الهيدروسيكلونات

وصف

الهيدروسيكلوناتتتخذ هذه الأجهزة شكلاً مخروطيًا أسطوانيًا، مع مدخل تغذية مماس في الجزء الأسطواني ومخرج على كل محور. يُسمى المخرج الموجود في الجزء الأسطواني "محدد الدوامة" ويمتد داخل الإعصار لتقليل التدفق المباشر من المدخل. يوجد في الطرف المخروطي المخرج الثاني، وهو "الصنبور". لفصل الأحجام، يكون كلا المخرجين مفتوحين عادةً للغلاف الجوي. تعمل أجهزة الإعصار المائي عادةً بشكل رأسي مع وجود الصنبور في الطرف السفلي، ولذلك يُسمى المنتج الخشن "التدفق السفلي" والمنتج الناعم الخارج من "محدد الدوامة" "التدفق العلوي". يوضح الشكل 1 بشكل تخطيطي التدفق الرئيسي وخصائص التصميم لجهاز نموذجيهيدروسيكلونيتكون الإعصار من دوامتين، مدخل تغذية مماس ومخارج محورية. باستثناء المنطقة المجاورة مباشرة للمدخل المماسي، تتسم حركة المائع داخل الإعصار بتناظر شعاعي. إذا كان أحد المخرجين أو كلاهما مفتوحًا للغلاف الجوي، فإن منطقة الضغط المنخفض تُسبب وجود لب غازي على طول المحور الرأسي، داخل الدوامة الداخلية.

مبدأ التشغيل بسيط: يدخل السائل، حاملاً الجسيمات العالقة، إلى الإعصار بشكل مماس، ويتحرك حلزونياً إلى الأسفل، مُحدثاً مجالاً طردياً مركزياً في تدفق دوامي حر. تتحرك الجسيمات الأكبر حجماً عبر السائل إلى خارج الإعصار بحركة حلزونية، وتخرج عبر الفتحة مع جزء من السائل. ونظراً لصغر مساحة الفتحة، تتشكل دوامة داخلية تدور في نفس اتجاه الدوامة الخارجية ولكنها تتدفق إلى الأعلى، وتغادر الإعصار عبر مُحدد الدوامة، حاملةً معها معظم السائل والجسيمات الدقيقة. إذا تجاوزت سعة الفتحة، يُغلق قلب الهواء، ويتغير تدفق السائل من شكل رذاذ يشبه المظلة إلى شكل يشبه الحبل، مع فقدان بعض المواد الخشنة إلى الفائض.

يُعدّ قطر الجزء الأسطواني المتغير الرئيسي الذي يؤثر على حجم الجسيمات التي يمكن فصلها، مع إمكانية تغيير أقطار المخرج بشكل مستقل لتعديل الفصل المُحقق. في حين أجرى الباحثون الأوائل تجارب على إعصارات بأقطار صغيرة تصل إلى 5 مم، تتراوح أقطار الإعصاريات المائية التجارية حاليًا من 10 مم إلى 2.5 م، بأحجام فصل للجسيمات ذات كثافة 2700 كجم/م³ تتراوح بين 1.5 و300 ميكرومتر، وتتناقص هذه الأحجام مع زيادة كثافة الجسيمات. يتراوح انخفاض ضغط التشغيل من 10 بار للأقطار الصغيرة إلى 0.5 بار للوحدات الكبيرة. ولزيادة السعة، يمكن استخدام عدة وحدات صغيرة.الهيدروسيكلوناتقد يتم توزيعها من خط تغذية واحد.

على الرغم من أن مبدأ التشغيل بسيط، إلا أن العديد من جوانب تشغيلها لا تزال غير مفهومة بشكل جيد، كما أن اختيار وتوقع الهيدروسيكلون للعمليات الصناعية يعتمد إلى حد كبير على التجربة.

