Силосный смеситель Gyraton для добычи, обогащения и рафинирования редкоземельных металлов
Однородные исходные материалы являются залогом стабильных и точно контролируемых технологических параметров при переработке сыпучих материалов. Смеситель-силос Gyraton® от amixon® одновременно выполняет функции прецизионного смесителя, буферного этапа и силоса-хранилища между этапами технологического процесса. Он обеспечивает по всему объему партии однородное содержание полезных веществ, узкое распределение по размеру частиц, а также целенаправленно настроенные реологические свойства течения.
Достигнутая таким образом однородность масс позволяет проводить кислотное выщелачивание, осаждение, фильтрацию, флокуляцию, седиментацию, сушку и кальцинацию в строго определенных рабочих диапазонах. Благодаря этому повышаются выход, качество продукции и пропускная способность установки, в то время как удельное потребление реагентов и энергии значительно снижается
Неодим является ключевым материалом для высокопроизводительных постоянных магнитов, используемых в ветроэнергетике и секторе электромобилей. Празеодим применяется в качестве добавки в сплавы и стекло. Диспрозий служит в качестве легирующего вещества для термостабильных тяговых магнитов. Тербий является важным компонентом люминофоров в дисплеях. Европий является активатором в люминофорах для экранов. Иттрий является материалом-носителем для высокопрочной керамики и материалов для лазеров.
Почему гомогенизация имеет решающее значение в длинных технологических цепочках
Негомогенные исходные материалы (рудная крошка, сыпучие материалы, эмульсии, растворы, суспензии) приводят к нестабильным результатам технологического процесса. Корректировка технологических параметров ухудшает материальный баланс и увеличивает потребление энергии. Задана промежуточная гомогенизация стабилизирует процессы. Силосный смеситель Gyraton® работает как в непрерывном, так и в периодическом режиме, обеспечивая при этом однородные партии объемом до 100 м³.
Чем более однородны исходные материалы (порошки, сыпучие материалы или суспензии) перед каждым этапом процесса, тем выше выход продукта. Примером этого является переработка редкоземельной руды неодима:
- Сырая руда измельчается в дробилках и мельницах до пылеобразного состояния, чтобы освободить ценные минералы.
- Классификация по размеру частиц.
- Разделение по плотности частиц.
- Подготовка суспензии (шлама). Содержание твердых веществ и реологические свойства адаптируются к требованиям гидрометаллургии.
- Кислотное выщелачивание минералов.
- Промежуточная гомогенизация раствора/суспензии в силосном смесителе Gyraton®.
- Химическое осаждение, кристаллизация, седиментация и флокуляция.
- Промежуточная гомогенизация, по выбору.
- Фильтрация/промывка твердого осадка, содержащего редкоземельные элементы.
- Сушка и гомогенизация в вакуумной смесительной сушилке.
- Кальцинация до оксида неодима.
- Тонкое измельчение и дальнейшие процессы разделения.
- Смешивание в качестве предварительного этапа для механического легирования.
Негомогенные исходные материалы (рудная крошка, сыпучие материалы, эмульсии, растворы, суспензии) приводят к нестабильным результатам технологического процесса. Корректировка технологических параметров ухудшает материальный баланс и увеличивает потребление энергии. Задана промежуточная гомогенизация стабилизирует процессы. Силосный смеситель Gyraton® работает как в непрерывном, так и в периодическом режиме, обеспечивая при этом однородные партии объемом до 100 м³.
Чем более однородны исходные материалы (порошки, сыпучие материалы или суспензии) перед каждым этапом процесса, тем выше выход продукта. Примером этого является переработка редкоземельной руды неодима:
- Сырая руда измельчается в дробилках и мельницах до пылеобразного состояния, чтобы освободить ценные минералы.
- Классификация по размеру частиц.
- Разделение по плотности частиц.
- Подготовка суспензии (шлама). Содержание твердых веществ и реологические свойства адаптируются к требованиям гидрометаллургии.
- Кислотное выщелачивание минералов.
- Промежуточная гомогенизация раствора/суспензии в силосном смесителе Gyraton®.
- Химическое осаждение, кристаллизация, седиментация и флокуляция.
- Промежуточная гомогенизация, по выбору.
- Фильтрация/промывка твердого осадка, содержащего редкоземельные элементы.
- Сушка и гомогенизация в вакуумной смесительной сушилке.
- Кальцинация до оксида неодима.
- Тонкое измельчение и дальнейшие процессы разделения.
- Смешивание в качестве предварительного этапа для механического легирования.
Как добиться идеального качества смешивания при минимальной мощности привода?
Конструктивный принцип силосного смесителя Gyraton® основан на использовании силоса. Материалы складируются и выдаются из него в зависимости от потребности. Относительно длительное время пребывания материала в силосе последовательно используется для смешивания. Это происходит при чрезвычайно низкой частоте вращения. При этом смесительный орган потребляет всего 10–20 процентов мощности привода обычного прецизионного смесителя. Причина заключается в наложении двух движений: вращения смесительной спирали вокруг собственной оси и прецессионного движения карданно подвешенного вала спирали. Дно цилиндрического силоса выполнено в виде плоской сферической чаши.
