Hidrosiklone

Beskrywing

Hidrosikloneis konosilindries van vorm, met 'n tangensiële toevoerinlaat in die silindriese gedeelte en 'n uitlaat by elke as. Die uitlaat by die silindriese gedeelte word die draaikolkvinder genoem en strek tot in die sikloon om kortsluitingvloei direk vanaf die inlaat te verminder. Aan die keëlvormige punt is die tweede uitlaat, die tap. Vir grootte skeiding is beide afsetpunte oor die algemeen oop na die atmosfeer. Hidrosiklone word oor die algemeen vertikaal bedryf met die tappunt aan die onderkant, daarom word die growwe produk die ondervloei genoem en die fyn produk, wat die draaikolksoeker, die oorloop, verlaat. Figuur 1 toon skematies die hoofvloei- en ontwerpkenmerke van 'n tipiesehidrosikloon: die twee draaikolke, die tangensiële voerinlaat en die aksiale uitlate. Behalwe vir die onmiddellike gebied van die tangensiële inlaat, het die vloeistofbeweging binne die sikloon radiale simmetrie. As een of albei van die uitlate oop is na die atmosfeer, veroorsaak 'n laedruksone 'n gaskern langs die vertikale as, binne die binneste draaikolk.

Die werkingsbeginsel is eenvoudig: die vloeistof, wat die gesuspendeerde deeltjies dra, gaan die sikloon tangensiaal binne, spiraal afwaarts en produseer 'n sentrifugale veld in vrye draaikolkvloei. Groter deeltjies beweeg deur die vloeistof na die buitekant van die sikloon in 'n spiraalbeweging, en gaan deur die tuit met 'n fraksie van die vloeistof. As gevolg van die beperkende area van die tap, word 'n binneste draaikolk, wat in dieselfde rigting as die buitenste draaikolk roteer, maar opwaarts vloei, gevestig en verlaat die sikloon deur die draaikolksoeker, wat die meeste van die vloeistof en fyner deeltjies saam dra. As die spuitkapasiteit oorskry word, word die lugkern afgesluit en die spuitstukuitlaat verander van 'n sambreelvormige sproei na 'n 'tou' en 'n verlies aan growwe materiaal na die oorloop.

Die deursnee van die silindriese gedeelte is die belangrikste veranderlike wat die grootte van die deeltjie wat geskei kan word, beïnvloed, alhoewel die uitlaatdiameters onafhanklik verander kan word om die skeiding wat verkry word, te verander. Terwyl vroeë werkers met siklone van so klein as 5 mm deursnee geëksperimenteer het, wissel kommersiële hidrosikloondiameters tans van 10 mm tot 2,5 m, met skeidingsgroottes vir partikels met digtheid 2700 kg m−3 van 1,5–300 μm, wat afneem met verhoogde partikeldigtheid. Bedryfsdrukval wissel van 10 bar vir klein deursnee tot 0,5 bar vir groot eenhede. Om kapasiteit te verhoog, veelvuldige kleinhidrosiklonekan verdeel word vanaf 'n enkele voerlyn.

Alhoewel die beginsel van werking eenvoudig is, word baie aspekte van hul werking nog steeds swak verstaan, en hidrosikloonkeuse en voorspelling vir industriële werking is grootliks empiries.

Klassifikasie

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., in Wills' Mineral Processing Technology (Agtste Uitgawe), 2016