تصنيف

باري أ. ويلز، جيمس أ. فينش، زميل الجمعية الملكية للكيمياء، زميل معهد التعدين والمعادن، مهندس محترف، في كتاب ويلز لتكنولوجيا معالجة المعادن (الطبعة الثامنة)، 2016

9.4.3 الهيدروسيكلونات مقابل الشاشات

أصبحت الفواصل الهيدروليكية هي السائدة في تصنيف الجسيمات الدقيقة في دوائر الطحن المغلقة (أقل من 200 ميكرومتر). مع ذلك، أدت التطورات الحديثة في تكنولوجيا المناخل (الفصل 8) إلى تجدد الاهتمام باستخدام المناخل في دوائر الطحن. تفصل المناخل الجسيمات بناءً على حجمها، ولا تتأثر بشكل مباشر بتفاوت الكثافة في المعادن المغذية، ما يُعد ميزة. كما لا تحتوي المناخل على نسبة تجاوز، وكما هو موضح في المثال 9.2، قد تكون نسبة التجاوز كبيرة جدًا (أكثر من 30% في هذه الحالة). يوضح الشكل 9.8 مثالًا على الفرق في منحنى التوزيع بين الفواصل الهيدروليكية والمناخل. البيانات مأخوذة من مُركِّز إل بروكال في بيرو، مع تقييمات قبل وبعد استبدال الفواصل الهيدروليكية بجهاز Derrick Stack Sizer® (انظر الفصل 8) في دائرة الطحن (دوندار وآخرون، 2014). وكما هو متوقع، بالمقارنة مع الفاصل الهيدروليكي، كان للمنخل فصلٌ أكثر دقة (ميل المنحنى أعلى) ونسبة تجاوز منخفضة. لوحظت زيادة في سعة دائرة الطحن نتيجة ارتفاع معدلات التكسير بعد تركيب الغربال. ويعزى ذلك إلى إلغاء المسار الجانبي، مما يقلل من كمية المواد الناعمة المُعادة إلى مطاحن الطحن، والتي تُخفف من اصطدامات الجزيئات ببعضها.

ومع ذلك، فإن عملية التغيير ليست أحادية الاتجاه: ومن الأمثلة الحديثة على ذلك التحول من الغربال إلى الإعصار، للاستفادة من تقليل الحجم الإضافي للمعادن الأكثر كثافة (ساسفيل، 2015).

العملية المعدنية والتصميم

إوين إتش. ماكدونالد، في كتيب استكشاف وتقييم الذهب، 2007

الهيدروسيكلونات

تُعدّ الفواصل الهيدروليكية وحدات مفضلة لفرز أو إزالة الطمي من كميات كبيرة من الطين بكفاءة عالية وبتكلفة منخفضة، نظرًا لصغر حجمها وقلة ارتفاعها. تعمل هذه الفواصل بكفاءة عالية عند تغذيتها بمعدل تدفق ثابت وكثافة لب ثابتة، وتُستخدم بشكل فردي أو في مجموعات للحصول على السعات الإجمالية المطلوبة عند نسب الفصل المحددة. تعتمد قدرات الفرز على قوى الطرد المركزي الناتجة عن سرعات التدفق المماسية العالية عبر الوحدة. تعمل الدوامة الرئيسية المتكونة من الطين الداخل بشكل حلزوني لأسفل حول الجدار الداخلي للمخروط. تُقذف المواد الصلبة للخارج بفعل قوة الطرد المركزي، مما يؤدي إلى زيادة كثافة اللب مع تحركه لأسفل. تعمل المكونات الرأسية للسرعة لأسفل بالقرب من جدران المخروط ولأعلى بالقرب من محوره. يُدفع جزء الطمي الأقل كثافة، الذي تم فصله بالطرد المركزي، لأعلى عبر مُحدد الدوامة ليخرج من الفتحة الموجودة في الطرف العلوي للمخروط. تتميز منطقة وسيطة أو غلاف بين التدفقين بانعدام السرعة الرأسية، وتفصل المواد الصلبة الخشنة المتجهة للأسفل عن المواد الصلبة الدقيقة المتجهة للأعلى. يمر الجزء الأكبر من التدفق للأعلى داخل الدوامة الداخلية الأصغر، وتدفع قوى الطرد المركزي العالية الجزيئات الدقيقة الأكبر حجماً إلى الخارج، مما يوفر فصلاً أكثر كفاءة في الأحجام الدقيقة. تعود هذه الجزيئات إلى الدوامة الخارجية وتعود مرة أخرى إلى وحدة التغذية.

