Mieszalnik silosowy Gyraton do wydobycia, przetwarzania i rafinacji metali ziem rzadkich
Jednorodnie przygotowane surowce są kluczem do stabilnych i ściśle kontrolowanych parametrów procesu w przetwarzaniu materiałów sypkich. Mieszalnik silosowy Gyraton® firmy amixon® pełni jednocześnie funkcję mieszalnika precyzyjnego, etapu buforowego i silosu magazynowego pomiędzy etapami procesu. Zapewnia on jednorodną zawartość surowców, wąski rozkład wielkości ziaren oraz precyzyjnie ustawione właściwości reologiczne przepływu w całej objętości partii.
Uzyskana w ten sposób jednorodność mas umożliwia prowadzenie procesów ługowania kwasowego, strącania, filtracji, flokulacji, sedymentacji, suszenia i kalcynacji w ściśle określonych oknach operacyjnych. Dzięki temu wzrasta wydajność, jakość produktu i przepustowość instalacji, podczas gdy zużycie odczynników i energii znacznie spada.
Neodym jest kluczowym materiałem do produkcji magnesów stałych o wysokiej wydajności, stosowanych w energetyce wiatrowej i branży elektromobilności. Prazodym jest stosowany jako dodatek do stopów i szkła. Dysproz służy jako domieszka do magnesów trakcyjnych odpornych na wysokie temperatury. Terb jest ważnym składnikiem luminoforów w wyświetlaczach. Europ jest aktywatorem w fosforach stosowanych w ekranach. Itr jest materiałem nośnym dla ceramiki o wysokiej wydajności i materiałów laserowych.
Dlaczego homogenizacja ma kluczowe znaczenie w długich łańcuchach technologicznych
Niejednorodne surowce (mielona ruda, materiały sypkie, emulsje, roztwory, zawiesiny) powodują niestabilne wyniki procesów. Konieczność korygowania parametrów procesowych pogarsza bilans materiałowy i zwiększa zapotrzebowanie na energię. Zdefiniowana homogenizacja pośrednia stabilizuje procesy. Mieszalnik silosowy Gyraton® może pracować w trybie ciągłym lub wsadowym, dostarczając jednorodne partie o objętości do 100 m³.
Im bardziej jednorodne są surowce (proszki, materiały sypkie lub zawiesiny) przed każdym etapem procesu, tym wyższa jest wydajność. Przykładem tego jest przetwarzanie rudy metali ziem rzadkich – neodymu:
- Ruda surowa jest rozdrabniana w kruszarkach i młynach do postaci pyłu w celu uwolnienia minerałów zawierających wartościowe pierwiastki.
- Klasyfikacja według wielkości cząstek.
- Separacja według gęstości cząstek.
- Przetwarzanie zawiesiny (szlamu). Zawartość substancji stałych i reologia są dostosowywane do potrzeb hydrometalurgii.
- Wykwaszanie minerałów.
- Wstępna homogenizacja roztworu/zawiesiny w mieszalniku silosowym Gyraton®.
- Strącanie chemiczne, krystalizacja, sedymentacja i flokulacja.
- Homogenizacja pośrednia, opcjonalnie.
- Filtracja/płukanie osadu stałego zawierającego pierwiastki ziem rzadkich.
- Suszenie i homogenizacja w próżniowej suszarce mieszającej.
- Kalcynacja do tlenku neodymu.
- Mielenie na drobny proszek i dalsze procesy separacji.
- Mieszanie jako etap wstępny do stopu mechanicznego.
Niejednorodne surowce (mielona ruda, materiały sypkie, emulsje, roztwory, zawiesiny) powodują niestabilne wyniki procesów. Konieczność korygowania parametrów procesowych pogarsza bilans materiałowy i zwiększa zapotrzebowanie na energię. Zdefiniowana homogenizacja pośrednia stabilizuje procesy. Mieszalnik silosowy Gyraton® może pracować w trybie ciągłym lub wsadowym, dostarczając jednorodne partie o objętości do 100 m³.
Im bardziej jednorodne są surowce (proszki, materiały sypkie lub zawiesiny) przed każdym etapem procesu, tym wyższa jest wydajność. Przykładem tego jest przetwarzanie rudy metali ziem rzadkich – neodymu:
- Ruda surowa jest rozdrabniana w kruszarkach i młynach do postaci pyłu w celu uwolnienia minerałów zawierających wartościowe pierwiastki.
- Klasyfikacja według wielkości cząstek.
- Separacja według gęstości cząstek.
- Przetwarzanie zawiesiny (szlamu). Zawartość substancji stałych i reologia są dostosowywane do potrzeb hydrometalurgii.