Смесительная спираль транспортирует продукт по спирали вверх, в то время как сила тяжести возвращает его вниз. Этот принцип смешивания действует уже при заполнении от примерно 3 % и обеспечивает идеальное качество смешивания. Даже при соотношении 1 к 100 000 повторные испытания смешивания показывают коэффициент вариации качества смешивания менее 5 %. Процесс смешивания проходит без образования мертвых зон и не зависит от текучести смешиваемых материалов.
Конструктивный принцип силосного смесителя Gyraton® основан на использовании силоса. Материалы складируются и выдаются из него в зависимости от потребности. Относительно длительное время пребывания материала в силосе последовательно используется для смешивания. Это происходит при чрезвычайно низкой частоте вращения. При этом смесительный орган потребляет всего 10–20 процентов мощности привода обычного прецизионного смесителя. Причина заключается в наложении двух движений: вращения смесительной спирали вокруг собственной оси и прецессионного движения карданно подвешенного вала спирали. Дно цилиндрического силоса выполнено в виде плоской сферической чаши.
Смесительная спираль транспортирует продукт по спирали вверх, в то время как сила тяжести возвращает его вниз. Этот принцип смешивания действует уже при заполнении от примерно 3 % и обеспечивает идеальное качество смешивания. Даже при соотношении 1 к 100 000 повторные испытания смешивания показывают коэффициент вариации качества смешивания менее 5 %. Процесс смешивания проходит без образования мертвых зон и не зависит от текучести смешиваемых материалов.
Как проверяется качество смешивания?
В качестве эталонной установки используется тестовый силосный смеситель Gyraton®. Он заполнен 3 м³ сухого порошкообразного материала с широким диапазоном размеров частиц (x_v = 40–1000 мкм). Партия составляет 1500 кг. В конце добавляется 15 г мелкодисперсного порошка красителя (x_v = 10–100 мкм, насыпная плотность около 0,25 кг/дм³). Затем начинается процесс смешивания.
После определенного количества оборотов процесс смешивания останавливается. В десяти различных точках смесительной камеры отбираются пробы по 30 г каждая. Для анализа из них используется ровно 15 г. На приведенном рядом графике показана динамика коэффициента вариации качества смешивания.
Примечательно, что качество смешивания развивается очень схожим образом независимо от частоты вращения смесительного органа. Именно это позволяет считать силосный смеситель Gyraton® недорогим прецизионным смесителем для сложных задач и больших объемов продукта.
В качестве эталонной установки используется тестовый силосный смеситель Gyraton®. Он заполнен 3 м³ сухого порошкообразного материала с широким диапазоном размеров частиц (x_v = 40–1000 мкм). Партия составляет 1500 кг. В конце добавляется 15 г мелкодисперсного порошка красителя (x_v = 10–100 мкм, насыпная плотность около 0,25 кг/дм³). Затем начинается процесс смешивания.
После определенного количества оборотов процесс смешивания останавливается. В десяти различных точках смесительной камеры отбираются пробы по 30 г каждая. Для анализа из них используется ровно 15 г. На приведенном рядом графике показана динамика коэффициента вариации качества смешивания.
Примечательно, что качество смешивания развивается очень схожим образом независимо от частоты вращения смесительного органа. Именно это позволяет считать силосный смеситель Gyraton® недорогим прецизионным смесителем для сложных задач и больших объемов продукта.
В ближайшее время для проведения испытаний будет готов еще один смесительный силос Gyraton объемом 13 м³
Анализ Лапласа количественно оценивает эти сглаживающие эффекты и описывает смесительный силос Gyraton® как динамический фильтр низких частот для колебаний дозирования: таким образом, постоянные времени, коэффициент демпфирования и допустимые погрешности дозирования можно непосредственно вывести из измеренных кривых качества смешивания.
В нашем технологическом центре мы смешиваем и обрабатываем ваши оригинальные продукты партиями объемом до 10 м³. Полученные таким образом характеристики можно достоверно перенести на силос-смесители объемом свыше 100 м³.
Смесительный силос Gyraton® также может использоваться в непрерывном режиме. В этом случае он выполняет как буферизацию, так и гомогенизацию. С увеличением степени заполнения колебания качества все лучше сглаживаются. Выгрузка происходит в виде однородного потока продукта и непрерывно снабжает последующие технологические этапы. В ходе испытаний было доказано, что силос-смеситель Gyraton®значительно сглаживает погрешности дозирования.
Анализ Лапласа количественно оценивает эти сглаживающие эффекты и описывает смесительный силос Gyraton® как динамический фильтр низких частот для колебаний дозирования: таким образом, постоянные времени, коэффициент демпфирования и допустимые погрешности дозирования можно непосредственно вывести из измеренных кривых качества смешивания.
В нашем технологическом центре мы смешиваем и обрабатываем ваши оригинальные продукты партиями объемом до 10 м³. Полученные таким образом характеристики можно достоверно перенести на силос-смесители объемом свыше 100 м³.