9.4.3 Hidrosiklone versus skerms

Hidrosiklone het klassifikasie oorheers wanneer dit met fyn deeltjiegroottes in geslote slypkringe (<200 µm) handel. Onlangse ontwikkelings in skermtegnologie (Hoofstuk 8) het egter belangstelling in die gebruik van skerms in slypkringe hernu. Skerms skei op grond van grootte en word nie direk beïnvloed deur die digtheid wat in die voerminerale versprei word nie. Dit kan 'n voordeel wees. Skerms het ook nie 'n omleidingsfraksie nie, en soos Voorbeeld 9.2 getoon het, kan omleiding redelik groot wees (meer as 30% in daardie geval). Figuur 9.8 toon 'n voorbeeld van die verskil in partisiekurwe vir siklone en skerms. Die data is van die El Brocal-konsentrator in Peru met evaluasies voor en nadat die hidrosiklone vervang is met 'n Derrick Stack Sizer® (sien Hoofstuk 8) in die slypkring (Dündar et al., 2014). In ooreenstemming met verwagting, in vergelyking met die sikloon het die skerm 'n skerper skeiding gehad (helling van die kromme is hoër) en min omleiding. 'n Toename in slypkringkapasiteit is gerapporteer as gevolg van hoër breekkoerse na die implementering van die skerm. Dit is toegeskryf aan die uitskakeling van die verbypad, wat die hoeveelheid fyn materiaal wat teruggestuur word na die maalmeulens verminder het, wat geneig is om deeltjie-deeltjie-impakte te demp.

Omskakeling is egter nie een manier nie: 'n onlangse voorbeeld is 'n oorskakeling van skerm na sikloon, om voordeel te trek uit die bykomende groottevermindering van die digter betaalminerale (Sasseville, 2015).

Metallurgiese proses en ontwerp

Eoin H. Macdonald, in Handbook of Gold Exploration and Evaluation, 2007

Hidrosiklone

Hidrosiklone is voorkeureenhede om groot floddervolumes goedkoop te grootte of te ontslym en omdat hulle baie min vloerspasie of kopruimte in beslag neem. Hulle werk die doeltreffendste wanneer dit teen 'n eweredige vloeitempo en pulpdigtheid gevoer word en word individueel of in trosse gebruik om verlangde totale kapasiteit by vereiste splits te verkry. Groottevermoëns maak staat op sentrifugale kragte wat gegenereer word deur hoë tangensiële vloeisnelhede deur die eenheid. Die primêre draaikolk wat deur die inkomende flodder gevorm word, werk spiraalvormig afwaarts om die binneste keëlwand. Vaste stowwe word deur middel van sentrifugale krag na buite geslinger sodat die digtheid daarvan toeneem namate die pulp afwaarts beweeg. Vertikale komponente van die snelheid werk afwaarts naby die keëlwande en opwaarts naby die as. Die minder digte sentrifugale geskeide slymfraksie word opwaarts gedwing deur die vortex finder om deur die opening aan die boonste punt van die keël uit te gaan. 'n Tussensone of omhulsel tussen die twee vloei het geen vertikale snelheid en skei die growwer vaste stowwe wat afwaarts beweeg van die fyner vaste stowwe wat opwaarts beweeg. Die grootste deel van die vloei beweeg opwaarts binne die kleiner binneste draaikolk en hoër sentrifugale kragte gooi die groter van die fyner deeltjies na buite en verskaf dus 'n meer doeltreffende skeiding in die fyner groottes. Hierdie deeltjies keer terug na die buitenste draaikolk en rapporteer weer aan die jig voer.

Die geometrie en bedryfstoestande binne die spiraalvloeipatroon van 'n tipiesehidrosikloonword in Fig. 8.13 beskryf. Bedryfsveranderlikes is pulpdigtheid, voervloeitempo, vastestof-eienskappe, voerinlaatdruk en drukval deur die sikloon. Sikloonveranderlikes is area van voerinlaat, draaikolksoeker-deursnee en lengte, en tapuitlaatdeursnee. Die waarde van die sleepkoëffisiënt word ook deur vorm beïnvloed; hoe meer 'n deeltjie van sferisiteit verskil, hoe kleiner is sy vormfaktor en hoe groter is sy afsakweerstand. Die kritieke spanningsone kan strek tot sommige gouddeeltjies so groot as 200 mm in grootte en noukeurige monitering van die klassifikasieproses is dus noodsaaklik om oormatige herwinning en die gevolglike opbou van slym te verminder. Histories, toe min aandag aan die herstel van 150 gegee isμm goudkorrels blyk die oordrag van goud in die slymfraksies grootliks verantwoordelik te wees vir goudverliese wat in baie goudplasingsbedrywighede so hoog as 40–60% aangeteken is.