- Wykwaszanie minerałów.
- Wstępna homogenizacja roztworu/zawiesiny w mieszalniku silosowym Gyraton®.
- Strącanie chemiczne, krystalizacja, sedymentacja i flokulacja.
- Homogenizacja pośrednia, opcjonalnie.
- Filtracja/płukanie osadu stałego zawierającego pierwiastki ziem rzadkich.
- Suszenie i homogenizacja w próżniowej suszarce mieszającej.
- Kalcynacja do tlenku neodymu.
- Mielenie na drobny proszek i dalsze procesy separacji.
- Mieszanie jako etap wstępny do stopu mechanicznego.
Jak osiągnąć idealną jakość mieszania przy minimalnej mocy napędowej?
Zasada działania mieszalnika silosowego Gyraton® opiera się na wykorzystaniu silosu. Materiały są w nim magazynowane i wydawane w zależności od zapotrzebowania. Stosunkowo długi czas przebywania w silosie jest konsekwentnie wykorzystywany do mieszania. Odbywa się to przy wyjątkowo niskiej częstotliwości obrotowej. W tym przypadku element mieszający potrzebuje jedynie 10 do 20 procent mocy napędowej typowego mieszalnika precyzyjnego. Wynika to z nakładania się dwóch ruchów: obrotu spirali mieszającej wokół własnej osi oraz ruchu precesyjnego wału spirali zamontowanego na przegubie kardanowym. Dno cylindrycznego silosu ma kształt płaskiej miski kulistej.
Ślimak mieszający transportuje produkt spiralnie w górę, podczas gdy grawitacja sprowadza go z powrotem w dół. Ta zasada mieszania działa już przy stopniu napełnienia od ok. 3% i zapewnia idealną jakość mieszania. Nawet przy stosunku 1 do 100 000 powtarzane próby mieszania wykazują współczynnik zmienności jakości mieszania poniżej 5%. Proces mieszania przebiega bez martwych przestrzeni i jest niezależny od właściwości przepływowych mieszanych materiałów.
Zasada działania mieszalnika silosowego Gyraton® opiera się na wykorzystaniu silosu. Materiały są w nim magazynowane i wydawane w zależności od zapotrzebowania. Stosunkowo długi czas przebywania w silosie jest konsekwentnie wykorzystywany do mieszania. Odbywa się to przy wyjątkowo niskiej częstotliwości obrotowej. W tym przypadku element mieszający potrzebuje jedynie 10 do 20 procent mocy napędowej typowego mieszalnika precyzyjnego. Wynika to z nakładania się dwóch ruchów: obrotu spirali mieszającej wokół własnej osi oraz ruchu precesyjnego wału spirali zamontowanego na przegubie kardanowym. Dno cylindrycznego silosu ma kształt płaskiej miski kulistej.
Ślimak mieszający transportuje produkt spiralnie w górę, podczas gdy grawitacja sprowadza go z powrotem w dół. Ta zasada mieszania działa już przy stopniu napełnienia od ok. 3% i zapewnia idealną jakość mieszania. Nawet przy stosunku 1 do 100 000 powtarzane próby mieszania wykazują współczynnik zmienności jakości mieszania poniżej 5%. Proces mieszania przebiega bez martwych przestrzeni i jest niezależny od właściwości przepływowych mieszanych materiałów.
W jaki sposób weryfikuje się jakość mieszania?
Jako urządzenie referencyjne służy mieszalnik silosowy Gyraton®. Jest on napełniony 3 m³ suchego, sproszkowanego materiału o szerokim rozkładzie wielkości cząstek (x_v = 40–1000 µm). Partia wynosi 1500 kg. Na koniec dodaje się 15 g drobnoziarnistego proszku barwiącego (x_v = 10–100 µm, gęstość nasypowa ok. 0,25 kg/dm³). Następnie rozpoczyna się proces mieszania.
Po określonej liczbie obrotów proces mieszania zostaje zatrzymany. W dziesięciu różnych miejscach komory mieszania pobierane są próbki o masie około 30 g każda. Do analizy wykorzystuje się dokładnie 15 g z każdej próbki. Poniższy wykres przedstawia przebieg współczynnika zmienności jakości mieszania.
Uderzające jest to, że jakość mieszania rozwija się bardzo podobnie, niezależnie od częstotliwości obrotowej narzędzia mieszającego. Właśnie to sprawia, że mieszalnik silosowy Gyraton®jest niedrogim mieszalnikiem precyzyjnym do wymagających zadań i dużych mas produktu.