الهندسة وظروف التشغيل ضمن نمط التدفق الحلزوني النموذجيهيدروسيكلونيوضح الشكل 8.13 المتغيرات التشغيلية، وهي: كثافة اللب، ومعدل تدفق التغذية، وخصائص المواد الصلبة، وضغط مدخل التغذية، وانخفاض الضغط عبر الإعصار. أما متغيرات الإعصار فهي: مساحة مدخل التغذية، وقطر وطول مُحدد الدوامة، وقطر مخرج الصنبور. كما تتأثر قيمة معامل السحب بالشكل؛ فكلما ابتعدت الجسيمات عن الشكل الكروي، قلّ عامل شكلها وزادت مقاومتها للترسب. قد تمتد منطقة الإجهاد الحرجة لتشمل بعض جسيمات الذهب التي يصل حجمها إلى 200 مم، ولذا فإن المراقبة الدقيقة لعملية التصنيف ضرورية للحد من إعادة التدوير المفرطة وما ينتج عنها من تراكم للرواسب. تاريخيًا، عندما لم يُولَ اهتمام يُذكر لاستعادة 150μيبدو أن انتقال الذهب في أجزاء الطمي كان مسؤولاً إلى حد كبير عن خسائر الذهب التي تم تسجيلها بنسبة تصل إلى 40-60٪ في العديد من عمليات التنقيب عن الذهب.

الشكل 8.14 (مخطط وارمان للاختيار) هو اختيار أولي لأنواع مختلفة من الفواصل الإعصارية لفصل المواد بأحجام D50 تتراوح من 9-18 ميكرون إلى 33-76 ميكرون. يعتمد هذا المخطط، كما هو الحال مع مخططات أداء الفواصل الإعصارية الأخرى، على تغذية مضبوطة بدقة من نوع محدد. ويفترض وجود محتوى مواد صلبة يبلغ 2700 كجم/م³ في الماء كدليل أولي للاختيار. تُستخدم الفواصل الإعصارية ذات الأقطار الأكبر لإنتاج عمليات فصل خشنة، ولكنها تتطلب أحجام تغذية كبيرة للعمل بكفاءة. أما عمليات الفصل الدقيقة بأحجام تغذية كبيرة فتتطلب مجموعات من الفواصل الإعصارية ذات الأقطار الصغيرة تعمل بالتوازي. يجب تحديد معايير التصميم النهائية للفصل الدقيق تجريبيًا، ومن المهم اختيار فاصل إعصاري في منتصف النطاق تقريبًا بحيث يمكن إجراء أي تعديلات طفيفة قد تكون مطلوبة عند بدء التشغيل.

يُزعم أن جهاز الفصل الإعصاري ذو الطبقة الدوارة (CBC) يصنف مواد تغذية الذهب الغريني التي يصل قطرها إلى 5 مم، ويحصل على كمية وفيرة وثابتة من مادة الفصل من التدفق السفلي. ويحدث الفصل عند حواليD50/150 ميكرون بناءً على السيليكا بكثافة 2.65. يُزعم أن التدفق السفلي لإعصار CBC مناسب بشكل خاص للفصل بالهزاز نظرًا لتوزيع حجمه السلس نسبيًا وإزالته شبه الكاملة لجزيئات النفايات الدقيقة. ومع ذلك، على الرغم من أن هذا النظام يُزعم أنه ينتج مركزًا أوليًا عالي الجودة من المعادن الثقيلة متساوية الكميات في دورة واحدة من تغذية ذات نطاق حجمي واسع نسبيًا (مثل الرمال المعدنية)، إلا أنه لا تتوفر بيانات أداء مماثلة لمواد التغذية الغرينية التي تحتوي على ذهب ناعم ورقائقي. يوضح الجدول 8.5 البيانات الفنية لـ AKWالهيدروسيكلوناتبالنسبة لنقاط القطع بين 30 و 100 ميكرون.

