Miscelatore a silo Gyraton® per l'estrazione, la lavorazione e la raffinazione delle terre rare
I materiali di partenza omogeneizzati sono la chiave per finestre di processo stabili e strettamente controllate nella lavorazione dei materiali sfusi. Il miscelatore a silo Gyraton® di amixon® funge contemporaneamente da miscelatore di precisione, fase tampone e silo di stoccaggio tra le fasi del processo. Assicura, su tutto il volume del lotto, un contenuto omogeneo di materiale, una distribuzione granulometrica ristretta e proprietà reologiche di scorrimento regolate in modo mirato.
L'omogeneità delle masse così ottenuta consente di eseguire lisciviazione acida, precipitazione, filtrazione, flocculazione, sedimentazione, essiccazione e calcinazione in finestre operative strettamente definite. Ciò aumenta la resa, la qualità del prodotto e la produttività dell'impianto, mentre l'impiego specifico di reagenti ed energia diminuisce notevolmente
Il neodimio è un materiale chiave per i magneti permanenti ad alte prestazioni nei settori dell'energia eolica e della mobilità elettrica. Il praseodimio viene utilizzato come additivo per leghe e vetri. Il disprosio funge da dopante per magneti di trazione resistenti alle alte temperature. Il terbio è un importante componente fosforescente nei display. L'europio è un attivatore nei fosfori per schermi. L'ittrio è un materiale di supporto per ceramiche ad alte prestazioni e materiali per laser.
Perché l'omogeneizzazione è fondamentale nelle catene di processo lunghe
I materiali di partenza non omogenei (polvere di minerale, materiali sfusi, emulsioni, soluzioni, sospensioni) generano risultati di processo instabili. La regolazione continua dei parametri di processo peggiora il bilancio di massa e aumenta il fabbisogno energetico. Un'omogeneizzazione intermedia definita stabilizza i processi. Il miscelatore per silos Gyraton® funziona a scelta in modo continuo o a lotti e fornisce lotti omogenei fino a 100 m³.
Più i materiali di partenza (polveri, materiali sfusi o sospensioni) sono omogenei prima di ogni fase del processo, maggiore è la resa. Un esempio è il trattamento del minerale di terre rare neodimio:
- Il minerale grezzo viene frantumato in polveri in frantoi e mulini per liberare i minerali di valore.
- Classificazione in base alla dimensione delle particelle.
- Separazione in base alla densità delle particelle.
- Trattamento della sospensione (slurry). Il contenuto di solidi e la reologia vengono adattati all'idrometallurgia.
- Lisciviazione acida dei minerali.
- Omogeneizzazione intermedia della soluzione/sospensione nel miscelatore a silo Gyraton®.
- Precipitazione chimica, cristallizzazione, sedimentazione e flocculazione.
- Omogeneizzazione intermedia, facoltativa.
- Filtrazione/lavaggio del panello solido contenente terre rare.
- Essiccazione e omogeneizzazione nell'essiccatore-miscelatore sottovuoto.
- Calcinazione in ossido di neodimio.
- Macinazione finissima e ulteriori processi di separazione.
- Miscelazione come fase preliminare per la lega meccanica.
I materiali di partenza non omogenei (polvere di minerale, materiali sfusi, emulsioni, soluzioni, sospensioni) generano risultati di processo instabili. La regolazione continua dei parametri di processo peggiora il bilancio di massa e aumenta il fabbisogno energetico. Un'omogeneizzazione intermedia definita stabilizza i processi. Il miscelatore per silos Gyraton® funziona a scelta in modo continuo o a lotti e fornisce lotti omogenei fino a 100 m³.
Più i materiali di partenza (polveri, materiali sfusi o sospensioni) sono omogenei prima di ogni fase del processo, maggiore è la resa. Un esempio è il trattamento del minerale di terre rare neodimio:
- Il minerale grezzo viene frantumato in polveri in frantoi e mulini per liberare i minerali di valore.
- Classificazione in base alla dimensione delle particelle.
- Separazione in base alla densità delle particelle.
- Trattamento della sospensione (slurry). Il contenuto di solidi e la reologia vengono adattati all'idrometallurgia.
- Lisciviazione acida dei minerali.
- Omogeneizzazione intermedia della soluzione/sospensione nel miscelatore a silo Gyraton®.
- Precipitazione chimica, cristallizzazione, sedimentazione e flocculazione.
- Omogeneizzazione intermedia, facoltativa.
- Filtrazione/lavaggio del panello solido contenente terre rare.