Смесительный силос Gyraton® также может использоваться в непрерывном режиме. В этом случае он выполняет как буферизацию, так и гомогенизацию. С увеличением степени заполнения колебания качества все лучше сглаживаются. Выгрузка происходит в виде однородного потока продукта и непрерывно снабжает последующие технологические этапы. В ходе испытаний было доказано, что силос-смеситель Gyraton®значительно сглаживает погрешности дозирования.
Размер партии, время перемешивания и требуемая мощность привода
Силосный смеситель Gyraton® отличается высокой технологической гибкостью: «Вы определяете размер партии и доступное время перемешивания. От этого зависит требуемая мощность привода». Этот прецизионный смеситель обеспечивает превосходную однородность сыпучего материала даже при очень низких оборотах. Это объясняет особенно низкую потребность в мощности.
В этой таблице расчетов в качестве примера приведены вещества карбонат кальция и каолиновый порошок в сухом состоянии. Их насыпная плотность составляет примерно 1 кг/дм³. Фактическая потребность в мощности варьируется и зависит от насыпной плотности, текучести, содержания влаги, а также размера частиц и гранулометрического состава.
Команда amixon® с удовольствием определит точные расчетные данные для ваших конкретных задач. Для проведения испытаний нам необходимо не менее 3 м³ вашего смешиваемого материала. В ходе этой оценки мы также сможем продемонстрировать вам эффективность смешивания на практике.
Силосный смеситель Gyraton® отличается высокой технологической гибкостью: «Вы определяете размер партии и доступное время перемешивания. От этого зависит требуемая мощность привода». Этот прецизионный смеситель обеспечивает превосходную однородность сыпучего материала даже при очень низких оборотах. Это объясняет особенно низкую потребность в мощности.
В этой таблице расчетов в качестве примера приведены вещества карбонат кальция и каолиновый порошок в сухом состоянии. Их насыпная плотность составляет примерно 1 кг/дм³. Фактическая потребность в мощности варьируется и зависит от насыпной плотности, текучести, содержания влаги, а также размера частиц и гранулометрического состава.
Команда amixon® с удовольствием определит точные расчетные данные для ваших конкретных задач. Для проведения испытаний нам необходимо не менее 3 м³ вашего смешиваемого материала. В ходе этой оценки мы также сможем продемонстрировать вам эффективность смешивания на практике.
Транспортные габариты силосного смесителя Gyraton® объемом 100 м³ позволяют осуществлять его перевозку по автомобильным дорогам в полностью собранном виде
Предположим, вы получили 50 м³ мелкоизмельченного сырья из редкоземельных элементов. Содержание ценных компонентов — неодима, празеодима, кобальта и тербия — в нем распределено неравномерно. В зависимости от содержания Nd, Pr, Co и Tb стоимость одной партии такого измельченного материала объемом 50 м³ может достигать семизначной суммы в евро.
В данном случае партия загружается в силосный смеситель Gyraton® и в течение ночи гомогенизируется при очень низкой мощности привода. На следующее утро получается смесь чрезвычайно высокого качества. На практике достаточно одного проба, чтобы достоверно определить содержание ценных компонентов во всей партии. Нередко инвестиции в смесительный силос Gyraton® окупаются в короткие сроки: во-первых, благодаря точному знанию содержания ценных компонентов, а во-вторых, благодаря однородности исходного материала в начале процесса обогащения.
Предположим, вы получили 50 м³ мелкоизмельченного сырья из редкоземельных элементов. Содержание ценных компонентов — неодима, празеодима, кобальта и тербия — в нем распределено неравномерно. В зависимости от содержания Nd, Pr, Co и Tb стоимость одной партии такого измельченного материала объемом 50 м³ может достигать семизначной суммы в евро.
В данном случае партия загружается в силосный смеситель Gyraton® и в течение ночи гомогенизируется при очень низкой мощности привода. На следующее утро получается смесь чрезвычайно высокого качества. На практике достаточно одного проба, чтобы достоверно определить содержание ценных компонентов во всей партии. Нередко инвестиции в смесительный силос Gyraton® окупаются в короткие сроки: во-первых, благодаря точному знанию содержания ценных компонентов, а во-вторых, благодаря однородности исходного материала в начале процесса обогащения.
Испытания с использованием оригинальной продукции в полупромышленном масштабе
Технический центр amixon® позволяет проводить технологические испытания в полупромышленном масштабе. Спектр работ простирается от смешивания, агломерации, смачивания и обволакивания до вакуумной сушки и химического синтеза. В головном офисе в Падерборне имеется более тридцати испытательных смесителей. Кроме того, множество других испытательных машин amixon® доступно в технических центрах в Японии, Китае, Корее, Индии, Таиланде и США.
Технический центр amixon® позволяет проводить технологические испытания в полупромышленном масштабе. Спектр работ простирается от смешивания, агломерации, смачивания и обволакивания до вакуумной сушки и химического синтеза. В головном офисе в Падерборне имеется более тридцати испытательных смесителей. Кроме того, множество других испытательных машин amixon® доступно в технических центрах в Японии, Китае, Корее, Индии, Таиланде и США.
© Copyright by amixon GmbH