Quali sistemi di miscelazione sono consigliati per polveri ceramiche con grandi differenze di densità e granulometria?
Per le polveri ceramiche con grandi differenze di densità e granulometria sono necessari sistemi di miscelazione che generino un rimescolamento tridimensionale intenso e allo stesso tempo limitino la segregazione durante la miscelazione, lo scarico e il successivo trasporto. Le particelle fini e grossolane, così come quelle leggere e pesanti, possono separarsi nuovamente per percolazione, vibrazione o movimenti di caduta. Per questo non è determinante solo il tipo di miscelatore, ma anche l'intera conduzione del processo, compresi dosaggio, tempo di miscelazione, scarico e tecnica di trasporto.
Per miscele a secco impegnative i miscelatori intensivi con recipiente di miscelazione rotante e utensile di miscelazione ad azionamento separato sono spesso particolarmente adatti. Combinano un rimescolamento su ampia scala con un'azione di taglio regolabile in modo mirato. Ciò consente di distribuire additivi fini e, se necessario, di disgregare gli agglomerati presenti. Sistemi di questo tipo sono adatti in particolare a miscele di materie prime ceramiche con grandi differenze di densità, piccole quantità aggiunte o una marcata tendenza all'agglomerazione. I miscelatori intensivi possono essere impiegati anche per miscelare e granulare in un'unica fase di processo.
I miscelatori verticali a uno e a due alberi sono un'alternativa quando si desidera unire un'elevata qualità di miscelazione a un trattamento del prodotto relativamente delicato. Generano un flusso di materiale tridimensionale e sono adatti a masse da pressatura, granulati essiccati a spruzzo nonché miscele con ausiliari di sinterizzazione, pigmenti o additivi funzionali. La geometria dell'utensile di miscelazione, la velocità di rotazione e il tempo di miscelazione devono essere scelti in modo da raggiungere l'omogeneità desiderata senza distruggere inutilmente granulati sensibili.
Anche i miscelatori a vomere e a pale possono essere utili per lotti da medi a grandi. Generano un movimento intenso del letto di prodotto e possono essere dotati di chopper inseribili separatamente per la disagglomerazione. Per le polveri ceramiche abrasive è importante un'esecuzione resistente all'usura delle superfici a contatto con il prodotto. Gli utensili intensivi dovrebbero essere impiegati solo con l'intensità e per la durata richieste dalla ricetta.
I miscelatori a coclea conica sono particolarmente adatti a granulati ceramici essiccati a spruzzo o sensibili alla rottura. Lavorano con una sollecitazione meccanica minore e possono consentire una buona omogeneizzazione. In presenza di differenze di densità estreme o di additivi molto fini e con forte tendenza all'agglomerazione, tuttavia, la loro azione di dispersione può non essere sufficiente. In tal caso è preferibile una fase di disagglomerazione a monte o un principio di miscelazione più intensivo.
I miscelatori planetari sono adatti soprattutto a barbottine ceramiche, paste, sospensioni ad alto contenuto di solidi e masse per CIM. Consentono una miscelazione controllata di sistemi ad alta viscosità con leganti, disperdenti e solidi ceramici. Per le pure miscele di polveri a secco, invece, di norma non sono la prima scelta.
I miscelatori a moto libero, a tamburo e a V lavorano in modo molto delicato e causano solo un'abrasione contenuta. In presenza di grandi differenze di densità, granulometria o forma delle particelle, tuttavia, vanno valutati con attenzione. Il movimento dominato dalla gravità può sì omogeneizzare, ma anche favorire la segregazione. Sono quindi più adatti a lotti più piccoli e a miscele con proprietà particellari simili.
Per le ricette particolarmente critiche, la miscelazione a umido seguita da essiccazione a spruzzo è spesso la soluzione più robusta. I componenti vengono prima distribuiti in modo omogeneo in una sospensione. Successivamente, tramite essiccazione a spruzzo, si ottiene un granulato di pressatura definito e ben scorrevole. Questo procedimento viene impiegato per sospensioni ceramiche e metalliche e consente la produzione di granulati di pressatura con proprietà regolabili in modo mirato.
