Mélangeur de silo Gyraton® pour l'extraction, le traitement et le raffinage des terres rares
Des matières premières conditionnées de manière homogène sont la clé pour des fenêtres de processus stables et étroitement contrôlées dans le traitement des matériaux en vrac. Le mélangeur de silo Gyraton® d'amixon® fait office à la fois de mélangeur de précision, d'étape tampon et de silo de stockage entre les différentes étapes du processus. Il garantit, sur l'ensemble du volume de la charge, une teneur homogène en matières premières, une distribution granulométrique étroite ainsi que des propriétés rhéologiques de fluidité réglées avec précision.
L'homogénéité des masses ainsi obtenue permet de réaliser la lixiviation acide, la précipitation, la filtration, la floculation, la sédimentation, le séchage et la calcination dans des plages de fonctionnement étroitement définies. Cela augmente le rendement, la qualité du produit et le débit de l'installation, tout en réduisant considérablement la consommation spécifique de réactifs et d'énergie
Le néodyme est un matériau clé pour les aimants permanents haute performance, utilisés dans les secteurs de l'éolien et de la mobilité électrique. Le praséodyme est utilisé comme additif dans les alliages et le verre. Le dysprosium sert de dopant pour les aimants de traction résistants à la température. Le terbium est un composant important des phosphores utilisés dans les écrans. L'europium est un activateur dans les phosphores pour écrans. L'yttrium est un matériau de support pour les céramiques haute performance et les matériaux laser.
Pourquoi l'homogénéisation est-elle cruciale dans les chaînes de processus longues
Les matières premières non homogènes (minerais broyés, produits en vrac, émulsions, solutions, suspensions) entraînent des résultats de processus instables. L'ajustement des paramètres de processus détériore le bilan matière et augmente la consommation d'énergie. Une homogénéisation intermédiaire définie stabilise les processus. Le mélangeur de silo Gyraton® fonctionne au choix en continu ou par lots et fournit des lots homogènes pouvant atteindre 100 m³.
Plus les matières premières (poudres, produits en vrac ou suspensions) sont homogènes avant chaque étape du processus, plus le rendement est élevé. Le traitement du minerai de terres rares néodyme en est un exemple :
- Le minerai brut est broyé en poudre dans des concasseurs et des broyeurs afin d'exposer les minéraux précieux.
- Classification selon la taille des particules.
- Séparation selon la densité des particules.
- Traitement de la suspension (bouillie). La teneur en matières solides et la rhéologie sont adaptées à l'hydrométallurgie.
- Lixiviation acide des minéraux.
- Homogénéisation intermédiaire de la solution/suspension dans le mélangeur de silo Gyraton®.
- Précipitation chimique, cristallisation, sédimentation et floculation.
- Homogénéisation intermédiaire, au choix.
- Filtration/lavage du gâteau solide contenant des terres rares.
- Séchage et homogénéisation dans un séchoir-mélangeur sous vide.
- Calcination en oxyde de néodyme.
- Broyage ultrafin et autres processus de séparation.
- Mélange en tant qu'étape préliminaire à l'alliage mécanique.
Les matières premières non homogènes (minerais broyés, produits en vrac, émulsions, solutions, suspensions) entraînent des résultats de processus instables. L'ajustement des paramètres de processus détériore le bilan matière et augmente la consommation d'énergie. Une homogénéisation intermédiaire définie stabilise les processus. Le mélangeur de silo Gyraton® fonctionne au choix en continu ou par lots et fournit des lots homogènes pouvant atteindre 100 m³.
Plus les matières premières (poudres, produits en vrac ou suspensions) sont homogènes avant chaque étape du processus, plus le rendement est élevé. Le traitement du minerai de terres rares néodyme en est un exemple :
- Le minerai brut est broyé en poudre dans des concasseurs et des broyeurs afin d'exposer les minéraux précieux.
- Classification selon la taille des particules.
- Séparation selon la densité des particules.
- Traitement de la suspension (bouillie). La teneur en matières solides et la rhéologie sont adaptées à l'hydrométallurgie.
- Lixiviation acide des minéraux.
- Homogénéisation intermédiaire de la solution/suspension dans le mélangeur de silo Gyraton®.
- Précipitation chimique, cristallisation, sédimentation et floculation.