- Essiccazione e omogeneizzazione nell'essiccatore-miscelatore sottovuoto.
- Calcinazione in ossido di neodimio.
- Macinazione finissima e ulteriori processi di separazione.
- Miscelazione come fase preliminare per la lega meccanica.
Come si ottengono qualità di miscelazione ideali con una potenza motrice minima?
Il principio costruttivo del miscelatore per silos Gyraton® si basa sull'utilizzo di un silo. I materiali vengono immagazzinati e prelevati al suo interno in base alle necessità. Il tempo di permanenza relativamente lungo viene sfruttato in modo ottimale per la miscelazione. Ciò avviene a una frequenza di rotazione estremamente bassa. In questo modo, l'organo di miscelazione richiede solo dal 10 al 20% della potenza motrice di un normale miscelatore di precisione. Il motivo è che si sovrappongono due movimenti: la rotazione dell'elica di miscelazione attorno al proprio asse e il movimento di precessione dell'albero elicoidale montato su giunto cardanico. Il fondo del silo cilindrico è realizzato come una conca sferica piatta.
L'elica di miscelazione trasporta il prodotto verso l'alto a spirale, mentre la forza di gravità lo riporta verso il basso. Questo principio di miscelazione è efficace già a livelli di riempimento a partire dal 3% circa e produce qualità di miscelazione ideali. Anche con un rapporto di 1 a 100.000, prove di miscelazione ripetute mostrano un coefficiente di variazione della qualità di miscelazione inferiore al 5%. Il processo di miscelazione si svolge senza spazi morti ed è indipendente dalle proprietà di scorrimento dei materiali miscelati.
Il principio costruttivo del miscelatore per silos Gyraton® si basa sull'utilizzo di un silo. I materiali vengono immagazzinati e prelevati al suo interno in base alle necessità. Il tempo di permanenza relativamente lungo viene sfruttato in modo ottimale per la miscelazione. Ciò avviene a una frequenza di rotazione estremamente bassa. In questo modo, l'organo di miscelazione richiede solo dal 10 al 20% della potenza motrice di un normale miscelatore di precisione. Il motivo è che si sovrappongono due movimenti: la rotazione dell'elica di miscelazione attorno al proprio asse e il movimento di precessione dell'albero elicoidale montato su giunto cardanico. Il fondo del silo cilindrico è realizzato come una conca sferica piatta.
L'elica di miscelazione trasporta il prodotto verso l'alto a spirale, mentre la forza di gravità lo riporta verso il basso. Questo principio di miscelazione è efficace già a livelli di riempimento a partire dal 3% circa e produce qualità di miscelazione ideali. Anche con un rapporto di 1 a 100.000, prove di miscelazione ripetute mostrano un coefficiente di variazione della qualità di miscelazione inferiore al 5%. Il processo di miscelazione si svolge senza spazi morti ed è indipendente dalle proprietà di scorrimento dei materiali miscelati.
Come viene verificata la qualità della miscelazione?
Come impianto di riferimento viene utilizzato un miscelatore a silo Gyraton®. Esso viene riempito con 3 m³ di un prodotto da miscelare secco e polverulento con un'ampia distribuzione granulometrica (x_v = 40–1000 µm). Il carico è di 1500 kg. Infine vengono aggiunti 15 g di una polvere colorante finemente dispersa (x_v = 10–100 µm, densità apparente circa 0,25 kg/dm³). Successivamente ha inizio il processo di miscelazione.
Dopo un numero definito di giri, il processo di miscelazione viene interrotto. In dieci diverse posizioni all'interno della camera di miscelazione vengono prelevati campioni di circa 30 g ciascuno. Per l'analisi ne vengono utilizzati esattamente 15 g. Il grafico a fianco mostra l'andamento del coefficiente di variazione della qualità di miscelazione.
È evidente che la qualità della miscelazione si evolve in modo molto simile indipendentemente dalla frequenza di rotazione dell'utensile di miscelazione. È proprio questo che qualifica il miscelatore per silos Gyraton® come miscelatore di precisione economico per compiti impegnativi e grandi masse di prodotto.
Come impianto di riferimento viene utilizzato un miscelatore a silo Gyraton®. Esso viene riempito con 3 m³ di un prodotto da miscelare secco e polverulento con un'ampia distribuzione granulometrica (x_v = 40–1000 µm). Il carico è di 1500 kg. Infine vengono aggiunti 15 g di una polvere colorante finemente dispersa (x_v = 10–100 µm, densità apparente circa 0,25 kg/dm³). Successivamente ha inizio il processo di miscelazione.
