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 vortexvinder genoem en strek in die sikloon in om kortsluitingvloei direk vanaf die inlaat te verminder. By die koniese punt is die tweede uitlaat, die tap. Vir grootteskeiding is beide uitlate gewoonlik oop na die atmosfeer. Hidrosiklone word gewoonlik vertikaal bedryf met die tap aan die onderste punt, daarom word die growwe produk die ondervloei en die fyn produk genoem, wat die vortexvinder die oorloop laat. Figuur 1 toon skematies die hoofvloei- en ontwerpkenmerke van 'n tipiese ...hidrosikloon: die twee wervels, die tangensiële toevoerinlaat 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 werwel.

Die werkingsprinsipe is eenvoudig: die vloeistof, wat die gesuspendeerde deeltjies dra, gaan die sikloon tangensiaal binne, spiraal afwaarts en produseer 'n sentrifugale veld in vrye werwelvloei. Groter deeltjies beweeg deur die vloeistof na die buitekant van die sikloon in 'n spiraalbeweging en verlaat deur die tap met 'n fraksie van die vloeistof. As gevolg van die beperkende area van die tap, word 'n binneste werwel, wat in dieselfde rigting as die buitenste werwel roteer, maar opwaarts vloei, gevorm en die sikloon deur die werwelvinder verlaat, terwyl dit die meeste van die vloeistof en fyner deeltjies saamdra. As die tapkapasiteit oorskry word, word die lugkern afgesluit en die tapuitlaat verander van 'n sambreelvormige sproei na 'n 'tou' en 'n verlies van 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 bereikte skeiding te verander. Terwyl vroeë werkers met siklone so klein as 5 mm deursnee geëksperimenteer het, wissel kommersiële hidrosikloondiameters tans van 10 mm tot 2,5 m, met skeidingsgroottes vir deeltjies met 'n digtheid van 2700 kg m−3 van 1,5–300 μm, wat afneem met verhoogde deeltjiedigtheid. Die bedryfsdrukval wissel van 10 bar vir klein diameters tot 0,5 bar vir groot eenhede. Om die kapasiteit te verhoog, word veelvuldige kleinhidrosiklonekan vanaf 'n enkele voedingslyn verdeel word.

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

Klassifikasie

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

9.4.3 Hidrosiklone Versus Sifters

Hidrosiklone het klassifikasie oorheers wanneer dit kom by fyn deeltjiegroottes in geslote maalkringe (<200 µm). Onlangse ontwikkelings in siftegnologie (Hoofstuk 8) het egter hernude belangstelling in die gebruik van siwwe in maalkringe veroorsaak. Siwwe skei op grond van grootte en word nie direk beïnvloed deur die digtheidsverspreiding in die voerminerale nie. Dit kan 'n voordeel wees. Siwwe het ook nie 'n omleidingsfraksie nie, en soos Voorbeeld 9.2 getoon het, kan die omleiding redelik groot wees (meer as 30% in daardie geval). Figuur 9.8 toon 'n voorbeeld van die verskil in die verdelingskurwe vir siklone en siwwe. Die data is van die El Brocal-konsentrator in Peru met evaluasies voor en na die hidrosiklone vervang is met 'n Derrick Stack Sizer® (sien Hoofstuk 8) in die maalkring (Dündar et al., 2014). In ooreenstemming met verwagting, het die sif in vergelyking met die sikloon 'n skerper skeiding (helling van die kurwe is hoër) en min omleiding gehad. 'n Toename in die maalkringkapasiteit is gerapporteer as gevolg van hoër breeksyfers na die implementering van die sif. Dit is toegeskryf aan die uitskakeling van die omseil, wat die hoeveelheid fyn materiaal wat terug na die maalmeulens gestuur word, verminder, wat geneig is om deeltjie-deeltjie-impakte te versag.

