희토류 광물 채굴, 선광 및 정제용 Gyraton 사일로 믹서
균일하게 조제된 원료는 벌크 재료 선광 공정에서 안정적이고 엄격하게 제어되는 공정 범위를 확보하는 핵심 요소입니다. amixon®의 Gyraton® 사일로 믹서는 공정 단계 사이에서 정밀 믹서, 버퍼 단계 및 저장 사일로 역할을 동시에 수행합니다. 이 장비는 전체 배치 용량에 걸쳐 균일한 원료 함량, 좁은 입도 분포 및 목표에 맞춰 설정된 유변학적 유동 특성을 보장합니다.
이러한 방식으로 달성된 원료의 균질성은 산 침출, 침전, 여과, 응집, 침전, 건조 및 소성 공정을 엄격하게 정의된 운영 범위 내에서 수행할 수 있게 합니다. 이를 통해 수율, 제품 품질 및 설비 처리량이 증가하는 동시에 시약 및 에너지의 특정 사용량은 현저히 감소합니다.
네오디뮴은 풍력 발전 및 전기 자동차 산업에서 고성능 영구 자석을 만드는 핵심 소재입니다. 프라세오디뮴은 합금 및 유리 첨가제로 사용됩니다. 디스프로슘은 온도 안정성이 뛰어난 견인 자석의 도핑 물질로 사용됩니다. 테르븀은 디스플레이의 중요한 형광체 성분입니다. 유로퓸은 디스플레이용 형광체의 활성화제입니다. 이트륨은 고성능 세라믹 및 레이저 소재의 기판 재료입니다.
긴 공정 라인에서 균질화가 중요한 이유
균질하지 않은 원료(광석 분말, 벌크 재료, 유화액, 용액, 현탁액)는 불안정한 공정 결과를 초래합니다. 공정 매개변수를 지속적으로 조정하면 물질 수지가 악화되고 에너지 소비가 증가합니다. 정의된 중간 균질화 공정은 공정을 안정화시킵니다. Gyraton® 실로 믹서는 연속 또는 배치 방식으로 작동하며, 최대 100m³의 균질한 배치를 제공합니다.
각 공정 단계 전에 원료(분말, 벌크 재료 또는 현탁액)가 균일할수록 수율이 높아집니다. 이에 대한 예로 희토류 광석인 네오디뮴의 선광 공정을 들 수 있습니다:
- 원광은 분쇄기와 분쇄기에서 분말 형태로 분쇄되어 가치 있는 광물을 노출시킵니다.
- 입자 크기에 따른 선별.
- 입자 밀도에 따른 분리.
- 현탁액(슬러리)의 처리. 고형분 함량과 유변학적 특성은 수력 야금 공정에 맞춰 조정됩니다.
- 광물의 산 침출.
- Gyraton® 실로 믹서에서 용액/현탁액의 중간 균질화.
- 화학적 침전, 결정화, 침전 및 응집.
- 중간 균질화(선택 사항).
- 희토류가 함유된 고체 케이크의 여과/세척.
- 진공 혼합 건조기에서의 건조 및 균질화.
- 네오디뮴 산화물로 소성.
- 초미세 분쇄 및 추가 분리 공정.
- 기계적 합금을 위한 전처리 단계로서의 혼합.
균질하지 않은 원료(광석 분말, 벌크 재료, 유화액, 용액, 현탁액)는 불안정한 공정 결과를 초래합니다. 공정 매개변수를 지속적으로 조정하면 물질 수지가 악화되고 에너지 소비가 증가합니다. 정의된 중간 균질화 공정은 공정을 안정화시킵니다. Gyraton® 실로 믹서는 연속 또는 배치 방식으로 작동하며, 최대 100m³의 균질한 배치를 제공합니다.
각 공정 단계 전에 원료(분말, 벌크 재료 또는 현탁액)가 균일할수록 수율이 높아집니다. 이에 대한 예로 희토류 광석인 네오디뮴의 선광 공정을 들 수 있습니다:
- 원광은 분쇄기와 분쇄기에서 분말 형태로 분쇄되어 가치 있는 광물을 노출시킵니다.
- 입자 크기에 따른 선별.
- 입자 밀도에 따른 분리.
- 현탁액(슬러리)의 처리. 고형분 함량과 유변학적 특성은 수력 야금 공정에 맞춰 조정됩니다.
- 광물의 산 침출.
- Gyraton® 실로 믹서에서 용액/현탁액의 중간 균질화.
- 화학적 침전, 결정화, 침전 및 응집.
- 중간 균질화(선택 사항).