الجدول 8.5. البيانات الفنية لأنظمة الهيدروسيكلون من AKW

النوع (KRS)	القطر (مم)	انخفاض الضغط	سعة		نقطة القطع (ميكرون)
النوع (KRS)	القطر (مم)	انخفاض الضغط	الطين (م³/ساعة)	المواد الصلبة (طن/ساعة كحد أقصى).	نقطة القطع (ميكرون)
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

التطورات في تقنيات تكسير وتصنيف خام الحديد

أ. يانكوفيتش، في كتاب خام الحديد، 2015

8.3.3.1 فواصل الهيدروسيكلون

الهيدروسيكلون، المعروف أيضًا باسم الإعصار، هو جهاز تصنيف يستخدم قوة الطرد المركزي لتسريع ترسيب جزيئات الملاط وفصلها وفقًا للحجم والشكل والكثافة. يُستخدم على نطاق واسع في صناعة المعادن، حيث يتمثل استخدامه الرئيسي في معالجة المعادن في التصنيف، وقد أثبت كفاءة عالية في فصل الأحجام الدقيقة. يُستخدم بكثرة في عمليات الطحن ذات الدائرة المغلقة، ولكنه يُستخدم أيضًا في العديد من التطبيقات الأخرى، مثل إزالة الطمي والحصى والتكثيف.

يتكون جهاز الهيدروسيكلون النموذجي (الشكل 8.12أ) من وعاء مخروطي الشكل، مفتوح عند قمته (مدخل التدفق السفلي)، متصل بجزء أسطواني ذي مدخل تغذية مماس. يُغلق الجزء العلوي من الجزء الأسطواني بصفيحة يمر من خلالها أنبوب فيضان مثبت محوريًا. يمتد الأنبوب داخل جسم الإعصار بواسطة جزء قصير قابل للإزالة يُعرف باسم "محدد الدوامة"، والذي يمنع دخول التغذية مباشرةً إلى الفائض. تُدخل التغذية تحت ضغط عبر المدخل المماسي، مما يُحدث حركة دوامية في اللب. يُولد هذا دوامة داخل الإعصار، مع منطقة ضغط منخفض على طول المحور الرأسي، كما هو موضح في الشكل 8.12ب. يتشكل لب هوائي على طول المحور، متصل عادةً بالغلاف الجوي عبر فتحة القمة، ولكنه يتكون جزئيًا من الهواء المذاب الخارج من المحلول في منطقة الضغط المنخفض. تعمل قوة الطرد المركزي على تسريع معدل ترسب الجسيمات، مما يؤدي إلى فصلها وفقًا لحجمها وشكلها وكثافتها. تتحرك الجسيمات الأسرع ترسبًا نحو جدار الإعصار، حيث تكون السرعة في أدنى مستوياتها، ثم تهاجر إلى فتحة القمة (التيار السفلي). وبفعل قوة السحب، تتحرك الجسيمات الأبطأ ترسبًا نحو منطقة الضغط المنخفض على طول المحور، وتُحمل إلى أعلى عبر مُحدد الدوامة إلى التيار العلوي.

تُستخدم الفواصل الهيدروليكية على نطاق واسع في دوائر الطحن نظرًا لقدرتها العالية وكفاءتها النسبية. كما أنها قادرة على تصنيف نطاق واسع جدًا من أحجام الجسيمات (عادةً من 5 إلى 500 ميكرومتر)، حيث تُستخدم وحدات ذات أقطار أصغر لتصنيف أدق. مع ذلك، قد يؤدي استخدام الفواصل الهيدروليكية في دوائر طحن الماغنيتيت إلى انخفاض كفاءة التشغيل بسبب اختلاف الكثافة بين الماغنيتيت والمعادن النفايات (السيليكا). تبلغ الكثافة النوعية للماغنيتيت حوالي 5.15، بينما تبلغ الكثافة النوعية للسيليكا حوالي 2.7.الهيدروسيكلوناتتنفصل المعادن الكثيفة عند حجم قطع أدق من المعادن الأخف. لذلك، يتركز الماغنيتيت المتحرر في التدفق السفلي للإعصار، مما يؤدي إلى طحن الماغنيتيت بشكل مفرط. وقد لاحظ نابيير-مون وآخرون (2005) أن العلاقة بين حجم القطع المصحح (d50 درجة مئوية) وتتبع كثافة الجسيمات تعبيرًا بالشكل التالي اعتمادًا على ظروف التدفق وعوامل أخرى:

