Gyraton®筒仓混合机，适用于稀土矿石开采、选矿及精炼
均匀调制的原料是实现散装物料处理中稳定且严格控制的工艺窗口的关键。amixon® 的 Gyraton® 筒仓混合机在工艺步骤之间同时充当精密混合机、缓冲阶段和储存筒仓。它确保整个批次体积内原料含量均匀、粒度分布紧密，并具有针对性调整的流变学流动特性。
由此实现的物料均质性，使得酸浸、沉淀、过滤、絮凝、沉降、干燥和煅烧等工序均能在严格定义的操作窗口内进行。这不仅提高了收率、产品质量和设备处理量，同时显著降低了试剂和能源的单位消耗
钕是风力发电和电动汽车行业中高性能永磁体的关键材料。镨用作合金和玻璃添加剂。镝用作耐高温牵引磁体的掺杂剂。铽是显示器中重要的荧光体成分。钕是屏幕荧光体中的活化剂。钇是高性能陶瓷和激光材料的基础材料。
为何在长工艺链中均质化至关重要
不均匀的原料（矿石粉、散装物料、乳液、溶液、悬浮液）会导致工艺结果不稳定。不断调整工艺参数会恶化物料平衡，并增加能耗。通过在特定阶段进行均质化处理，可稳定工艺流程。Gyraton®筒仓混合机可选择连续或间歇运行，并能提供最大达100 m³的均质化批次物料。
在每个工艺步骤之前，原料（粉末、散装物料或悬浮液）越均匀，产出率就越高。稀土矿钕的加工便是其中一例：
- 原矿在破碎机和磨机中被粉碎成粉状，以释放出具有经济价值的矿物。
- 按颗粒大小进行分级。
- 按颗粒密度进行分离。
- 处理悬浮液（浆液）。固体含量和流变学特性需与湿法冶金工艺相匹配。
- 矿物的酸浸。
- 在 Gyraton®筒式混合机中对溶液/悬浮液进行中间均质化。
- 化学沉淀、结晶、沉降和絮凝。
- 可选的中间均质化。
- 含稀土固体滤饼的过滤/洗涤。
- 在真空混合干燥机中进行干燥和均质化。
- 煅烧成氧化钕。
- 超细研磨及后续分离工艺。
- 混合作为机械合金化的前处理步骤。
不均匀的原料（矿石粉、散装物料、乳液、溶液、悬浮液）会导致工艺结果不稳定。不断调整工艺参数会恶化物料平衡，并增加能耗。通过在特定阶段进行均质化处理，可稳定工艺流程。Gyraton®筒仓混合机可选择连续或间歇运行，并能提供最大达100 m³的均质化批次物料。
在每个工艺步骤之前，原料（粉末、散装物料或悬浮液）越均匀，产出率就越高。稀土矿钕的加工便是其中一例：
- 原矿在破碎机和磨机中被粉碎成粉状，以释放出具有经济价值的矿物。
- 按颗粒大小进行分级。
- 按颗粒密度进行分离。
- 处理悬浮液（浆液）。固体含量和流变学特性需与湿法冶金工艺相匹配。
- 矿物的酸浸。
- 在 Gyraton®筒式混合机中对溶液/悬浮液进行中间均质化。
- 化学沉淀、结晶、沉降和絮凝。
- 可选的中间均质化。
- 含稀土固体滤饼的过滤/洗涤。
- 在真空混合干燥机中进行干燥和均质化。
- 煅烧成氧化钕。
- 超细研磨及后续分离工艺。
- 混合作为机械合金化的前处理步骤。
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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