- 희토류가 함유된 고체 케이크의 여과/세척.
- 진공 혼합 건조기에서의 건조 및 균질화.
- 네오디뮴 산화물로 소성.
- 초미세 분쇄 및 추가 분리 공정.
- 기계적 합금을 위한 전처리 단계로서의 혼합.
Wie erzielt man mit minimaler Antriebsleistung ideale Mischgüten?
Das Konstruktionsprinzip des Gyraton®-Silomischers basiert auf der Nutzung eines Silos. Güter werden darin bedarfsabhängig eingelagert und ausgetragen. Die relativ lange Verweilzeit wird konsequent zum Mischen genutzt. Dies erfolgt bei extrem niedriger Drehfrequenz. Dabei benötigt das Mischorgan nur 10 bis 20 Prozent der Antriebsleistung eines üblichen Präzisionsmischers. Grund dafür ist, dass zwei Bewegungen überlagert werden: die Rotation der Mischhelix um die eigene Achse sowie die Präzessionsbewegung der kardanisch gelagerten Helixwelle. Der Boden des zylindrischen Silos ist als flache Kugelschale ausgeführt.
Die Mischwendel fördert das Produkt wendelartig aufwärts, während die Schwerkraft es nach unten zurückführt. Dieses Mischprinzip wirkt bereits bei Füllgraden ab ca. 3 % und erzeugt ideale Mischgüten. Selbst bei einem Verhältnis von 1 zu 100.000 zeigen wiederholte Mischversuche einen Variationskoeffizienten der Mischgüte von unter 5 %. Der Mischprozess verläuft totraumfrei und ist unabhängig von den Fließeigenschaften der Mischgüter.
Das Konstruktionsprinzip des Gyraton®-Silomischers basiert auf der Nutzung eines Silos. Güter werden darin bedarfsabhängig eingelagert und ausgetragen. Die relativ lange Verweilzeit wird konsequent zum Mischen genutzt. Dies erfolgt bei extrem niedriger Drehfrequenz. Dabei benötigt das Mischorgan nur 10 bis 20 Prozent der Antriebsleistung eines üblichen Präzisionsmischers. Grund dafür ist, dass zwei Bewegungen überlagert werden: die Rotation der Mischhelix um die eigene Achse sowie die Präzessionsbewegung der kardanisch gelagerten Helixwelle. Der Boden des zylindrischen Silos ist als flache Kugelschale ausgeführt.
Die Mischwendel fördert das Produkt wendelartig aufwärts, während die Schwerkraft es nach unten zurückführt. Dieses Mischprinzip wirkt bereits bei Füllgraden ab ca. 3 % und erzeugt ideale Mischgüten. Selbst bei einem Verhältnis von 1 zu 100.000 zeigen wiederholte Mischversuche einen Variationskoeffizienten der Mischgüte von unter 5 %. Der Mischprozess verläuft totraumfrei und ist unabhängig von den Fließeigenschaften der Mischgüter.
Wie wird die Mischgüte nachgewiesen?
Als Referenzanlage dient ein Gyraton®-Test-Silomischer. Er ist mit 3 m³ eines trockenen, pulvrigen Mischgutes mit breiter Partikelgrößenverteilung (x_v = 40–1000 µm) befüllt. Die Charge beträgt 1500 kg. Zum Schluss werden 15 g eines feindispersen Farbstoffpulvers (x_v = 10–100 µm, Schüttdichte ca. 0,25 kg/dm³) zudosiert. Anschließend beginnt der Mischprozess.
Nach einer definierten Anzahl von Umdrehungen wird der Mischprozess gestoppt. An zehn verschiedenen Positionen im Mischraum werden Proben von jeweils etwa 30 g entnommen. Für die Analyse werden daraus exakt 15 g verwendet. Die nebenstehende Grafik zeigt den Verlauf des Variationskoeffizienten der Mischgüte.
Auffällig ist, dass sich die Mischgüte unabhängig von der Drehfrequenz des Mischwerkzeugs sehr ähnlich entwickelt. Genau das qualifiziert den Gyraton®-Silomischer als preiswerten Präzisionsmischer für anspruchsvolle Aufgaben und große Produktmassen.
Als Referenzanlage dient ein Gyraton®-Test-Silomischer. Er ist mit 3 m³ eines trockenen, pulvrigen Mischgutes mit breiter Partikelgrößenverteilung (x_v = 40–1000 µm) befüllt. Die Charge beträgt 1500 kg. Zum Schluss werden 15 g eines feindispersen Farbstoffpulvers (x_v = 10–100 µm, Schüttdichte ca. 0,25 kg/dm³) zudosiert. Anschließend beginnt der Mischprozess.
