Хидроциклони

Описание

Хидроциклониса коно-цилиндрични по форма, с тангенциален захранващ вход в цилиндричния участък и изход на всяка ос. Изходът в цилиндричната секция се нарича вихърският търсач и се простира в циклона, за да се намали потока на късо съединение директно от входа. В конусовия край е вторият изход, Spigot. За разделяне на размера и двата търговски обекта обикновено са отворени за атмосферата. Хидроциклоните обикновено работят вертикално с Spigot в долния край, следователно грубият продукт се нарича подложене и фин продукт, оставяйки вихровия търсач, преливането. Фигура 1 схематично показва основните характеристики на потока и дизайна на типиченхидроцикъл: Двете вихри, тангенциалният захранващ вход и аксиалните търговски обекти. С изключение на непосредствената област на тангенциалния вход, движението на течността в циклона има радиална симетрия. Ако един или двата търговски обекти са отворени за атмосферата, зоната с ниско налягане причинява газова ядро по вертикалната ос, вътре във вътрешния вихър.

Принципът на работа е прост: течността, носеща суспендираните частици, навлиза в циклона тангенциално, спирала надолу и произвежда центробежно поле в свободен вихърски поток. По -големите частици се движат през течността от външната страна на циклона в спирално движение и излизат през пигата с част от течността. Поради ограничаващата зона на Spigot, вътрешен вихър, въртящ се в същата посока като външния вихър, но тече нагоре, се установява и оставя циклона през вихровия търсач, носейки повечето от течните и по -фините частици. Ако капацитетът на Spigot е надвишен, въздушното ядро се затваря и разпускането на Spigot се променя от спрей с форма на чадър до „въже“ и загуба на груб материал към преливането.

Диаметърът на цилиндричната секция е основната променлива, засягаща размера на частицата, която може да бъде разделена, въпреки че диаметорите на изхода могат да бъдат променени независимо, за да променят постигнатото разделяне. Докато ранните работници експериментират с циклони с диаметър 5 mm, търговският диаметър на хидроциклона в момента варира от 10 mm до 2,5 m, като разделяте размерите за частици с плътност 2700 kg m - 3 от 1,5–300 µm, намалявайки с повишена плътност на частиците. Спадът на работното налягане варира от 10 бара за малки диаметри до 0,5 бара за големи единици. За увеличаване на капацитета, множество малкихидроциклониможе да се колебае от една линия за подаване.

Въпреки че принципът на експлоатация е прост, много аспекти на тяхната работа все още са слабо разбрани, а подборът на хидроцикъл и прогнозата за индустриална работа са до голяма степен емпирични.

Класификация

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., В Технологията за обработка на минерали на Уилс (осмо издание), 2016

9.4.3 Хидроциклони спрямо екраните

Хидроциклоните са доминирали в класификацията при работа с размери на фини частици в затворени смилащи вериги (<200 µm). Последните разработки в екрана (глава 8) обаче подновиха интереса към използването на екрани в схема за смилане. Екраните се отделят въз основа на размера и не се влияят пряко от разпространението на плътността в захранващите минерали. Това може да бъде предимство. Екраните също нямат байпасна фракция и в пример 9.2 показа, че байпасът може да бъде доста голям (над 30% в този случай). Фигура 9.8 Показва пример за разликата в кривата на дяла за екраните на циклони и. Данните са от концентратора на El Brocal в Перу с оценки преди и след като хидроциклоните бяха заменени с Derrick Stack Sizer® (виж глава 8) в смилащата верига (Dündar et al., 2014). В съответствие с очакванията, в сравнение с циклона, екранът имаше по -рязко разделяне (наклонът на кривата е по -висок) и малък байпас. Отчита се увеличение на капацитета на смилане на схема поради по -високите скорости на счупване след изпълнение на екрана. Това се дължи на елиминирането на байпаса, намалявайки количеството на финия материал, изпратен обратно към шлифовъчния мелница, има тенденция към въздействия на частици и частици.

Промяната не е един от начините: Скорошен пример е преминаване от екрана към циклона, за да се възползвате от допълнителното намаляване на размера на по -плътните Payminerals (Sasseville, 2015).

Металургичен процес и дизайн

Eoin H. MacDonald, в Наръчник за проучване и оценка на златото, 2007 г.

