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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

是风力发电和电动汽车行业中高性能永磁体的关键材料。用作合金和玻璃添加剂。用作耐高温牵引磁体的掺杂剂。是显示器中重要的荧光体成分。是屏幕荧光体中的活化剂。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:

  1. 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。
  2. 按颗粒大小进行分级。
  3. 按颗粒密度进行分离。
  4. 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。
  5. 矿物的酸浸。
  6. 在 Gyraton®筒式混合机中对溶液/悬浮液进行中间均质化。
  7. 化学沉淀、结晶、沉降和絮凝。
  8. 可选的中间均质化。
  9. 含稀土固体滤饼的过滤/洗涤。
  10. 在真空混合干燥机中进行干燥和均质化。
  11. 煅烧成氧化钕。
  12. 超细研磨及后续分离工艺。
  13. 混合作为机械合金化的前处理步骤。

如何在驱动功率极低的情况下实现理想的混合质量?

 

Gyraton®筒仓混合机的设计原理基于筒仓的利用。物料根据需求在其中进行储存和排出。相对较长的停留时间被充分利用于混合过程,且混合过程在极低的转速下进行。在此过程中,混合装置仅需普通精密混合机10%至20%的驱动功率。其原理在于两种运动的叠加:混合螺旋绕自身轴线的旋转,以及万向节连接的螺旋轴的进动运动。圆柱形筒仓的底部设计为扁平球壳结构。

混合螺旋将物料以螺旋状向上输送,而重力则将其向下回流。该混合原理在填充率约3%时即可生效,并能产生理想的混合质量。即使在1:100,000的比例下,反复的混合试验也显示混合质量的变异系数低于5%。混合过程无死角,且不受混合物料流动特性的影响。

如何验证混合质量?

 

参考设备为一台Gyraton®试验型筒仓混合机。该设备内装有3立方米的干燥粉状混合物料,其粒度分布范围较广(x_v = 40–1000 µm)。该批次重量为1500千克。最后,加入15克细分散的染料粉末(x_v = 10–100 µm,堆积密度约0.25 kg/dm³)。随后开始混合过程。

经过规定转数后,停止混合过程。在混合室的十个不同位置各取约30克样品。其中精确取15克用于分析。旁边的图表显示了混合质量变异系数的变化趋势。

值得注意的是,无论混合工具的转速如何,混合质量的变化趋势都非常相似。正是这一点,使 Gyraton®筒式混合机成为适用于高要求任务和大批量产品的经济型精密混合机。

不久后,另一台总容积为13立方米的Gyraton混合仓将投入测试使用

拉普拉斯分析对这种平滑效应进行了量化,并将 Gyraton® 混合料仓描述为针对配料波动的动态低通滤波器:因此,时间常数、阻尼系数和允许的配料误差可直接从测得的混合质量曲线中推导出来。

 

在技术中心,我们可对您的原始产品进行批次混合/处理,单批次处理量可达10立方米。由此测得的参数可可靠地应用于容积超过100立方米的仓式混合机。

Gyraton®混合筒仓也可用于连续运行。在此情况下,它既承担缓冲功能,又负责均质化。随着填充度的增加,质量波动会得到越来越好的抑制。产品以均匀的流态排出,并持续供应给后续工艺阶段。在测试运行中可以证明,Gyraton®筒仓混合机能显著平滑配料误差。

批次规模、混合时间及所需驱动功率

 

Gyraton®筒式混合机在工艺技术方面具有极高的灵活性:“您只需设定批次规模和可用的混合时间,系统便会据此计算出所需的驱动功率”。这款精密混合机即使在极低转速下,也能使散装物料达到极佳的均匀度。这正是其功率需求特别低的原因。

本设计表以干态的碳酸钙和高岭土粉为例进行参考。其堆积密度约为 1 kg/dm³。实际所需的功率需求会有所不同,并取决于堆积密度、流动特性、含水量以及颗粒大小和粒度分布。

amixon®团队很乐意为您具体应用需求计算精确的设计参数。测试时,请至少提供3 m³的待混合物料。在评估过程中,我们还可以为您现场演示混合效果。

100立方米容积的Gyraton®筒仓混合机的运输尺寸允许其在完全组装完毕的状态下进行公路运输

 

假设您收到50立方米细磨的稀土粉料。其中钕、镨、钴和铽等有价元素的分布并不均匀。根据钕(Nd)、镨(Pr)、钴(Co)和铽(Tb)的含量,单批次50立方米的此类粉料可能价值高达七位数的欧元。

在此案例中,该批次原料被装入 Gyraton® 筒仓混合机,并在极低的驱动功率下经过一夜的混合,最终达到均匀状态。次日早晨即可获得极高精度的混合质量。在实际操作中,仅需一个样本即可可靠地测定整批物料的贵金属含量。对 Gyraton® 混合筒仓的投资往往能在短期内收回成本:首先是因为能够精确掌握贵金属含量,其次是因为在浓缩工艺开始时就获得了均匀的原料。

使用原装产品进行半工业规模的试验

 

amixon®技术中心可进行半工业规模的工艺试验。试验范围涵盖混合、团聚、润湿、包覆、真空干燥乃至化学合成。位于帕德博恩的总部配备了三十多台试验用混合机。此外,日本、中国、韩国、印度、泰国和美国的各技术中心还配备了更多 amixon® 试验设备。

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