Dopo un numero definito di giri, il processo di miscelazione viene interrotto. In dieci diverse posizioni all'interno della camera di miscelazione vengono prelevati campioni di circa 30 g ciascuno. Per l'analisi ne vengono utilizzati esattamente 15 g. Il grafico a fianco mostra l'andamento del coefficiente di variazione della qualità di miscelazione.
È evidente che la qualità della miscelazione si evolve in modo molto simile indipendentemente dalla frequenza di rotazione dell'utensile di miscelazione. È proprio questo che qualifica il miscelatore per silos Gyraton® come miscelatore di precisione economico per compiti impegnativi e grandi masse di prodotto.
A breve sarà disponibile un altro silo miscelatore Gyraton con un volume lordo di 13 m³ per l'esecuzione di test
L'analisi di Laplace quantifica questi effetti di livellamento e descrive il silo miscelatore Gyraton® come un filtro passa-basso dinamico per le fluttuazioni di dosaggio: in questo modo è possibile ricavare direttamente dalle curve di qualità della miscelazione misurate le costanti di tempo, il grado di smorzamento e gli errori di dosaggio ammissibili.
Nel nostro centro tecnico misceliamo/trattiamo i vostri prodotti originali in lotti fino a 10 m³. I parametri così determinati possono essere applicati in modo affidabile a miscelatori a silo con un volume superiore a 100 m³.
Il silo di miscelazione Gyraton® può essere utilizzato anche in funzionamento continuo. In questo caso, svolge sia la funzione di accumulo che quella di omogeneizzazione. Con l'aumentare del grado di riempimento, le fluttuazioni di qualità vengono sempre più attenuate. Lo scarico avviene sotto forma di flusso omogeneo di prodotto e alimenta in modo continuo le fasi di processo a valle. Durante il funzionamento di prova è possibile dimostrare che il miscelatore a silo Gyraton® attenua notevolmente gli errori di dosaggio.
L'analisi di Laplace quantifica questi effetti di livellamento e descrive il silo miscelatore Gyraton® come un filtro passa-basso dinamico per le fluttuazioni di dosaggio: in questo modo è possibile ricavare direttamente dalle curve di qualità della miscelazione misurate le costanti di tempo, il grado di smorzamento e gli errori di dosaggio ammissibili.
Nel nostro centro tecnico misceliamo/trattiamo i vostri prodotti originali in lotti fino a 10 m³. I parametri così determinati possono essere applicati in modo affidabile a miscelatori a silo con un volume superiore a 100 m³.
Il silo di miscelazione Gyraton® può essere utilizzato anche in funzionamento continuo. In questo caso, svolge sia la funzione di accumulo che quella di omogeneizzazione. Con l'aumentare del grado di riempimento, le fluttuazioni di qualità vengono sempre più attenuate. Lo scarico avviene sotto forma di flusso omogeneo di prodotto e alimenta in modo continuo le fasi di processo a valle. Durante il funzionamento di prova è possibile dimostrare che il miscelatore a silo Gyraton® attenua notevolmente gli errori di dosaggio.
Dimensione del lotto, tempo di miscelazione e potenza motrice richiesta
Il miscelatore per silos Gyraton® si contraddistingue per un’elevata flessibilità dal punto di vista tecnologico: «Siete voi a stabilire la dimensione del lotto e il tempo di miscelazione a disposizione. Da questi dati si ricava la potenza motrice richiesta». Questo miscelatore di precisione garantisce un’eccellente omogeneità del materiale sfuso anche a velocità molto basse. Questo spiega il fabbisogno di potenza particolarmente ridotto.
In questa tabella di dimensionamento vengono citati a titolo esemplificativo il carbonato di calcio e la polvere di caolino allo stato secco. La loro densità apparente è di circa 1 kg/dm³. Il fabbisogno di potenza effettivamente richiesto varia e dipende dalla densità apparente, dalle proprietà di scorrimento, dal contenuto di umidità, nonché dalla dimensione delle particelle e dalla distribuzione granulometrica.
Il team amixon® sarà lieto di determinare i dati di progettazione esatti per le vostre esigenze. Per i test dovremmo disporre di almeno 3 m³ del vostro materiale da miscelare. Nel corso di questa valutazione potremo anche dimostrarvi l'effetto di miscelazione nella pratica.