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

Metallurgiese proses en ontwerp

Eoin H. Macdonald, in Handboek van Goudeksplorasie en -evaluering, 2007

Hidrosiklone

Hidrosiklone is voorkeur-eenhede vir die goedkoop groottebepaling of ontslyming van groot slykvolumes en omdat hulle baie min vloeroppervlakte of kopruimte beslaan. Hulle werk die doeltreffendste wanneer hulle teen 'n egalige vloeitempo en pulpedigtheid gevoer word en word individueel of in trosse gebruik om die verlangde totale kapasiteit teen vereiste splitsings te verkry. Groottebepalingsvermoëns is afhanklik van sentrifugale kragte wat gegenereer word deur hoë tangensiële vloeisnelhede deur die eenheid. Die primêre draaikolk wat deur die inkomende slyk gevorm word, werk spiraalvormig afwaarts om die binneste keëlwand. Vaste stowwe word deur sentrifugale krag na buite geslinger sodat die digtheid van die pulp afwaarts toeneem soos dit afwaarts beweeg. Vertikale komponente van die snelheid werk afwaarts naby die keëlwande en opwaarts naby die as. Die minder digte sentrifugaal geskeide slykfraksie word opwaarts deur die draaikolkvinder gedwing om deur die opening aan die boonste punt van die keël uit te beweeg. 'n Tussenliggende sone of omhulsel tussen die twee vloeie het nul 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, wat 'n meer doeltreffende skeiding in die fyner groottes bied. Hierdie deeltjies keer terug na die buitenste draaikolk en rapporteer weer aan die malvoer.

Die geometrie en bedryfstoestande binne die spiraalvormige vloeipatroon van 'n tipiesehidrosikloonword beskryf in Fig. 8.13. Operasionele veranderlikes is pulpdigtheid, voervloeitempo, vastestof-eienskappe, voerinlaatdruk en drukval deur die sikloon. Sikloonveranderlikes is die area van die voerinlaat, die deursnee en lengte van die vortexvinder, en die deursnee van die spigot-uitlaat. Die waarde van die sleepkoëffisiënt word ook beïnvloed deur vorm; hoe meer 'n deeltjie van sferisiteit verskil, hoe kleiner is die vormfaktor en hoe groter is die weerstand teen besakking. Die kritieke spanningsone kan strek tot sommige gouddeeltjies so groot as 200 mm, en noukeurige monitering van die klassifikasieproses is dus noodsaaklik om oormatige herwinning en die gevolglike opbou van slyk te verminder. Histories, toe min aandag gegee is aan die herwinning van 150μm goudkorrels, blyk die oordrag van goud in die slymfraksies grootliks verantwoordelik te gewees het vir goudverliese wat in baie goudplasingsbedrywighede so hoog as 40-60% was.

Figuur 8.14 (Warman-keusekaart) is 'n voorlopige keuse van siklone vir skeiding by verskeie D50-groottes van 9–18 mikron tot 33–76 mikron. Hierdie kaart, soos ander sulke kaarte van sikloonprestasie, is gebaseer op 'n noukeurig beheerde toevoer van 'n spesifieke tipe. Dit neem 'n vastestofinhoud van 2 700 kg/m3 in water aan as 'n eerste riglyn vir seleksie. Die siklone met 'n groter deursnee word gebruik om growwe skeidings te produseer, maar benodig hoë toevoervolumes vir behoorlike funksie. Fyn skeidings by hoë toevoervolumes vereis trosse siklone met 'n klein deursnee wat parallel werk. Die finale ontwerpparameters vir noukeurige groottebepaling 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 goudvoermateriale tot 5 mm deursnee klassifiseer en 'n konsekwent hoë jigvoer uit die ondervloei verkry. Skeiding vind plaas teen ongeveerD50/150 mikron gebaseer op silika met 'n digtheid van 2.65. Daar word beweer dat die CBC-sikloonondervloei besonder geskik is vir jigskeiding as gevolg van sy relatief gladde grootteverspreidingskromme en byna volledige verwydering van fyn afvaldeeltjies. Alhoewel daar beweer word dat hierdie stelsel 'n hoëgraadse primêre konsentraat van gelyke swaar minerale in een deurgang van 'n relatief lang groottebereikvoer (bv. minerale sand) produseer, is geen sulke prestasiesyfers beskikbaar vir alluviale voermateriaal wat fyn en vlokkerige goud bevat nie. Tabel 8.5 gee die tegniese data vir AKW.hidrosiklonevir 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	Slyk (m3/uur)	Vaste stowwe (t/h maks).	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 ysterertsverfyning en klassifikasietegnologieë

A. Jankovic, in Ystererts, 2015

8.3.3.1 Hidrosikloonskeiers

Die hidrosikloon, ook bekend as 'n sikloon, is 'n klassifikasietoestel wat sentrifugale krag gebruik om die vestigingstempo van slykdeeltjies te versnel en deeltjies volgens grootte, vorm en spesifieke swaartekrag te skei. Dit word wyd gebruik in die mineraalbedryf, met die hoofgebruik in mineraalverwerking as 'n klassifiseerder, wat uiters doeltreffend bewys is by fyn skeidingsgroottes. Dit word wyd gebruik in geslote kringmaalbedrywighede, maar het baie ander gebruike gevind, soos ontslyming, ontgruising en verdikking.