Jako urządzenie referencyjne służy mieszalnik silosowy Gyraton®. Jest on napełniony 3 m³ suchego, sproszkowanego materiału o szerokim rozkładzie wielkości cząstek (x_v = 40–1000 µm). Partia wynosi 1500 kg. Na koniec dodaje się 15 g drobnoziarnistego proszku barwiącego (x_v = 10–100 µm, gęstość nasypowa ok. 0,25 kg/dm³). Następnie rozpoczyna się proces mieszania.
Po określonej liczbie obrotów proces mieszania zostaje zatrzymany. W dziesięciu różnych miejscach komory mieszania pobierane są próbki o masie około 30 g każda. Do analizy wykorzystuje się dokładnie 15 g z każdej próbki. Poniższy wykres przedstawia przebieg współczynnika zmienności jakości mieszania.
Uderzające jest to, że jakość mieszania rozwija się bardzo podobnie, niezależnie od częstotliwości obrotowej narzędzia mieszającego. Właśnie to sprawia, że mieszalnik silosowy Gyraton®jest niedrogim mieszalnikiem precyzyjnym do wymagających zadań i dużych mas produktu.
Wkrótce do celów testowych zostanie udostępniony kolejny silos mieszający Gyraton o pojemności brutto 13 m³
Analiza Laplace'a kwantyfikuje te efekty wygładzania i opisuje silos mieszający Gyraton® jako dynamiczny filtr dolnoprzepustowy dla wahań dozowania: w ten sposób stałe czasowe, stopień tłumienia i dopuszczalne błędy dozowania można wywnioskować bezpośrednio z zmierzonych przebiegów jakości mieszania.
W naszym centrum technologicznym mieszamy i przetwarzamy Państwa oryginalne produkty w partiach o wielkości do 10 m³. Uzyskane w ten sposób parametry można z dużą pewnością przenieść na mieszalniki silosowe o pojemności powyżej 100 m³.
Silos mieszający Gyraton® może być również wykorzystywany w trybie ciągłym. W tym przypadku pełni on zarówno funkcję buforowania, jak i homogenizacji. Wraz ze wzrostem stopnia napełnienia wahania jakości są coraz lepiej tłumione. Wypływ odbywa się w postaci jednorodnego strumienia produktu i w sposób ciągły zasila kolejne etapy procesu. W trybie testowym można wykazać, że mieszalnik silosowy Gyraton®znacznie wygładza błędy dozowania.
Analiza Laplace'a kwantyfikuje te efekty wygładzania i opisuje silos mieszający Gyraton® jako dynamiczny filtr dolnoprzepustowy dla wahań dozowania: w ten sposób stałe czasowe, stopień tłumienia i dopuszczalne błędy dozowania można wywnioskować bezpośrednio z zmierzonych przebiegów jakości mieszania.
W naszym centrum technologicznym mieszamy i przetwarzamy Państwa oryginalne produkty w partiach o wielkości do 10 m³. Uzyskane w ten sposób parametry można z dużą pewnością przenieść na mieszalniki silosowe o pojemności powyżej 100 m³.
Silos mieszający Gyraton® może być również wykorzystywany w trybie ciągłym. W tym przypadku pełni on zarówno funkcję buforowania, jak i homogenizacji. Wraz ze wzrostem stopnia napełnienia wahania jakości są coraz lepiej tłumione. Wypływ odbywa się w postaci jednorodnego strumienia produktu i w sposób ciągły zasila kolejne etapy procesu. W trybie testowym można wykazać, że mieszalnik silosowy Gyraton®znacznie wygładza błędy dozowania.
Wielkość partii, czas mieszania i wymagana moc napędu
Mieszalnik silosowy Gyraton® charakteryzuje się dużą elastycznością technologiczną: „Użytkownik określa wielkość partii i dostępny czas mieszania. Na tej podstawie obliczana jest wymagana moc napędu”. Ten precyzyjny mieszalnik zapewnia doskonałą jednorodność materiału sypkiego nawet przy bardzo niskich prędkościach obrotowych. To wyjaśnia szczególnie niskie zapotrzebowanie na moc.
W tej tabeli projektowej jako przykład podano węglan wapnia i proszek kaolinowy w stanie suchym. Ich gęstość nasypowa wynosi około 1 kg/dm³. Rzeczywiste zapotrzebowanie na moc jest zmienne i zależy od gęstości nasypowej, właściwości płynnościowych, zawartości wilgoci, a także wielkości cząstek i rozkładu wielkości cząstek.
Zespół amixon® chętnie określi dokładne dane projektowe dla Państwa zastosowania. Do przeprowadzenia testów potrzebujemy co najmniej 3 m³ mieszanego materiału. W ramach tej oceny możemy również zademonstrować działanie mieszalnika w praktyce.