Il miscelatore per silos Gyraton® si contraddistingue per un’elevata flessibilità dal punto di vista tecnologico: «Siete voi a stabilire la dimensione del lotto e il tempo di miscelazione a disposizione. Da questi dati si ricava la potenza motrice richiesta». Questo miscelatore di precisione garantisce un’eccellente omogeneità del materiale sfuso anche a velocità molto basse. Questo spiega il fabbisogno di potenza particolarmente ridotto.
In questa tabella di dimensionamento vengono citati a titolo esemplificativo il carbonato di calcio e la polvere di caolino allo stato secco. La loro densità apparente è di circa 1 kg/dm³. Il fabbisogno di potenza effettivamente richiesto varia e dipende dalla densità apparente, dalle proprietà di scorrimento, dal contenuto di umidità, nonché dalla dimensione delle particelle e dalla distribuzione granulometrica.
Il team amixon® sarà lieto di determinare i dati di progettazione esatti per le vostre esigenze. Per i test dovremmo disporre di almeno 3 m³ del vostro materiale da miscelare. Nel corso di questa valutazione potremo anche dimostrarvi l'effetto di miscelazione nella pratica.
Le dimensioni di trasporto di un miscelatore a silo Gyraton® da 100 m³ consentono il trasporto su strada già completamente assemblato
Supponiamo che riceviate 50 m³ di un prodotto macinato a fine grana a base di terre rare. Le percentuali dei materiali preziosi neodimio, praseodimio, cobalto e terbio sono distribuite in modo non omogeneo al suo interno. Un singolo lotto da 50 m³ di tale materiale macinato può rappresentare – a seconda dei tenori di Nd, Pr, Co e Tb – un valore commerciale nell'ordine di sette cifre in euro.
Nel caso in esame, il lotto viene versato in un miscelatore a silo Gyraton® e omogeneizzato durante la notte a una potenza di azionamento molto bassa. La mattina seguente si ottiene una qualità di miscelazione estremamente precisa. In pratica è quindi sufficiente un unico campione per determinare in modo affidabile il contenuto di materiali di valore dell’intero lotto. Non è raro che l’investimento in un silo di miscelazione Gyraton® si ammortizzi in breve tempo: in primo luogo grazie alla conoscenza precisa del contenuto di materiali di valore e, in secondo luogo, grazie all’omogeneità del prodotto di partenza all’inizio della concentrazione.
Supponiamo che riceviate 50 m³ di un prodotto macinato a fine grana a base di terre rare. Le percentuali dei materiali preziosi neodimio, praseodimio, cobalto e terbio sono distribuite in modo non omogeneo al suo interno. Un singolo lotto da 50 m³ di tale materiale macinato può rappresentare – a seconda dei tenori di Nd, Pr, Co e Tb – un valore commerciale nell'ordine di sette cifre in euro.
Nel caso in esame, il lotto viene versato in un miscelatore a silo Gyraton® e omogeneizzato durante la notte a una potenza di azionamento molto bassa. La mattina seguente si ottiene una qualità di miscelazione estremamente precisa. In pratica è quindi sufficiente un unico campione per determinare in modo affidabile il contenuto di materiali di valore dell’intero lotto. Non è raro che l’investimento in un silo di miscelazione Gyraton® si ammortizzi in breve tempo: in primo luogo grazie alla conoscenza precisa del contenuto di materiali di valore e, in secondo luogo, grazie all’omogeneità del prodotto di partenza all’inizio della concentrazione.
Prove con prodotti originali su scala semitechnica
Il centro tecnico amixon® consente di effettuare prove di processo su scala semitechnica. La gamma di applicazioni spazia dalla miscelazione, agglomerazione, bagnatura e rivestimento, passando per l'essiccazione sotto vuoto, fino alle sintesi chimiche. Nella sede centrale di Paderborn sono disponibili più di trenta miscelatori di prova. Inoltre, sono disponibili molte altre macchine di prova amixon® nei centri tecnici in Giappone, Cina, Corea, India, Thailandia e Stati Uniti.
Il centro tecnico amixon® consente di effettuare prove di processo su scala semitechnica. La gamma di applicazioni spazia dalla miscelazione, agglomerazione, bagnatura e rivestimento, passando per l'essiccazione sotto vuoto, fino alle sintesi chimiche. Nella sede centrale di Paderborn sono disponibili più di trenta miscelatori di prova. Inoltre, sono disponibili molte altre macchine di prova amixon® nei centri tecnici in Giappone, Cina, Corea, India, Thailandia e Stati Uniti.
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