Figuur 8.14 (Warman-seleksiekaart) is 'n voorlopige keuse van siklone vir skeiding by verskillende D50-groottes van 9–18 mikron tot 33–76 mikron. Hierdie grafiek, soos met ander sulke kaarte van sikloonprestasie, is gebaseer op 'n noukeurig beheerde toevoer van 'n spesifieke tipe. Dit veronderstel 'n vastestofinhoud van 2 700 kg/m3 in water as 'n eerste riglyn vir seleksie. Die groter deursnee siklone word gebruik om growwe skeidings te produseer, maar vereis hoë voervolumes vir behoorlike funksionering. Fyn skeidings by hoë voervolumes vereis groepe siklone met 'n klein deursnee wat parallel werk. Die finale ontwerpparameters vir noue grootte moet eksperimenteel bepaal word, en dit is belangrik om 'n sikloon rondom die middel van die reeks te kies sodat enige klein aanpassings wat nodig mag wees aan die begin van bedrywighede gemaak kan word.

Daar word beweer dat die CBC (sirkulerende bed) sikloon alluviale goud voermateriaal tot 5 mm deursnee klassifiseer en 'n konsekwent hoë jig voer vanaf die ondervloei verkry. Skeiding vind plaas om ongeveerD50/150 mikron gebaseer op silika met digtheid 2,65. Daar word beweer dat die CBC-sikloon-ondervloei besonder vatbaar is vir jig-skeiding as gevolg van sy relatief gladde grootteverspreidingskurwe en byna volledige verwydering van fyn afvaldeeltjies. Alhoewel daar beweer word dat hierdie stelsel 'n hoëgraadse primêre konsentraat van gelykwaardige swaar minerale in een gang van 'n betreklik lang grootte reeks voer (bv. minerale sand) produseer, is geen sulke prestasiesyfers beskikbaar vir alluviale voermateriaal wat fyn en skilferige goud bevat nie. . Tabel 8.5 gee die tegniese data vir AKWhidrosiklonevir afsnypunte tussen 30 en 100 mikron.

Tabel 8.5. Tegniese data vir AKW hidrosiklone

Tipe (KRS)	Deursnee (mm)	Drukval	Kapasiteit		Snypunt (mikron)
Tipe (KRS)	Deursnee (mm)	Drukval	Mis (m3/uur)	Vaste stowwe (maksimum t/h).	Snypunt (mikron)
2118	100	1–2,5	9.27	5	30–50
2515	125	1–2,5	11–30	6	25–45
4118	200	0,7–2,0	18–60	15	40–60
(RWN)6118	300	0,5–1,5	40–140	40	50–100

Ontwikkelings in ystererts verkleining en klassifikasie tegnologieë

A. Jankovic, in Iron Ore, 2015

8.3.3.1 Hidrosikloonskeiers

Die hidrosikloon, ook na verwys as sikloon, is 'n klassifikasie-toestel wat sentrifugale krag gebruik om die afsakking van suspensiedeeltjies te versnel en deeltjies te skei volgens grootte, vorm en soortlike gewig. Dit word wyd in die mineralebedryf gebruik, met die hoofgebruik in mineraalverwerking as 'n klassifiseerder, wat uiters doeltreffend by fyn skeidingsgroottes bewys het. Dit word wyd gebruik in geslotekring-slypbewerkings, maar het baie ander gebruike gevind, soos ontslyping, ontkorreling en verdikking.