Хидроциклони

Хидроциклоните са предпочитани единици за оразмеряване или обезсърчаване на големи обеми на суспензия евтино и защото заемат много малко подово пространство или място за глава. Те работят най -ефективно, когато се хранят с равномерна скорост и плътност на пулпата и се използват индивидуално или в клъстери, за да получат желания общ капацитет при необходимите разцепления. Възможностите за оразмеряване разчитат на центробежни сили, генерирани от високи тангенциални скорости на потока през устройството. Основният вихър, образуван от входящата суспензия, действа спирално надолу около вътрешната стена на конуса. Твърдите вещества се изхвърлят навън чрез центробежна сила, така че докато пулпата се движи надолу, плътността му се увеличава. Вертикалните компоненти на скоростта действат надолу в близост до стените на конусите и нагоре близо до оста. По -малко плътната центробеголно разделена фракция на слуз е принудена нагоре през вихровия търсач, за да премине през отвора в горния край на конуса. Междинната зона или обвивката между двата потока има нулева вертикална скорост и отделя по -грубите твърди вещества, движещи се надолу от по -фините твърди вещества, движещи се нагоре. По -голямата част от потока преминава нагоре в рамките на по -малкия вътрешен вихър и по -високите центробежни сили хвърлят по -големите от по -фините частици навън, като по този начин осигуряват по -ефективно разделяне на по -фините пресечки. Тези частици се връщат във външния вихър и отчитат още веднъж на подаването на джиги.

Условията на геометрията и експлоатацията в рамките на спиралния поток на типиченхидроцикълса описани на фиг. 8.13. Оперативните променливи са плътността на пулпата, скоростта на потока на подаване, характеристиките на твърдите вещества, налягането на входа на подаването и спада на налягането през циклона. Променливите на циклона са площ на входа на подаване, диаметър и дължина на вихровия търсач и диаметър на изпускането на разряда. Стойността на коефициента на влачене също се влияе от формата; Колкото повече частица варира от сферичността, толкова по -малка е неговият фактор на формата и толкова по -голяма е неговата устойчивост на утаяване. Критичната стрес зона може да се простира до някои златни частици с размер на 200 mm и внимателно наблюдение на процеса на класификация е от съществено значение за намаляване на прекомерното рециклиране и произтичащото натрупване на Slimes. В исторически план, когато беше обърнато малко внимание на възстановяването на 150μM Златни зърна, носенето на злато в фракциите на слуз изглежда до голяма степен е отговорно за загубите от злато, които са регистрирани като 40–60% при много операции на злато.

Фигура 8.14 (диаграма за подбор на Warman) е предварителен избор на циклони за разделяне при различни D50 сизини от 9–18 микрона до 33–76 микрона. Тази диаграма, както и при други подобни диаграми на производителността на циклона, се основава на внимателно контролирана емисия от конкретен тип. Той приема съдържание на твърди вещества от 2700 кг/м3 във вода като първо ръководство за селекция. Циклоните с по -голям диаметър се използват за получаване на груби разделяния, но изискват голям обем на подаване за правилна функция. Фините раздели при високи обеми на подаване изискват клъстери с циклони с малък диаметър, работещи паралелно. Окончателните дизайнерски параметри за близко оразмеряване трябва да бъдат определени експериментално и е важно да се избере циклон около средата на диапазона, така че да могат да се изискват всякакви незначителни корекции, които могат да бъдат необходими в началото на операциите.

Твърди се, че циклонът на CBC (циркулиращо легло) класифицира алувиалните златни захранващи материали с диаметър до 5 mm и получава постоянно високо подаване на джиги от подтока. Разделянето се осъществява приблизителноD50/150 микрона въз основа на силициев диоксид с плътност 2.65. Твърди се, че CBC Cyclone е особено податлив на разделяне на джиги поради сравнително гладкото му крива на разпределение на размера и почти пълно отстраняване на частици от фини отпадъци. Въпреки това, въпреки че се твърди, че тази система произвежда висококачествен първичен концентрат на равен на тежки минерали в един проход от сравнително дълъг диапазон на размера (напр. Минерални пясъци), не се предлагат такива цифри за производителност за алувиален захранващ материал, съдържащ фино и люспесто злато. Таблица 8.5 дава техническите данни за AKWхидроциклониза точки на прекъсване между 30 и 100 микрона.