- Homogénéisation intermédiaire, au choix.
- Filtration/lavage du gâteau solide contenant des terres rares.
- Séchage et homogénéisation dans un séchoir-mélangeur sous vide.
- Calcination en oxyde de néodyme.
- Broyage ultrafin et autres processus de séparation.
- Mélange en tant qu'étape préliminaire à l'alliage mécanique.
Comment obtenir une qualité de mélange optimale avec une puissance d'entraînement minimale ?
Le principe de conception du mélangeur de silo Gyraton® repose sur l'utilisation d'un silo. Les produits y sont stockés et déchargés en fonction des besoins. Le temps de séjour relativement long est systématiquement mis à profit pour le mélange. Celui-ci s'effectue à une fréquence de rotation extrêmement faible. L'organe de mélange ne nécessite ainsi que 10 à 20 % de la puissance d'entraînement d'un mélangeur de précision classique. Cela s'explique par la superposition de deux mouvements : la rotation de l'hélice de mélange autour de son propre axe et le mouvement de précession de l'arbre à hélice monté sur cardan. Le fond du silo cylindrique est conçu comme une coque sphérique plate.
L'hélice de mélange transporte le produit vers le haut en spirale, tandis que la gravité le ramène vers le bas. Ce principe de mélange est déjà efficace à partir d'un taux de remplissage d'environ 3 % et produit des qualités de mélange idéales. Même avec un rapport de 1 pour 100 000, des essais de mélange répétés montrent un coefficient de variation de la qualité du mélange inférieur à 5 %. Le processus de mélange se déroule sans espace mort et est indépendant des propriétés d'écoulement des produits à mélanger.
Le principe de conception du mélangeur de silo Gyraton® repose sur l'utilisation d'un silo. Les produits y sont stockés et déchargés en fonction des besoins. Le temps de séjour relativement long est systématiquement mis à profit pour le mélange. Celui-ci s'effectue à une fréquence de rotation extrêmement faible. L'organe de mélange ne nécessite ainsi que 10 à 20 % de la puissance d'entraînement d'un mélangeur de précision classique. Cela s'explique par la superposition de deux mouvements : la rotation de l'hélice de mélange autour de son propre axe et le mouvement de précession de l'arbre à hélice monté sur cardan. Le fond du silo cylindrique est conçu comme une coque sphérique plate.
L'hélice de mélange transporte le produit vers le haut en spirale, tandis que la gravité le ramène vers le bas. Ce principe de mélange est déjà efficace à partir d'un taux de remplissage d'environ 3 % et produit des qualités de mélange idéales. Même avec un rapport de 1 pour 100 000, des essais de mélange répétés montrent un coefficient de variation de la qualité du mélange inférieur à 5 %. Le processus de mélange se déroule sans espace mort et est indépendant des propriétés d'écoulement des produits à mélanger.
Un autre silo mélangeur Gyraton d'un volume brut de 13 m³ sera bientôt disponible pour des essais
Dans notre centre technique, nous mélangeons et traitons vos produits d'origine par lots pouvant atteindre 10 m³. Les paramètres ainsi déterminés peuvent être transposés de manière fiable à des mélangeurs à silo d'un volume supérieur à 100 m³.
Le silo de mélange Gyraton® peut également être utilisé en fonctionnement continu. Dans ce cas, il assure à la fois la mise en réserve et l'homogénéisation. À mesure que le niveau de remplissage augmente, les variations de qualité sont de mieux en mieux atténuées. Le déchargement s'effectue sous forme d'un flux de produit homogène et alimente en continu les étapes de processus en aval. Des essais ont permis de démontrer que le mélangeur-silo Gyraton® atténue considérablement les erreurs de dosage.
L'analyse de Laplace quantifie ces effets de lissage et décrit le silo mélangeur Gyraton® comme un filtre passe-bas dynamique pour les variations de dosage : ainsi, les constantes de temps, le degré d'atténuation et les erreurs de dosage admissibles peuvent être directement déduits des courbes de qualité de mélange mesurées.
Dans notre centre technique, nous mélangeons et traitons vos produits d'origine par lots pouvant atteindre 10 m³. Les paramètres ainsi déterminés peuvent être transposés de manière fiable à des mélangeurs à silo d'un volume supérieur à 100 m³.