d50c∝ρs−ρl−n

أينρs هي كثافة المادة الصلبة،ρl هي كثافة السائل، وnتتراوح قيمتها بين 0.5 و 1.0. وهذا يعني أن تأثير كثافة المعادن على أداء الإعصار قد يكون كبيرًا جدًا. على سبيل المثال، إذا كانتdيبلغ حجم 50 سم مكعب من الماغنيتيت 25 ميكرومتر، ثمdيبلغ حجم 50 جسيمًا من السيليكا 40-65 ميكرومترًا. يوضح الشكل 8.13 منحنيات كفاءة تصنيف الإعصار للمغنيتيت (Fe3O4) والسيليكا (SiO2) المستمدة من دراسة دائرة طحن المغنيتيت في مطحنة كروية صناعية. يكون فصل حجم السيليكا أكثر خشونة، معdيبلغ حجم حبيبات Fe3O4 29 ميكرومتر عند درجة حرارة 50 درجة مئوية، بينما يبلغ حجم حبيبات SiO2 68 ميكرومتر. ونتيجةً لهذه الظاهرة، فإن مطاحن طحن الماغنيتيت في الدوائر المغلقة المزودة بفواصل هيدروليكية تكون أقل كفاءةً وأقل قدرةً مقارنةً بدوائر طحن خامات المعادن الأساسية الأخرى.

تكنولوجيا العمليات ذات الضغط العالي: الأساسيات والتطبيقات

إم جيه كوكيرو، الحاصل على درجة الدكتوراه، في مكتبة الكيمياء الصناعية، 2001

أجهزة فصل المواد الصلبة

•

الهيدروكلون

يُعدّ هذا النوع من أبسط أنواع فواصل المواد الصلبة. وهو جهاز فصل عالي الكفاءة، ويمكن استخدامه لإزالة المواد الصلبة بفعالية في درجات حرارة وضغوط عالية. كما أنه اقتصادي لأنه لا يحتوي على أجزاء متحركة ولا يتطلب سوى القليل من الصيانة.

تعتمد كفاءة فصل المواد الصلبة بشكل كبير على حجم الجسيمات ودرجة الحرارة. يمكن تحقيق كفاءات فصل إجمالية تقارب 80% للسيليكا ودرجات حرارة أعلى من 300 درجة مئوية، بينما في نفس نطاق درجة الحرارة، تكون كفاءات الفصل الإجمالية لجسيمات الزركون الأكثر كثافة أكبر من 99% [29].

تتمثل العقبة الرئيسية في تشغيل الهيدروسيكلون في ميل بعض الأملاح إلى الالتصاق بجدران الإعصار.

•

الترشيح الدقيق المتقاطع

تتصرف مرشحات التدفق المتقاطع بطريقة مشابهة لتلك التي تُلاحظ عادةً في ترشيح التدفق المتقاطع في الظروف المحيطة: زيادة معدلات القص وانخفاض لزوجة السائل يؤديان إلى زيادة رقم المرشح. وقد طُبقت تقنية الترشيح الدقيق المتقاطع لفصل الأملاح المترسبة كجسيمات صلبة، مما يُعطي كفاءة فصل للجسيمات تتجاوز عادةً 99.9%. (جويمانز)وآخرون[30] درسوا فصل نترات الصوديوم من الماء فوق الحرج. في ظل ظروف الدراسة، كانت نترات الصوديوم موجودة على شكل ملح منصهر، وقادرة على عبور المرشح. وقد تم الحصول على كفاءات فصل متفاوتة مع درجة الحرارة، حيث تنخفض الذوبانية مع ارتفاع درجة الحرارة، وتتراوح بين 40% و85% عند 400 درجة مئوية و470 درجة مئوية على التوالي. وقد فسّر هؤلاء الباحثون آلية الفصل كنتيجة لنفاذية وسط الترشيح المختلفة تجاه المحلول فوق الحرج، مقارنةً بالملح المنصهر، استنادًا إلى اختلاف لزوجتهما الواضح. لذلك، من الممكن ليس فقط ترشيح الأملاح المترسبة في حالتها الصلبة، بل أيضًا ترشيح الأملاح ذات درجة الانصهار المنخفضة الموجودة في الحالة المنصهرة.