Таблица 8.5. Технически данни за хидроциклони на AKW

Тип (KRS)	Диаметър (mm)	Спад на налягането	Капацитет		Точка на рязане (микрони)
Тип (KRS)	Диаметър (mm)	Спад на налягането	Слушание (M3/HR)	Твърди вещества (T/H макс).	Точка на рязане (микрони)
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

Развития в технологиите за комуникация и класификация на желязната руда

А. Янкович, в желязна руда, 2015

8.3.3.1 Сепаратори за хидроциклони

Хидроцикълът, наричан още циклон, е класифициращо устройство, което използва центробежна сила за ускоряване на скоростта на утаяване на сушарици и отделни частици според размера, формата и специфичната гравитация. Той се използва широко в индустрията на минералите, като основната му употреба в обработката на минерали е като класификатор, който се оказа изключително ефективен при размери на фини раздели. Използва се широко при операции за смилане със затворен кръг, но е открил много други приложения, като обезсърчаване, дежурство и удебеляване.

Типичният хидроцикъл (Фигура 8.12А) се състои от контивно оформен съд, отворен на върха му или подгряв, съединен към цилиндричен участък, който има тангенциален вход за подаване. Горната част на цилиндричната секция е затворена с плоча, през която преминава аксиално монтирана тръба за преливане. Тръбата се разширява в тялото на циклона с кратък, подвижен участък, известен като вихровия търсач, който предотвратява късо съединение на подаване директно в преливането. Захранването се въвежда под налягане през тангенциалния запис, който придава въртящо се движение на пулпата. Това генерира вихър в циклона, с зона с ниско налягане по вертикалната ос, както е показано на фигура 8.12b. По протежение на оста, обикновено свързана с атмосферата, се развива по атмосферата, но отчасти създадена от разтворен въздух, излизащ от разтвор в зоната на ниско налягане. Центробежната сила ускорява скоростта на утаяване на частиците, като по този начин разделя частиците според размера, формата и специфичната гравитация. По -бързите частици за утаяване се придвижват към стената на циклона, където скоростта е най -ниска и мигрират към отвора на върха (подгряването). Поради действието на силата на влачене, по-бавното утриване на частиците се придвижват към зоната на ниско налягане по оста и се пренасят нагоре през вихровия търсач до преливането.

Хидроциклоните се използват почти универсално в схема за смилане поради високия им капацитет и относителната ефективност. Те могат също така да класифицират в много широк диапазон от размери на частиците (обикновено 5–500 μm), като за по -фина класификация се използват по -малък диаметър. Прилагането на циклона в магнетитни смилащи вериги може да причини неефективна работа поради разликата в плътността между магнетит и минерали на отпадъците (силициев диоксид). Магнетитът има специфична плътност около 5,15, докато силициев диоксид има специфична плътност около 2,7. Вхидроциклони, Плътните минерали се разделят при по -фин размерен размер от по -леките минерали. Следователно, освободеният магнетит се концентрира в циклона, с последващо преплитане на магнетита. Napier-Munn et al. (2005) отбеляза, че връзката между коригирания размер на рязане (d50С) и плътността на частиците следва израз на следната форма в зависимост от условията на потока и други фактори:

D50C∝ρs --ρl - N

КъдеρS е плътността на твърдите вещества,ρl е плътността на течността иnе между 0,5 и 1,0. Това означава, че ефектът от минералната плътност върху работата на циклона може да бъде доста значителен. Например, акоd50С от магнетита е 25 μm, след товаd50 ° С от силициеви частици ще бъдат 40–65 μm. Фигура 8.13 показва кривите на ефективност на класификацията на циклона за магнетит (FE3O4) и силициев диоксид (SIO2), получени от проучването на индустриална смилателна верига за смилане на мелницата. Разделянето на размера за силициев диоксид е много по -грубо, с ad50С за Fe3O4 от 29 μm, докато този за SiO2 е 68 μm. Поради това явление, мелниците за смилане на магнетит в затворени вериги с хидроциклони са по -малко ефективни и имат по -нисък капацитет в сравнение с други базови схема за смилане на Metalore.

Технология на процеса на високо налягане: Основи и приложения

MJ Cocero PhD, в библиотеката на индустриалната химия, 2001 г.