Mieszalnik silosowy Gyraton® charakteryzuje się dużą elastycznością technologiczną: „Użytkownik określa wielkość partii i dostępny czas mieszania. Na tej podstawie obliczana jest wymagana moc napędu”. Ten precyzyjny mieszalnik zapewnia doskonałą jednorodność materiału sypkiego nawet przy bardzo niskich prędkościach obrotowych. To wyjaśnia szczególnie niskie zapotrzebowanie na moc.
W tej tabeli projektowej jako przykład podano węglan wapnia i proszek kaolinowy w stanie suchym. Ich gęstość nasypowa wynosi około 1 kg/dm³. Rzeczywiste zapotrzebowanie na moc jest zmienne i zależy od gęstości nasypowej, właściwości płynnościowych, zawartości wilgoci, a także wielkości cząstek i rozkładu wielkości cząstek.
Zespół amixon® chętnie określi dokładne dane projektowe dla Państwa zastosowania. Do przeprowadzenia testów potrzebujemy co najmniej 3 m³ mieszanego materiału. W ramach tej oceny możemy również zademonstrować działanie mieszalnika w praktyce.
Wymiary transportowe mieszalnika silosowego Gyraton® o pojemności 100 m³ umożliwiają transport drogowy w stanie w pełni zmontowanym
Załóżmy, że otrzymują Państwo 50 m³ drobno zmielonego proszku z metali ziem rzadkich. Zawartość surowców takich jak neodym, prazeodym, kobalt i terb jest w nim rozmieszczona nierównomiernie. Pojedyncza partia 50 m³ takiego zmielonego materiału może – w zależności od zawartości Nd, Pr, Co i Tb – stanowić wartość towarową rzędu siedmiu cyfr w euro.
W tym przypadku partia jest umieszczana w mieszalniku silosowym Gyraton® i homogenizowana przez noc przy bardzo niskim poborze mocy. Następnego ranka uzyskuje się niezwykle precyzyjną jakość mieszanki. W praktyce wystarczy wtedy jedna próbka, aby wiarygodnie określić zawartość surowców wtórnych w całej partii. Nierzadko inwestycja w silos mieszający Gyraton® zwraca się w krótkim czasie: po pierwsze dzięki precyzyjnej wiedzy na temat zawartości surowców wtórnych, a po drugie dzięki jednorodnemu surowcowi wyjściowemu na początku procesu zagęszczania.
Załóżmy, że otrzymują Państwo 50 m³ drobno zmielonego proszku z metali ziem rzadkich. Zawartość surowców takich jak neodym, prazeodym, kobalt i terb jest w nim rozmieszczona nierównomiernie. Pojedyncza partia 50 m³ takiego zmielonego materiału może – w zależności od zawartości Nd, Pr, Co i Tb – stanowić wartość towarową rzędu siedmiu cyfr w euro.
W tym przypadku partia jest umieszczana w mieszalniku silosowym Gyraton® i homogenizowana przez noc przy bardzo niskim poborze mocy. Następnego ranka uzyskuje się niezwykle precyzyjną jakość mieszanki. W praktyce wystarczy wtedy jedna próbka, aby wiarygodnie określić zawartość surowców wtórnych w całej partii. Nierzadko inwestycja w silos mieszający Gyraton® zwraca się w krótkim czasie: po pierwsze dzięki precyzyjnej wiedzy na temat zawartości surowców wtórnych, a po drugie dzięki jednorodnemu surowcowi wyjściowemu na początku procesu zagęszczania.
Badania z wykorzystaniem oryginalnych produktów w skali półprzemysłowej
Centrum technologiczne amixon® umożliwia przeprowadzanie badań technologicznych w skali półprzemysłowej. Zakres tych badań obejmuje mieszanie, aglomerację, zwilżanie i powlekanie, a także suszenie próżniowe oraz syntezy chemiczne. W siedzibie głównej w Paderborn dostępnych jest ponad trzydzieści mieszalników testowych. Ponadto wiele innych maszyn testowych amixon® jest dostępnych w centrach technicznych w Japonii, Chinach, Korei, Indiach, Tajlandii i USA.
Centrum technologiczne amixon® umożliwia przeprowadzanie badań technologicznych w skali półprzemysłowej. Zakres tych badań obejmuje mieszanie, aglomerację, zwilżanie i powlekanie, a także suszenie próżniowe oraz syntezy chemiczne. W siedzibie głównej w Paderborn dostępnych jest ponad trzydzieści mieszalników testowych. Ponadto wiele innych maszyn testowych amixon® jest dostępnych w centrach technicznych w Japonii, Chinach, Korei, Indiach, Tajlandii i USA.
© Copyright by amixon GmbH