Какие системы смешивания рекомендуются для керамических порошков с большими различиями по плотности и размеру зерна?
Для керамических порошков с большими различиями по плотности и размеру зерна требуются смесительные системы, создающие интенсивное трёхмерное перераспределение и одновременно ограничивающие расслоение при смешивании, выгрузке и последующей транспортировке. Мелкие и крупные, а также лёгкие и тяжёлые частицы могут вновь разделяться из-за перколяции, вибрации или падения. Поэтому решающее значение имеет не только тип смесителя, но и всё ведение процесса, включая дозирование, время смешивания, выгрузку и транспортную технику.
Для требовательных сухих смесей интенсивные смесители с вращающейся смесительной ёмкостью и отдельно приводимым смесительным инструментом часто особенно подходят. Они сочетают крупномасштабное перемешивание с целенаправленно регулируемым сдвиговым воздействием. Благодаря этому можно распределять тонкие добавки и при необходимости разрушать имеющиеся агломераты. Такие системы особенно подходят для керамических сырьевых смесей с большими различиями плотности, малыми добавляемыми количествами или выраженной склонностью к агломерации. Интенсивные смесители можно также применять для смешивания и грануляции в одном технологическом этапе.
Вертикальные одно- и двухвальные смесители — альтернатива, когда высокое качество смешивания нужно сочетать со сравнительно щадящей обработкой продукта. Они создают трёхмерный поток материала и подходят для прессовых масс, сушённых распылением гранулятов, а также смесей со спекающими добавками, пигментами или функциональными добавками. Геометрию смесительного инструмента, частоту вращения и время смешивания нужно выбирать так, чтобы достигалась требуемая однородность без излишнего разрушения чувствительных гранул.
Плужные и лопастные смесители также могут быть целесообразны при средних и крупных загрузках. Они создают интенсивное движение слоя продукта и могут оснащаться отдельно подключаемыми измельчителями для дезагломерации. Для абразивных керамических порошков важно износостойкое исполнение контактирующих с продуктом поверхностей. Интенсивные инструменты следует применять только настолько сильно и долго, насколько это требует рецептура.
Конусно-шнековые смесители особенно подходят для сушённых распылением или чувствительных к разрушению керамических гранулятов. Они работают с меньшей механической нагрузкой и могут обеспечивать хорошую гомогенизацию. Однако при экстремальных различиях плотности или очень тонких, склонных к агломерации добавках их диспергирующего действия может быть недостаточно. Тогда предпочтителен предварительный этап дезагломерации или более интенсивный принцип смешивания.
Планетарные смесители подходят прежде всего для керамических шликеров, паст, высоконаполненных суспензий и масс для литья под давлением (CIM). Они обеспечивают контролируемое перемешивание высоковязких систем со связующими, диспергаторами и керамическими твёрдыми веществами. Для чисто сухих порошковых смесей они, напротив, обычно не являются первым выбором.
Смесители кувыркания, барабанные и V-образные смесители работают очень щадяще и вызывают лишь незначительное истирание. При больших различиях плотности, размера зерна или формы частиц их, однако, следует оценивать критически. Движение, определяемое силой тяжести, может гомогенизировать, но также способствовать расслоению. Поэтому они больше подходят для меньших загрузок и смесей со схожими свойствами частиц.
Для особо критичных рецептур мокрое смешивание с последующей распылительной сушкой часто оказывается наиболее надёжным решением. Компоненты сначала однородно распределяются в суспензии. Затем распылительная сушка формирует определённый, хорошо текучий прессовый гранулят. Этот метод применяется для керамических и металлических суспензий и позволяет получать прессовые грануляты с целенаправленно настраиваемыми свойствами.
Решающее значение имеют последовательность добавления, продолжительность смешивания и ведение влажности. Тонкие добавки следует дозировать так, чтобы их можно было надёжно распределить. Слишком долгое время смешивания, в свою очередь, может способствовать расслоению или истиранию. Для абразивных порошков материалы и поверхности нужно выбирать так, чтобы износ и попадание посторонних частиц оставались ограниченными. Однородность следует проверять представительным отбором проб и специфичной для продукта аналитикой.
Для сухих керамических порошков с сильными различиями плотности и размера зерна интенсивные смесители или мощные вертикальные смесители, как правило, являются первым выбором. Если рецептура особенно критична или требует наивысшей равномерности распределения, мокрое смешивание с последующей распылительной сушкой часто предлагает наиболее надёжный путь процесса.
Так amixon® справляется с большими различиями плотности и размера частиц при смешивании
amixon® поддерживает гомогенизацию керамического сырья с большими различиями насыпной плотности, размера зерна и текучести. В центре — контролируемое трёхмерное движение продукта. Оно обеспечивает равномерное распределение компонентов и ограничивает склонность к расслоению перед последующими технологическими этапами.
Спиральный смесительный инструмент SinConvex® подаёт смешиваемый материал на периферии ёмкости вверх. В центре он под действием силы тяжести снова стекает вниз. Это непрерывное перераспределение работает при низкой частоте вращения и подходит для разных насыпных плотностей, размеров частиц и свойств текучести. SinConvex® и SinConcave® дополнительно способны поддерживать очень хорошее остаточное опорожнение и облегчать очистку.
Для крупных загрузок amixon® предлагает смесительный силос Gyraton®. Он объединяет смешивание, буферизацию и выгрузку в одном аппарате. Вертикальный спиральный смесительный инструмент одновременно вращается и совершает орбитальное движение вдоль стенки смесительного пространства. Благодаря этому целенаправленно охватываются большие участки смесительного пространства. Смесительные силосы Gyraton® рассчитаны на большие, хорошо текучие количества сыпучего материала и — в зависимости от исполнения и продукта — способны гомогенизировать загрузки до примерно 100 м³.
Низкое внесение энергии смесительным силосом Gyraton® особенно выгодно для чувствительных гранулятов, сушённых распылением прессовых масс и абразивного сырья. Щадящая гомогенизация достижима также при больших загрузках. Для керамических технологических маршрутов это важно, поскольку максимально равномерная исходная смесь поддерживает воспроизводимость последующих этапов, таких как грануляция, прессование, спекание или нанесение покрытий.
При абразивных керамических порошках amixon® может выполнить смесительное пространство и смесительные инструменты с защитой от износа под конкретный продукт. Оксидно-керамические покрытия способны заметно снизить металлическое истирание на контактирующих с продуктом поверхностях. Подходящий выбор материала определяется абразивностью, требованиями к чистоте, размером зерна и допустимым уровнем загрязнения конечного продукта.
Окончательный расчёт проверяется в испытательном центре amixon® на оригинальном сырье. Там можно оценить качество смешивания, время смешивания, щажение частиц, остаточное опорожнение, поведение при истирании и воспроизводимость в реалистичных условиях. Для термических и реакционных этапов процесса дополнительно доступны высокотемпературные реакторы и вакуумные смесители-сушилки. Они позволяют проводить испытания с оригинальными продуктами при температурах до 350 °C, под вакуумом или при давлениях до 25 бар. Так возникает надёжная основа для устойчивого технологического маршрута — от гомогенизации сырья до воспроизводимой дальнейшей переработки.