'n Tipiese hidrosikloon (Figuur 8.12a) bestaan uit 'n konies gevormde houer, oop by sy punt, of onderloop, verbind aan 'n silindriese gedeelte, wat 'n tangensiële toevoerinlaat het. Die bokant van die silindriese gedeelte word gesluit met 'n plaat waardeur 'n aksiaal gemonteerde oorlooppyp loop. Die pyp word in die liggaam van die sikloon verleng deur 'n kort, verwyderbare gedeelte bekend as die vortexvinder, wat kortsluiting van voer direk in die oorloop voorkom. Die voer word onder druk deur die tangensiële ingang ingebring, wat 'n wervelende beweging aan die pulp verleen. Dit genereer 'n vortex in die sikloon, met 'n laedruksone langs die vertikale as, soos getoon in Figuur 8.12b. 'n Lugkern ontwikkel langs die as, normaalweg verbind aan die atmosfeer deur die puntopening, maar gedeeltelik geskep deur opgeloste lug wat uit die oplossing in die sone van lae druk kom. Die sentrifugale krag versnel die vestigingstempo van die deeltjies, waardeur deeltjies volgens grootte, vorm en spesifieke swaartekrag geskei word. Vinniger-sakkende deeltjies beweeg na die wand van die sikloon, waar die snelheid die laagste is, en migreer na die toppuntopening (ondervloei). As gevolg van die werking van die sleepkrag beweeg die stadiger-sakkende deeltjies na die sone van lae druk langs die as en word opwaarts deur die werwelvinder na die oorloop gedra.

Hidrosiklone word byna universeel in maalkringe gebruik as gevolg van hul hoë kapasiteit en relatiewe doeltreffendheid. Hulle kan ook oor 'n baie wye reeks deeltjiegroottes klassifiseer (tipies 5–500 μm), met kleiner deursnee-eenhede wat vir fyner klassifikasie gebruik word. Sikloontoepassing in magnetiet-maalkringe 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 af met 'n fyner snygrootte as ligter minerale. Daarom word vrygestelde magnetiet in die sikloonondervloei gekonsentreer, met gevolglike oormaal van die magnetiet. Napier-Munn et al. (2005) het opgemerk dat die verband tussen die gekorrigeerde snygrootte (d50c) en deeltjiedigtheid 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 died50c silikadeeltjies sal 40–65 μm wees. Figuur 8.13 toon die sikloonklassifikasie-doeltreffendheidskrommes vir magnetiet (Fe3O4) en silika (SiO2) verkry uit die opname van 'n industriële balmeul-magnetietmaalkring. Die grootteskeiding 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 hulle 'n laer kapasiteit in vergelyking met ander basismetaalerts-maalstroombane.

Hoëdrukprosestegnologie: Grondbeginsels en Toepassings

MJ Cocero PhD, in Industriële Chemie Biblioteek, 2001

Vastestof-skeidingstoestelle

•

Hidrosikloon

Dit is een van die eenvoudigste tipes vastestofskeiers. Dit is 'n hoogs doeltreffende skeidingstoestel en kan gebruik word om vaste stowwe effektief te verwyder by hoë temperature en druk. Dit is ekonomies omdat dit geen bewegende dele het nie en min onderhoud benodig.

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

Die grootste nadeel van hidrosikloonwerking is die neiging van sommige soute om aan die sikloonwande te kleef.

•

Kruismikrofiltrasie

Kruisvloeifilters tree op soortgelyk aan dié wat normaalweg in kruisvloeifiltrasie onder omgewingstoestande waargeneem word: verhoogde skuiftempo's en verminderde vloeistofviskositeit lei tot 'n verhoogde filtraatgetal. Kruismikrofiltrasie is toegepas op die skeiding van gepresipiteerde soute as vaste stowwe, wat deeltjieskeidingsdoeltreffendhede van tipies meer as 99.9% gee. Goemanset al.[30] het die skeiding van natriumnitraat uit superkritiese water bestudeer. Onder die toestande van die studie was natriumnitraat teenwoordig as die gesmelte sout en kon dit die filter oorsteek. Skeidingsdoeltreffendhede is verkry wat met temperatuur gewissel het, aangesien die oplosbaarheid afneem soos die temperatuur toeneem, tussen 40% en 85%, vir onderskeidelik 400 °C en 470 °C. Hierdie werkers het die skeidingsmeganisme verduidelik as gevolg van 'n duidelike deurlaatbaarheid van die filtermedium teenoor die superkritiese oplossing, in teenstelling met die gesmelte sout, gebaseer op hul duidelik onderskeibare viskositeite. Daarom sou dit moontlik wees om nie net neergeslane soute bloot as vaste stowwe te filter nie, maar ook om daardie lae-smeltpunt soute wat in 'n gesmelte toestand is, te filter.