Le silo de mélange Gyraton® peut également être utilisé en fonctionnement continu. Dans ce cas, il assure à la fois la mise en réserve et l'homogénéisation. À mesure que le niveau de remplissage augmente, les variations de qualité sont de mieux en mieux atténuées. Le déchargement s'effectue sous forme d'un flux de produit homogène et alimente en continu les étapes de processus en aval. Des essais ont permis de démontrer que le mélangeur-silo Gyraton® atténue considérablement les erreurs de dosage.
L'analyse de Laplace quantifie ces effets de lissage et décrit le silo mélangeur Gyraton® comme un filtre passe-bas dynamique pour les variations de dosage : ainsi, les constantes de temps, le degré d'atténuation et les erreurs de dosage admissibles peuvent être directement déduits des courbes de qualité de mélange mesurées.
Un autre silo mélangeur Gyraton d'un volume brut de 13 m³ sera bientôt disponible pour des essais
L'analyse de Laplace quantifie ces effets de lissage et décrit le silo mélangeur Gyraton® comme un filtre passe-bas dynamique pour les variations de dosage : ainsi, les constantes de temps, le degré d'atténuation et les erreurs de dosage admissibles peuvent être directement déduits des courbes de qualité de mélange mesurées.
Dans notre centre technique, nous mélangeons et traitons vos produits d'origine par lots pouvant atteindre 10 m³. Les paramètres ainsi déterminés peuvent être transposés de manière fiable à des mélangeurs à silo d'un volume supérieur à 100 m³.
Le silo de mélange Gyraton® peut également être utilisé en fonctionnement continu. Dans ce cas, il assure à la fois la mise en réserve et l'homogénéisation. À mesure que le niveau de remplissage augmente, les variations de qualité sont de mieux en mieux atténuées. Le déchargement s'effectue sous forme d'un flux de produit homogène et alimente en continu les étapes de processus en aval. Des essais ont permis de démontrer que le mélangeur-silo Gyraton® atténue considérablement les erreurs de dosage.
L'analyse de Laplace quantifie ces effets de lissage et décrit le silo mélangeur Gyraton® comme un filtre passe-bas dynamique pour les variations de dosage : ainsi, les constantes de temps, le degré d'atténuation et les erreurs de dosage admissibles peuvent être directement déduits des courbes de qualité de mélange mesurées.
Dans notre centre technique, nous mélangeons et traitons vos produits d'origine par lots pouvant atteindre 10 m³. Les paramètres ainsi déterminés peuvent être transposés de manière fiable à des mélangeurs à silo d'un volume supérieur à 100 m³.
Le silo de mélange Gyraton® peut également être utilisé en fonctionnement continu. Dans ce cas, il assure à la fois la mise en réserve et l'homogénéisation. À mesure que le niveau de remplissage augmente, les variations de qualité sont de mieux en mieux atténuées. Le déchargement s'effectue sous forme d'un flux de produit homogène et alimente en continu les étapes de processus en aval. Des essais ont permis de démontrer que le mélangeur-silo Gyraton® atténue considérablement les erreurs de dosage.
Taille des lots, temps de mélange et puissance d'entraînement requise
Le mélangeur de silo Gyraton® se distingue par une grande flexibilité technique : « Vous déterminez la taille des lots et le temps de mélange disponible. La puissance d'entraînement requise en découle ». Ce mélangeur de précision permet d'obtenir une excellente homogénéité du produit en vrac, même à des vitesses de rotation très faibles. Cela explique la très faible puissance requise.
Dans ce tableau de dimensionnement, le carbonate de calcium et la poudre de kaolin à l'état sec sont cités à titre d'exemple. Leur densité apparente est d'environ 1 kg/dm³. La puissance réellement requise varie et dépend de la densité apparente, des propriétés d'écoulement, de la teneur en humidité ainsi que de la taille et de la distribution granulométrique des particules.
L'équipe amixon® se fera un plaisir de déterminer les données de conception exactes pour votre application. Pour les essais, nous avons besoin d'au moins 3 m³ de votre produit à mélanger. Dans le cadre de cette évaluation, nous pouvons également vous démontrer l'efficacité du mélange en pratique.