كانت مشاكل التشغيل ناتجة بشكل رئيسي عن تآكل المرشح بفعل الأملاح.

الورق: إعادة التدوير والمواد المعاد تدويرها

إم آر دوشي، جيه إم داير، في وحدة مرجعية في علوم المواد وهندسة المواد، 2016

3.3 التنظيف

عمال النظافة أوالهيدروسيكلوناتتُزيل هذه الأجهزة الملوثات من اللب بناءً على فرق الكثافة بين الملوث والماء. تتكون من وعاء ضغط مخروطي أو أسطواني مخروطي، يُغذى إليه اللب بشكل مماس من طرفه ذي القطر الأكبر (الشكل 6). أثناء مرور اللب عبر جهاز التنظيف، يتشكل نمط تدفق دوامي، مشابه لنمط الإعصار. يدور التدفق حول المحور المركزي أثناء ابتعاده عن المدخل باتجاه القمة، أو فتحة التدفق السفلي، على طول الجدار الداخلي لجهاز التنظيف. تتسارع سرعة التدفق الدوراني مع تناقص قطر المخروط. بالقرب من طرف القمة، تمنع الفتحة ذات القطر الصغير تصريف معظم التدفق، الذي يدور بدلاً من ذلك في دوامة داخلية في قلب جهاز التنظيف. يتدفق التدفق في القلب الداخلي بعيدًا عن فتحة القمة حتى يخرج عبر موجه الدوامة، الموجود عند الطرف ذي القطر الأكبر في مركز جهاز التنظيف. يتم تفريغ المادة ذات الكثافة الأعلى، التي تركزت على جدار المنظف بسبب قوة الطرد المركزي، عند قمة المخروط (بليس، 1994، 1997).

تُصنّف أجهزة التنظيف إلى عالية الكثافة، ومتوسطة الكثافة، ومنخفضة الكثافة، وذلك بناءً على كثافة وحجم الملوثات المراد إزالتها. يُستخدم جهاز التنظيف عالي الكثافة، الذي يتراوح قطره بين 15 و50 سم (6-20 بوصة)، لإزالة الشوائب المعدنية، ومشابك الورق، والدبابيس، وعادةً ما يُوضع مباشرةً بعد آلة التفتيت. كلما قلّ قطر جهاز التنظيف، زادت كفاءته في إزالة الملوثات صغيرة الحجم. ولأسباب عملية واقتصادية، يُعدّ جهاز الإعصار بقطر 75 مم (3 بوصات) أصغر جهاز تنظيف يُستخدم في صناعة الورق.

صُممت المنظفات العكسية والمنظفات ذات التدفق المستمر لإزالة الملوثات منخفضة الكثافة مثل الشمع والبوليسترين والمواد اللاصقة. سُميت المنظفات العكسية بهذا الاسم لأن تيار المواد المُستقبِلة يُجمع عند قمة المنظف بينما تخرج المواد المُرتجعة من فتحة الفائض. أما في المنظف ذي التدفق المستمر، فتخرج المواد المُستقبِلة والمُرتجعة من نفس طرف المنظف، حيث تكون المواد المُستقبِلة قريبة من جدار المنظف، مفصولة عن المواد المُرتجعة بواسطة أنبوب مركزي بالقرب من قلب المنظف، كما هو موضح في الشكل 7.