Nach einer definierten Anzahl von Umdrehungen wird der Mischprozess gestoppt. An zehn verschiedenen Positionen im Mischraum werden Proben von jeweils etwa 30 g entnommen. Für die Analyse werden daraus exakt 15 g verwendet. Die nebenstehende Grafik zeigt den Verlauf des Variationskoeffizienten der Mischgüte.
Auffällig ist, dass sich die Mischgüte unabhängig von der Drehfrequenz des Mischwerkzeugs sehr ähnlich entwickelt. Genau das qualifiziert den Gyraton®-Silomischer als preiswerten Präzisionsmischer für anspruchsvolle Aufgaben und große Produktmassen.
In Kürze wird ein weiterer Gyraton-Mischsilo mit einem Brutto-Volumen von 13 m³ für Tests bereitstehen
Die Laplace‑Analyse quantifiziert diese Glättungseffekte und beschreibt den Gyraton®‑Mischsilo als dynamischen Tiefpassfilter für Dosierschwankungen: So lassen sich Zeitkonstanten, Dämpfungsgrad und zulässige Dosierfehler direkt aus den gemessenen Mischgüte‑Verläufen ableiten.
Im Technikum mischen/ behandeln wir Ihre Originalprodukte in Chargengrößen bis zu 10 m³. Die so ermittelten Kennwerte lassen sich belastbar auf Silomischer mit einem Volumen von über 100 m³ übertragen.
Der Gyraton®-Mischsilo kann auch im kontinuierlichen Betrieb genutzt werden. In diesem Fall übernimmt er sowohl die Pufferung als auch die Homogenisierung. Mit steigendem Füllgrad werden Qualitätsschwankungen immer besser gedämpft. Der Austrag erfolgt als homogener Produktstrom und versorgt die nachgeschalteten Prozessstufen kontinuierlich. Im Testbetrieb kann nachgewiesen werden, dass der Gyraton®-Silomischer Dosierfehler deutlich glättet.
Die Laplace‑Analyse quantifiziert diese Glättungseffekte und beschreibt den Gyraton®‑Mischsilo als dynamischen Tiefpassfilter für Dosierschwankungen: So lassen sich Zeitkonstanten, Dämpfungsgrad und zulässige Dosierfehler direkt aus den gemessenen Mischgüte‑Verläufen ableiten.
Im Technikum mischen/ behandeln wir Ihre Originalprodukte in Chargengrößen bis zu 10 m³. Die so ermittelten Kennwerte lassen sich belastbar auf Silomischer mit einem Volumen von über 100 m³ übertragen.
Der Gyraton®-Mischsilo kann auch im kontinuierlichen Betrieb genutzt werden. In diesem Fall übernimmt er sowohl die Pufferung als auch die Homogenisierung. Mit steigendem Füllgrad werden Qualitätsschwankungen immer besser gedämpft. Der Austrag erfolgt als homogener Produktstrom und versorgt die nachgeschalteten Prozessstufen kontinuierlich. Im Testbetrieb kann nachgewiesen werden, dass der Gyraton®-Silomischer Dosierfehler deutlich glättet.
Chargengröße, Mischzeit und erforderliche Antriebsleistung
Der Gyraton®‑Silomischer zeichnet sich durch eine hohe verfahrenstechnische Flexibilität aus: “Sie legen die Chargengröße und die verfügbare Mischzeit fest. Daraus ergibt sich die erforderliche Antriebsleistung”. Dieser Präzisionsmischer erzielt auch bei sehr niedrigen Drehzahlen eine ausgezeichnete Homogenität des Schüttguts. Das erklärt den besonders geringen Leistungsbedarf.
In dieser Auslegungstabelle werden beispielhaft die Stoffe Calciumcarbonat und Kaolinpulver im trockenen Zustand referenziert. Ihre Schüttdichte beträgt ungefähr 1 kg/dm³. Der tatsächlich erforderliche Leistungsbedarf variiert und ist abhängig von der Schüttdichte, den Fließeigenschaften, dem Feuchtegehalt sowie der Partikelgröße und ‑größenverteilung.
Gerne ermittelt das amixon®‑Team die exakten Auslegungsdaten für Ihren Bedarfsfall. Für die Tests sollten uns mindestens 3 m³ Ihres Mischgutes zur Verfügung stehen. Im Zuge dieser Evaluation können wir Ihnen die Mischwirkung auch praktisch demonstrieren.