Le mélangeur de silo Gyraton® se distingue par une grande flexibilité technique : « Vous déterminez la taille des lots et le temps de mélange disponible. La puissance d'entraînement requise en découle ». Ce mélangeur de précision permet d'obtenir une excellente homogénéité du produit en vrac, même à des vitesses de rotation très faibles. Cela explique la très faible puissance requise.
Dans ce tableau de dimensionnement, le carbonate de calcium et la poudre de kaolin à l'état sec sont cités à titre d'exemple. Leur densité apparente est d'environ 1 kg/dm³. La puissance réellement requise varie et dépend de la densité apparente, des propriétés d'écoulement, de la teneur en humidité ainsi que de la taille et de la distribution granulométrique des particules.
L'équipe amixon® se fera un plaisir de déterminer les données de conception exactes pour votre application. Pour les essais, nous avons besoin d'au moins 3 m³ de votre produit à mélanger. Dans le cadre de cette évaluation, nous pouvons également vous démontrer l'efficacité du mélange en pratique.
Les dimensions de transport d’un mélangeur de silo Gyraton® de 100 m³ permettent son transport routier une fois entièrement monté
Supposons que vous receviez 50 m³ d’un broyat de terres rares finement moulu. Les proportions des éléments valorisables que sont le néodyme, le praséodyme, le cobalt et le terbium y sont réparties de manière non homogène. Un seul lot de 50 m³ d'un tel produit broyé peut représenter une valeur marchande de plusieurs millions d'euros, en fonction des teneurs en Nd, Pr, Co et Tb.
Dans le cas présent, le lot est versé dans un mélangeur à silo Gyraton® et homogénéisé pendant la nuit à très faible puissance d'entraînement. Le lendemain matin, on obtient un mélange d’une qualité extrêmement précise. Dans la pratique, un seul échantillon suffit alors pour déterminer de manière fiable la teneur en matières premières de l’ensemble du lot. Il n’est pas rare que l’investissement dans un silo mélangeur Gyraton® soit amorti en peu de temps : d’une part grâce à la connaissance précise de la teneur en matières premières et, d’autre part, grâce à l’homogénéité du produit de départ au début de la concentration.
Supposons que vous receviez 50 m³ d’un broyat de terres rares finement moulu. Les proportions des éléments valorisables que sont le néodyme, le praséodyme, le cobalt et le terbium y sont réparties de manière non homogène. Un seul lot de 50 m³ d'un tel produit broyé peut représenter une valeur marchande de plusieurs millions d'euros, en fonction des teneurs en Nd, Pr, Co et Tb.
Dans le cas présent, le lot est versé dans un mélangeur à silo Gyraton® et homogénéisé pendant la nuit à très faible puissance d'entraînement. Le lendemain matin, on obtient un mélange d’une qualité extrêmement précise. Dans la pratique, un seul échantillon suffit alors pour déterminer de manière fiable la teneur en matières premières de l’ensemble du lot. Il n’est pas rare que l’investissement dans un silo mélangeur Gyraton® soit amorti en peu de temps : d’une part grâce à la connaissance précise de la teneur en matières premières et, d’autre part, grâce à l’homogénéité du produit de départ au début de la concentration.
Essais avec des produits réels à l'échelle semi-industrielle
Le centre technique amixon® permet de réaliser des essais technologiques à l'échelle semi-industrielle. La gamme d'applications s'étend du mélange, de l'agglomération, du mouillage et de l'enrobage au séchage sous vide, en passant par les synthèses chimiques. Plus de trente mélangeurs d'essai sont disponibles au siège social de Paderborn. De nombreuses autres machines d'essai amixon® sont également disponibles dans les centres techniques au Japon, en Chine, en Corée, en Inde, en Thaïlande et aux États-Unis.
Le centre technique amixon® permet de réaliser des essais technologiques à l'échelle semi-industrielle. La gamme d'applications s'étend du mélange, de l'agglomération, du mouillage et de l'enrobage au séchage sous vide, en passant par les synthèses chimiques. Plus de trente mélangeurs d'essai sont disponibles au siège social de Paderborn. De nombreuses autres machines d'essai amixon® sont également disponibles dans les centres techniques au Japon, en Chine, en Corée, en Inde, en Thaïlande et aux États-Unis.
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