توقف استخدام أجهزة الطرد المركزي المستمرة، التي كانت تُستخدم في عشرينيات وثلاثينيات القرن الماضي لإزالة الرمل من اللب، بعد تطوير أجهزة الطرد المركزي الهيدروليكية. يتكون جهاز جيروكلين، الذي طُوّر في المركز التقني للورق في غرونوبل، فرنسا، من أسطوانة تدور بسرعة تتراوح بين 1200 و1500 دورة في الدقيقة (بليس، 1997؛ جوليان سانت أماند، 1998، 2002). يتيح الجمع بين زمن الإقامة الطويل نسبيًا وقوة الطرد المركزي العالية للملوثات منخفضة الكثافة وقتًا كافيًا للهجرة إلى قلب جهاز التنظيف، حيث يتم طردها عبر مخرج الدوامة المركزية.

إم تي ثيو، في موسوعة علوم الفصل، 2000

ملخص

على الرغم من أن الحالة الصلبة والسائلةهيدروسيكلونعلى الرغم من أن تقنية فصل السوائل عن المواد قد تم تطويرها على مدار معظم القرن العشرين، إلا أن الأداء المرضي لهذه التقنية لم يتحقق إلا في ثمانينيات القرن نفسه. كانت صناعة النفط البحرية بحاجة إلى معدات صغيرة الحجم ومتينة وموثوقة لإزالة النفط الملوث ذي الجزيئات الدقيقة من الماء. وقد تم تلبية هذه الحاجة بنوع مختلف تمامًا من الهيدروسيكلون، والذي كان بطبيعة الحال خاليًا من الأجزاء المتحركة.

بعد شرح هذه الحاجة بشكل أكثر اكتمالاً ومقارنتها بالفصل الإعصاري الصلب-السائل في معالجة المعادن، يتم ذكر المزايا التي يوفرها الإعصار المائي مقارنة بأنواع المعدات التي تم تركيبها سابقًا لتلبية المهمة.

يتم سرد معايير تقييم أداء الفصل قبل مناقشة الأداء من حيث تكوين التغذية، وتحكم المشغل، والطاقة المطلوبة، أي ناتج انخفاض الضغط ومعدل التدفق.

تفرض بيئة إنتاج النفط بعض القيود على المواد المستخدمة، بما في ذلك مشكلة التآكل الناتج عن الجسيمات. وقد ذُكرت المواد النموذجية المستخدمة. كما تم توضيح بيانات التكلفة النسبية لأنواع محطات فصل النفط، سواء الرأسمالية أو التشغيلية، على الرغم من ندرة المصادر. وأخيرًا، تم تقديم بعض المؤشرات لمزيد من التطوير، حيث تتطلع صناعة النفط إلى تركيب معدات في قاع البحر أو حتى في قاع البئر.

أخذ العينات والتحكم وموازنة الكتلة

3.7.1 استخدام حجم الجسيمات

العديد من الوحدات، مثلالهيدروسيكلوناتوتنتج فواصل الجاذبية درجة من فصل الحجم ويمكن استخدام بيانات حجم الجسيمات لموازنة الكتلة (مثال 3.15).

يُعد المثال 3.15 مثالاً على تقليل عدم توازن العقد؛ فهو يُقدّم، على سبيل المثال، القيمة الأولية لتقليل المربعات الصغرى المعممة. يُمكن استخدام هذا الأسلوب البياني كلما وُجدت بيانات مكونات "زائدة"؛ كما كان من الممكن استخدامه في المثال 3.9.

يستخدم المثال 3.15 الإعصار كعقدة. أما العقدة الثانية فهي حوض التجميع: وهذا مثال على مدخلين (التغذية الطازجة ومخرجات مطحنة الكرات) ومخرج واحد (تغذية الإعصار). وهذا يعطي معادلة توازن كتلة أخرى (المثال 3.16).

في الفصل التاسع نعود إلى مثال دائرة الطحن هذا باستخدام بيانات معدلة لتحديد منحنى تقسيم الإعصار.

تاريخ النشر: 7 مايو 2019