'n Tipiese hidrosikloon (Figuur 8.12a) bestaan uit 'n kegelvormige houer, oop by sy top, of ondervloei, verbind met 'n silindriese gedeelte, wat 'n tangensiële toevoerinlaat het. Die bokant van die silindriese gedeelte is toegemaak met 'n plaat waardeur 'n aksiaal gemonteerde oorlooppyp gaan. Die pyp word in die liggaam van die sikloon verleng deur 'n kort, verwyderbare gedeelte bekend as die draaikolkvinder, wat kortsluiting van voer direk in die oorloop voorkom. Die voer word onder druk deur die tangensiële ingang ingevoer, wat 'n wervelende beweging aan die pulp verleen. Dit genereer 'n draaikolk in die sikloon, met 'n laedruksone langs die vertikale as, soos getoon in Figuur 8.12b. ’n Lugkern ontwikkel langs die as, wat normaalweg deur die topopening met die atmosfeer verbind is, maar gedeeltelik geskep deur opgeloste lug wat uit oplossing in die sone van lae druk kom. Die sentrifugale krag versnel die uitsaktempo van die deeltjies en skei sodoende deeltjies volgens grootte, vorm en soortlike gewig. Vinniger besinkende deeltjies beweeg na die wand van die sikloon, waar die snelheid die laagste is, en migreer na die topopening (ondervloei). As gevolg van die werking van die sleepkrag, beweeg die stadiger-sakkende deeltjies na die sone van laagdruk langs die as en word opwaarts deur die draaikolkvinder na die oorloop gedra.

Hidrosiklone word byna universeel in slypkringe gebruik vanweë hul hoë kapasiteit en relatiewe doeltreffendheid. Hulle kan ook oor 'n baie wye reeks deeltjiegroottes (tipies 5–500 μm) klassifiseer, eenhede met kleiner deursnee word vir fyner klassifikasie gebruik. Sikloontoediening in magnetietmaalkringe kan egter ondoeltreffende werking veroorsaak as gevolg van die digtheidsverskil tussen magnetiet en afvalminerale (silika). Magnetiet het 'n spesifieke digtheid van ongeveer 5,15, terwyl silika 'n spesifieke digtheid van ongeveer 2,7 het. Inhidrosiklone, digte minerale skei teen 'n fyner snygrootte as ligter minerale. Daarom word vrygemaakte magnetiet in die sikloon-ondervloei gekonsentreer, met gevolglike oormaal van die magnetiet. Napier-Munn et al. (2005) het opgemerk dat die verband tussen die gekorrigeerde snygrootte (d50c) en partikeldigtheid volg 'n uitdrukking van die volgende vorm, afhangende van vloeitoestande en ander faktore:

d50c∝ρs−ρl−n

waarρs is die vastestofdigtheid,ρl is die vloeistofdigtheid, ennis tussen 0,5 en 1,0. Dit beteken dat die effek van mineraaldigtheid op sikloonprestasie nogal beduidend kan wees. Byvoorbeeld, as died50c van die magnetiet is 25 μm, dan is died50c silikadeeltjies sal 40–65 μm wees. Figuur 8.13 toon die sikloonklassifikasiedoeltreffendheidskrommes vir magnetiet (Fe3O4) en silika (SiO2) verkry uit die opname van 'n industriële kogelmeul magnetietmaalkring. Die grootte skeiding vir silika is baie growwer, met 'nd50c vir Fe3O4 van 29 μm, terwyl dié vir SiO2 68 μm is. As gevolg van hierdie verskynsel is die magnetiet-maalmeulens in geslote stroombane met hidrosiklone minder doeltreffend en het laer kapasiteit in vergelyking met ander basismetaaloor-maalkringe.

Hoëdrukprosestegnologie: Grondbeginsels en toepassings

MJ Cocero PhD, in Industrial Chemistry Library, 2001

Vastestowwe-skeiding toestelle

•

Hidrosikloon

Dit is een van die eenvoudigste tipes vastestowwe skeiers. Dit is 'n hoë-doeltreffende skeidingstoestel en kan gebruik word om vaste stowwe effektief te verwyder by hoë temperature en druk. Dit is ekonomies omdat dit geen bewegende onderdele het nie en min onderhoud verg.

Die skeidingsdoeltreffendheid vir vaste stowwe is 'n sterk funksie van die deeltjiegrootte en temperatuur. Bruto skeidingsdoeltreffendheid naby 80% is haalbaar vir silika en temperature bo 300°C, terwyl in dieselfde temperatuurreeks, bruto skeidingsdoeltreffendheid vir digter sirkoondeeltjies groter as 99% is [29].