Die bedryfsprobleme was hoofsaaklik te wyte aan filterkorrosie deur die soute.

Papier: Herwinning en Herwinde Materiale

MR Doshi, JM Dyer, in Verwysingsmodule in Materiaalkunde 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-koniese drukvate waarin pulp tangensiaal by die groot deursnee-einde gevoer word (Figuur 6). Tydens deurgang deur die skoonmaker ontwikkel die pulp 'n vortexvloeipatroon, soortgelyk aan dié van 'n sikloon. Die vloei roteer om die sentrale as soos dit weg van die inlaat en na die toppunt, of ondervloei-opening, langs die binnekant van die skoonmakerwand beweeg. Die rotasievloeisnelheid versnel soos die deursnee van die keël afneem. Naby die toppunt-einde verhoed die klein deursnee-opening die afvoer van die meeste van die vloei wat eerder in 'n binneste vortex by die kern van die skoonmaker roteer. Die vloei by die binneste kern vloei weg van die toppunt-opening totdat dit deur die vortexvinder, wat by die groot deursnee-einde in die middel van die skoonmaker geleë is, afvoer. Die materiaal met 'n hoër digtheid, wat as gevolg van sentrifugale krag by die wand van die skoonmaker gekonsentreer is, word by die toppunt van die keël afgevoer (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 Hoëdigtheidskoonmaker, met 'n deursnee wat wissel van 15 tot 50 cm (6–20 duim), word gebruik om losmetaal, skuifspelde en krammetjies te verwyder en word gewoonlik direk na die pulper geplaas. Namate die skoonmaker se deursnee afneem, neem die doeltreffendheid daarvan in die verwydering van klein kontaminante toe. Om praktiese en ekonomiese redes is die 75 mm (3 duim) deursnee sikloon oor die algemeen die kleinste skoonmaker wat in die papierbedryf gebruik word.

Omgekeerde skoonmakers en deurvloei-skoonmakers is ontwerp om lae-digtheid kontaminante soos was, polistireen en kleefmiddels te verwyder. Omgekeerde skoonmakers word so genoem omdat die aanvaarde stroom by die skoner se punt versamel word terwyl die uitwerpsels by die oorloop uitgaan. In die deurvloei-skoonmaker verlaat aanvaarde en uitwerpsels aan dieselfde kant van die skoonmaker, met aanvaarde naby die skoner se wand geskei van die uitwerpsels 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 na 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 gee lae-digtheid kontaminante genoeg tyd om na die kern van die skoonmaker te migreer waar hulle deur die sentrale vortex-ontlading afgestoot word.

MT Thew, in Ensiklopedie van Skeidingswetenskap, 2000

Sinopsis

Alhoewel die vastestof-vloeistofhidrosikloonal vir die grootste deel van die 20ste eeu gevestig is, het bevredigende vloeistof-vloeistof-skeidingsprestasie eers in die 1980's bereik. Die oliebedryf op see het 'n behoefte gehad aan kompakte, robuuste en betroubare toerusting vir die verwydering van fyn verdeelde besoedelende olie uit water. 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 vergelyk is met die sikloniese skeiding van vastestowwe en vloeistowwe in mineraalverwerking, word die voordele wat die hidrosikloon bied bo die tipes toerusting wat vroeër geïnstalleer is om aan die plig te voldoen, gegee.

Skeidingsprestasie-assesseringskriteria word gelys voordat prestasie bespreek word in terme van voerkonstitusie, operateurbeheer en die benodigde energie, d.w.s. die produk van drukval en vloeitempo.

Die omgewing vir petroleumproduksie stel sekere beperkings vir materiale, insluitend die probleem van partikelerosie. Tipiese materiale wat gebruik word, word genoem. Relatiewe kostedata vir tipes olieskeidingsaanlegte, beide kapitaal- en herhalend, word uiteengesit, hoewel bronne skaars is. Laastens word 'n paar aanwysers vir verdere ontwikkeling beskryf, aangesien die oliebedryf kyk na toerusting wat op die seebodem of selfs op die bodem van die boorgat geïnstalleer is.

Monsterneming, Beheer en Massabalansering

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., in Wills se 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 minimalisering van noduswanbalans; dit verskaf byvoorbeeld die aanvanklike waarde 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 knoop. 'n Tweede knoop is die sump: dit is 'n voorbeeld van 2 insette (vars voer en balmeul-uitlaat) en een uitset (sikloonvoer). Dit gee 'n ander massabalans (Voorbeeld 3.16).

In Hoofstuk 9 keer ons terug na hierdie slypkringvoorbeeld deur aangepaste data te gebruik om die sikloonverdelingskurwe te bepaal.

Plasingstyd: 7 Mei 2019