L'ordine di aggiunta, la durata di miscelazione e la gestione dell'umidità sono decisivi. Gli additivi fini dovrebbero essere dosati in modo da poter essere distribuiti in sicurezza. Tempi di miscelazione troppo lunghi possono a loro volta favorire la segregazione o l'abrasione. Per le polveri abrasive, materiali e superfici devono essere scelti in modo da limitare l'usura e l'ingresso di particelle estranee. L'omogeneità dovrebbe essere verificata con un campionamento rappresentativo e un'analitica specifica per il prodotto.
Per le polveri ceramiche a secco con forti differenze di densità e granulometria, i miscelatori intensivi o i miscelatori verticali ad alte prestazioni sono generalmente la prima scelta. Se la ricetta è particolarmente critica o richiede la massima uniformità di distribuzione, la miscelazione a umido seguita da essiccazione a spruzzo offre spesso il percorso di processo più affidabile.
Così amixon® gestisce grandi differenze di densità e granulometria nella miscelazione
amixon® favorisce l'omogeneizzazione di materie prime ceramiche con grandi differenze di densità apparente, granulometria e comportamento di scorrimento. Al centro c'è un movimento del prodotto controllato e tridimensionale. Consente una distribuzione uniforme dei componenti e limita la tendenza alla segregazione prima delle fasi di processo successive.
L'utensile elicoidale SinConvex® trasporta il prodotto verso l'alto nella zona periferica del recipiente. Al centro esso rifluisce verso il basso per gravità. Questo rimescolamento continuo lavora con una frequenza di rotazione bassa ed è adatto a densità apparenti, granulometrie e proprietà di scorrimento diverse. SinConvex® e SinConcave® possono inoltre favorire uno svuotamento residuo molto buono e facilitare la pulizia.
Per i lotti di grandi dimensioni amixon® offre il silo miscelatore Gyraton®. Unisce miscelazione, accumulo e scarico in un unico apparecchio. L'utensile di miscelazione elicoidale verticale ruota e allo stesso tempo si muove in modo orbitale lungo la parete della camera di miscelazione. In questo modo vengono raggiunte in modo mirato ampie zone della camera di miscelazione. I sili miscelatori Gyraton® sono progettati per grandi quantità di solidi sfusi a scorrimento libero e possono omogeneizzare – a seconda dell'esecuzione e del prodotto – lotti fino a circa 100 m³.
Il basso apporto di energia del silo miscelatore Gyraton® è particolarmente vantaggioso per granulati sensibili, masse da pressatura essiccate a spruzzo e materie prime abrasive. Anche con lotti di grandi dimensioni si può ottenere un'omogeneizzazione delicata. Per le filiere di processo ceramiche ciò è rilevante, perché una miscela di partenza il più possibile uniforme favorisce la riproducibilità delle fasi successive come granulazione, pressatura, sinterizzazione o rivestimento.
Con le polveri ceramiche abrasive amixon® può realizzare la camera di miscelazione e gli utensili di miscelazione con una protezione dall'usura specifica per il prodotto. I rivestimenti ceramici ossidici possono ridurre sensibilmente l'abrasione metallica sulle superfici a contatto con il prodotto. La scelta del materiale idoneo dipende dall'abrasività, dai requisiti di purezza, dalla granulometria e dalla contaminazione ammissibile nel prodotto finale.
La progettazione finale viene verificata nel centro prove amixon® con le materie prime originali. Lì è possibile valutare in condizioni realistiche la qualità di miscelazione, il tempo di miscelazione, la delicatezza sulle particelle, lo svuotamento residuo, il comportamento all'abrasione e la riproducibilità. Per le fasi di processo termiche e reattive sono inoltre disponibili reattori ad alta temperatura ed essiccatori-miscelatori sottovuoto. Consentono prove con prodotti originali a temperature fino a 350 °C, sotto vuoto o a pressioni fino a 25 bar. Si crea così una base solida per una filiera di processo robusta – dall'omogeneizzazione delle materie prime fino alla lavorazione successiva riproducibile.