Die hoofgestremdheid van hidrosikloonwerking is die neiging van sommige soute om aan die sikloonmure te kleef.

•

Kruis mikro-filtrasie

Kruisvloeifilters tree op 'n manier soortgelyk aan dié wat normaalweg waargeneem word in kruisvloeifiltrasie onder omgewingstoestande: verhoogde skuiftempo's en verminderde vloeistofviskositeit lei tot 'n verhoogde filtraatgetal. Kruismikrofiltrasie is toegepas op die skeiding van gepresipiteerde soute as vaste stowwe, wat deeltjie-skeidingsdoeltreffendheid tipies 99,9% oorskry. Goemanset al.[30] het natriumnitraatskeiding van superkritiese water bestudeer. Onder die toestande van die studie was natriumnitraat teenwoordig as die gesmelte sout en kon dit die filter oorsteek. Skeidingsdoeltreffendheid is verkry wat met temperatuur gewissel het, aangesien die oplosbaarheid afneem soos die temperatuur toeneem, wat wissel tussen 40% en 85%, vir onderskeidelik 400 °C en 470°C. Hierdie werkers het die skeidingsmeganisme verduidelik as 'n gevolg van 'n duidelike deurlaatbaarheid van die filtermedium na die superkritiese oplossing, in teenstelling met die gesmelte sout, gebaseer op hul duidelik afsonderlike viskositeite. Daarom sou dit moontlik wees om nie net neergeslagen soute bloot as vaste stowwe te filtreer nie, maar ook om daardie lae-smeltpunt soute wat in 'n gesmelte toestand is, te filtreer.

Die bedryfsprobleme was hoofsaaklik as gevolg van filterkorrosie deur die soute.

Papier: Herwinning en Herwinde materiaal

MR Doshi, JM Dyer, in naslaanmodule in materiaalwetenskap en materiaalingenieurswese, 2016

3.3 Skoonmaak

Skoonmakers ofhidrosikloneverwyder kontaminante uit pulp gebaseer op die digtheidsverskil tussen die kontaminant en water. Hierdie toestelle bestaan uit koniese of silindries-kegelvormige drukvat waarin pulp tangensiaal by die groot deursnee-punt ingevoer word (Figuur 6). Tydens deurgang deur die skoonmaker ontwikkel die pulp 'n draaikolkvloeipatroon, soortgelyk aan dié van 'n sikloon. Die vloei roteer om die sentrale as soos dit weggaan van die inlaat en na die toppunt, of ondervloei-opening, langs die binnekant van die skonermuur. Die rotasievloeisnelheid versnel soos die deursnee van die keël afneem. Naby die toppunt voorkom die klein deursnee-opening die afvoer van die meeste van die vloei wat eerder in 'n binneste draaikolk by die kern van die skoonmaker roteer. Die vloei by die binnekern vloei weg van die topopening totdat dit deur die draaikolkvinder, geleë aan die groot deursnee-punt in die middel van die skoonmaker, ontslaan. Die hoër digtheid materiaal, wat by die wand van die skoonmaker gekonsentreer is as gevolg van sentrifugale krag, word by die top van die keël ontslaan (Bliss, 1994, 1997).

Skoonmakers word geklassifiseer as hoë, medium of lae digtheid, afhangende van die digtheid en grootte van die kontaminante wat verwyder word. ’n Skoonmaker met hoë digtheid, met ’n deursnee wat wissel van 15 tot 50 cm (6–20 duim) word gebruik om trapmetaal, skuifspelde en krammetjies te verwyder en word gewoonlik onmiddellik na die verpulper geplaas. Soos die skoner deursnee afneem, neem die doeltreffendheid daarvan in die verwydering van klein grootte kontaminante toe. Om praktiese en ekonomiese redes is die sikloon van 75 mm (3 duim) deursnee oor die algemeen die kleinste skoonmaker wat in die papierbedryf gebruik word.

