mantengan limitados. La homogeneidad debería comprobarse mediante una toma de muestras representativa y una analítica específica del producto.
Para los polvos cerámicos secos con fuertes diferencias de densidad y de tamaño de grano, los mezcladores intensivos o los mezcladores verticales de alto rendimiento suelen ser la primera opción. Cuando la formulación es especialmente crítica o exige la máxima uniformidad de distribución, el mezclado en húmedo con posterior secado por atomización ofrece a menudo la vía de proceso más fiable.
Así domina amixon® las grandes diferencias de densidad y de tamaño de partícula en el mezclado
amixon® favorece la homogeneización de materias primas cerámicas con grandes diferencias de densidad aparente, tamaño de grano y comportamiento de flujo. En el centro está un movimiento de producto controlado y tridimensional. Permite una distribución uniforme de los componentes y limita la tendencia a la segregación antes de los pasos de proceso posteriores.
La herramienta de mezclado helicoidal SinConvex® transporta el material a mezclar hacia arriba en la periferia del recipiente. En el centro, vuelve a fluir hacia abajo por efecto de la gravedad. Esta reestratificación continua trabaja con una frecuencia de giro baja y es adecuada para distintas densidades aparentes, tamaños de partícula y propiedades de flujo. SinConvex® y SinConcave® pueden favorecer además un vaciado residual muy bueno y facilitar la limpieza.
Para lotes grandes, amixon® ofrece el silo mezclador Gyraton®. Combina el mezclado, la acumulación intermedia y la descarga en un mismo aparato. La herramienta de mezclado helicoidal vertical rota y, al mismo tiempo, se desplaza de forma orbital a lo largo de la pared de la cámara de mezclado. De este modo se captan de forma selectiva grandes zonas de la cámara de mezclado. Los silos mezcladores Gyraton® están diseñados para grandes cantidades de material a granel de libre fluidez y pueden homogeneizar, según la ejecución y el producto, lotes de hasta unos 100 m³.
El bajo aporte de energía del silo mezclador Gyraton® resulta especialmente ventajoso para granulados sensibles, masas de prensado secadas por atomización y materias primas abrasivas. También con lotes grandes puede lograrse una homogeneización suave. Para las rutas de proceso cerámicas esto es relevante, porque una mezcla de partida lo más uniforme posible favorece la reproducibilidad de los pasos posteriores, como granular, prensar, sinterizar o recubrir.
Con polvos cerámicos abrasivos, amixon® puede ejecutar la cámara de mezclado y las herramientas de mezclado con protección contra el desgaste específica para el producto. Los recubrimientos cerámicos de óxido pueden reducir notablemente la abrasión metálica en las superficies en contacto con el producto. La selección adecuada del material se orienta según la abrasividad, los requisitos de pureza, el tamaño de grano y la contaminación admisible en el producto final.
El diseño final se verifica en el centro de ensayos de amixon® con las materias primas originales. Allí pueden evaluarse en condiciones realistas la calidad de mezcla, el tiempo de mezclado, la protección de partículas, el vaciado residual, el comportamiento de abrasión y la reproducibilidad. Para los pasos de proceso térmicos y reactivos se dispone además de reactores de alta temperatura y de secadores-mezcladores de vacío. Permiten realizar ensayos con productos originales a temperaturas de hasta 350 °C, bajo vacío o a presiones de hasta 25 bar. Así se obtiene una base fiable para una ruta de proceso robusta, desde la homogeneización de materias primas hasta el procesamiento posterior reproducible.