Der Gyraton®‑Silomischer zeichnet sich durch eine hohe verfahrenstechnische Flexibilität aus: “Sie legen die Chargengröße und die verfügbare Mischzeit fest. Daraus ergibt sich die erforderliche Antriebsleistung”. Dieser Präzisionsmischer erzielt auch bei sehr niedrigen Drehzahlen eine ausgezeichnete Homogenität des Schüttguts. Das erklärt den besonders geringen Leistungsbedarf.
In dieser Auslegungstabelle werden beispielhaft die Stoffe Calciumcarbonat und Kaolinpulver im trockenen Zustand referenziert. Ihre Schüttdichte beträgt ungefähr 1 kg/dm³. Der tatsächlich erforderliche Leistungsbedarf variiert und ist abhängig von der Schüttdichte, den Fließeigenschaften, dem Feuchtegehalt sowie der Partikelgröße und ‑größenverteilung.
Gerne ermittelt das amixon®‑Team die exakten Auslegungsdaten für Ihren Bedarfsfall. Für die Tests sollten uns mindestens 3 m³ Ihres Mischgutes zur Verfügung stehen. Im Zuge dieser Evaluation können wir Ihnen die Mischwirkung auch praktisch demonstrieren.
Die Transportabmessungen eines Gyraton®‑Silomischers mit 100 m³ erlauben den Straßentransport im fertig montierten Zustand
Angenommen, Sie erhalten 50 m³ eines fein gemahlenen Seltene‑Erden‑Mahlguts. Die Anteile der Wertstoffe Neodym, Praseodym, Kobalt und Terbium sind darin inhomogen verteilt. Eine einzelne 50‑m³‑Charge eines solchen Mahlguts kann – abhängig von den Gehalten an Nd, Pr, Co und Tb – einen Warenwert im siebenstelligen Eurobereich darstellen.
Im vorliegenden Fall wird die Charge in einen Gyraton®‑Silomischer eingefüllt und über Nacht bei sehr geringer Antriebsleistung homogenisiert. Am nächsten Morgen liegt eine äußerst präzise Mischgüte vor. In der Praxis genügt dann eine einzige Probe, um den Wertstoffgehalt der Gesamtcharge zuverlässig zu bestimmen. Nicht selten amortisiert sich die Investition in einen Gyraton®‑Mischsilo in kurzer Zeit: erstens durch die präzise Kenntnis des Wertstoffgehalts und zweitens durch das homogene Edukt am Beginn der Aufkonzentration.
Angenommen, Sie erhalten 50 m³ eines fein gemahlenen Seltene‑Erden‑Mahlguts. Die Anteile der Wertstoffe Neodym, Praseodym, Kobalt und Terbium sind darin inhomogen verteilt. Eine einzelne 50‑m³‑Charge eines solchen Mahlguts kann – abhängig von den Gehalten an Nd, Pr, Co und Tb – einen Warenwert im siebenstelligen Eurobereich darstellen.
Im vorliegenden Fall wird die Charge in einen Gyraton®‑Silomischer eingefüllt und über Nacht bei sehr geringer Antriebsleistung homogenisiert. Am nächsten Morgen liegt eine äußerst präzise Mischgüte vor. In der Praxis genügt dann eine einzige Probe, um den Wertstoffgehalt der Gesamtcharge zuverlässig zu bestimmen. Nicht selten amortisiert sich die Investition in einen Gyraton®‑Mischsilo in kurzer Zeit: erstens durch die präzise Kenntnis des Wertstoffgehalts und zweitens durch das homogene Edukt am Beginn der Aufkonzentration.
Versuche mit Originalprodukten im semitechnischen Maßstab
Das amixon®‑Technikum ermöglicht verfahrenstechnische Versuche im semitechnischen Maßstab. Das Spektrum reicht dabei vom Mischen, Agglomerieren, Benetzen und Ummanteln über das Vakuumtrocknen bis hin zu chemischen Synthesen. Im Stammhaus in Paderborn stehen mehr als dreißig Testmischer bereit. Darüber hinaus sind viele weitere amixon®-Testmaschinen in den Technika in Japan, China, Korea, Indien, Thailand und den USA verfügbar.
Das amixon®‑Technikum ermöglicht verfahrenstechnische Versuche im semitechnischen Maßstab. Das Spektrum reicht dabei vom Mischen, Agglomerieren, Benetzen und Ummanteln über das Vakuumtrocknen bis hin zu chemischen Synthesen. Im Stammhaus in Paderborn stehen mehr als dreißig Testmischer bereit. Darüber hinaus sind viele weitere amixon®-Testmaschinen in den Technika in Japan, China, Korea, Indien, Thailand und den USA verfügbar.
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