Omgekeerde skoonmakers en deurvloeiskoonmakers is ontwerp om lae-digtheid besoedeling soos was, polistireen en taaistowwe te verwyder. Omgekeerde skoonmakers word so genoem omdat die aanvaardingsstroom by die skoner toppunt versamel word terwyl die verwerpers by die oorloop uitgaan. In die deurvloeiskoonmaker, aanvaar en verwerp uitgang aan dieselfde kant van die skoonmaker, met aanvaardings naby die skonerwand geskei van die verwerpings deur 'n sentrale buis naby die kern van die skoonmaker, soos getoon in Figuur 7.

Deurlopende sentrifuges wat in die 1920's en 1930's gebruik is om sand uit pulp te verwyder, is gestaak ná die ontwikkeling van hidrosiklone. Die Gyroclean, ontwikkel by Centre Technique du Papier, Grenoble, Frankryk, bestaan uit 'n silinder wat teen 1200–1500 rpm roteer (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002). Die kombinasie van relatief lang verblyftyd en hoë sentrifugale krag laat lae-digtheid kontaminante genoegsame tyd toe om na die kern van die skoonmaker te migreer waar hulle deur die middelste draaikolkafvoer verwerp word.

MT Thew, in Encyclopedia of Separation Science, 2000

Opsomming

Alhoewel die vastestof-vloeistofhidrosikloonvir die grootste deel van die 20ste eeu gevestig is, het bevredigende vloeistof-vloeistof-skeidingsprestasie eers in die 1980's gekom. Die buitelandse oliebedryf het 'n behoefte gehad aan kompakte, robuuste en betroubare toerusting om fynverdeelde kontaminante olie uit water te verwyder. Hierdie behoefte is bevredig deur 'n aansienlik ander tipe hidrosikloon, wat natuurlik geen bewegende dele gehad het nie.

Nadat hierdie behoefte meer volledig verduidelik is en dit met vastestof-vloeistof sikloniese skeiding in mineraalverwerking vergelyk is, word die voordele gegee wat die hidrosikloon ingehou het bo tipes toerusting wat vroeër geïnstalleer is om die plig na te kom.

Skeidingsprestasie-assesseringskriteria word gelys voordat prestasie bespreek word in terme van voerkonstitusie, operateurbeheer en die energie benodig, maw die produk van drukval en vloeitempo.

Die omgewing vir petroleumproduksie stel sekere beperkings vir materiale en dit sluit die probleem van deeltjieerosie in. Tipiese materiale wat gebruik word, word genoem. Relatiewe kostedata vir tipes olieskeidingsaanlegte, beide kapitaal en herhalend, word uiteengesit, hoewel bronne yl is. Ten slotte word 'n paar wenke na verdere ontwikkeling beskryf, aangesien die oliebedryf kyk na toerusting wat op die seebodem of selfs aan die onderkant van die boorput geïnstalleer is.

Monsterneming, beheer en massabalansering

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., in Wills' Mineral Processing Technology (Agtste Uitgawe), 2016

3.7.1 Gebruik van deeltjiegrootte

Baie eenhede, sooshidrosikloneen swaartekragskeiers, produseer 'n mate van grootteskeiding en die deeltjiegroottedata kan vir massabalansering gebruik word (Voorbeeld 3.15).

Voorbeeld 3.15 is 'n voorbeeld van die minimalisering van noduswanbalans; dit verskaf byvoorbeeld die beginwaarde vir die veralgemeende kleinste kwadrate-minimalisering. Hierdie grafiese benadering kan gebruik word wanneer daar "oortollige" komponentdata is; in Voorbeeld 3.9 kon dit gebruik gewees het.

Voorbeeld 3.15 gebruik die sikloon as die nodus. 'n Tweede nodus is die put: dit is 'n voorbeeld van 2 insette (vars voer en balmeulontlading) en een uitset (sikloontoevoer). Dit gee nog 'n massabalans (Voorbeeld 3.16).

In Hoofstuk 9 keer ons terug na hierdie slypbaanvoorbeeld deur gebruik te maak van aangepaste data om die sikloonverdelingskromme te bepaal.

Postyd: Mei-07-2019