Устройства за раздяла на твърди частици

•

Хидроцикъл

Това е един от най -простите видове сепаратори на твърди вещества. Това е високоефективно устройство за разделяне и може да се използва за ефективно отстраняване на твърди вещества при високи температури и налягания. Той е икономичен, защото няма движещи се части и изисква малко поддръжка.

Ефективността на разделянето на твърдите вещества е силна функция на размера на частиците и температурата. Ефективността на брутното разделяне близо 80% е постижима за силициев диоксид и температури над 300 ° C, докато в същия температурен диапазон, брутната ефективност на разделяне за по -плътните цирконови частици е по -голяма от 99% [29].

Основният недъг на работата на хидроциклона е тенденцията на някои соли да се придържат към стените на циклона.

•

Кръстосана микрофилтрация

Филтрите с кръстосан поток се държат по начин, подобен на този, който обикновено се наблюдава при филтрирането на кръстосания поток при атмосферни условия: повишени нива на срязване и намалена течност-вискозитет водят до увеличен брой филтрат. Крос-микрофилтрацията е приложена при отделянето на утаените соли като твърди частици, което дава ефективност на раздяла с частици, обикновено надвишаваща 99,9%. Гьоманси др.[30] изследва отделянето на натриев нитрат от свръхкритична вода. При условията на изследването натриевият нитрат присъства като разтопена сол и е в състояние да пресича филтъра. Получена е ефективност на разделяне, която варира с температурата, тъй като разтворимостта намалява с увеличаване на температурата, варираща съответно между 40% и 85%, съответно за 400 ° С и 470 ° С. Тези работници обясниха механизма за разделяне като следствие от ясно изразена пропускливост на филтриращата среда към свръхкритичния разтвор, за разлика от разтопената сол въз основа на техните ясно изразени вискозитети. Следователно, би било възможно не само да се филтрират утаените соли само като твърди частици, но и да се филтрират онези соли с ниска топка, които са в разтопено състояние.

Проблемите с експлоатацията се дължат главно на филтърна корозия от солите.

Хартия: Рециклиране и рециклирани материали

Г -н Doshi, JM Dyer, в референтен модул по инженерство за материали и материали, 2016

3.3 Почистване

Почистващи препарати илихидроциклониОтстранете замърсителите от пулпата въз основа на разликата в плътността между замърсителя и водата. Тези устройства се състоят от коничен или цилиндрично-конски съд на налягане, в който пулпата се захранва тангенциално в края на големия диаметър (Фигура 6). По време на преминаването през почистващия пулпата развива модел на потока на вихър, подобен на този на циклона. Потокът се върти около централната ос, когато се отдалечава от входа и към върха или отвора на подтока, по протежение на вътрешността на по -чистата стена. Скоростта на въртене на потока се ускорява, тъй като диаметърът на конуса намалява. В близост до края на върха малкият отвор на диаметъра предотвратява изхвърлянето на по -голямата част от потока, който вместо това се върти във вътрешен вихър в сърцевината на почистващия препарат. Потокът във вътрешното ядро тече от отвора на върха, докато се изхвърли през вихровия търсач, разположен в края на диаметъра в центъра на почистващия препарат. Материалът с по -висока плътност, концентриран в стената на почистващия препарат поради центробежна сила, се изхвърля на върха на конуса (Bliss, 1994, 1997).

Почистващите препарати се класифицират като висока, средна или ниска плътност в зависимост от плътността и размера на отстранените замърсители. Използва се почистващ препарат с висока плътност с диаметър от 15 до 50 см (6–20 инча) за отстраняване на батут, хартиени клипове и скоби и обикновено се позиционира веднага след пулпата. Тъй като диаметърът на по -чистия намалява, неговата ефективност при премахване на малки размери замърсители се увеличава. По практически и икономически причини циклонът с диаметър 75 мм (3 инча) обикновено е най-малкият почистващ препарат, използван в хартиената индустрия.

Обратните почистващи препарати и почистващите препарати са проектирани да премахват замърсителите с ниска плътност като восък, полистирол и пръчки. Обратните почистващи препарати са наречени така, защото приписва потокът се събира на по -чистата върха, докато изходът на отхвърля при преливането. В почистващия препарат за поток приема и отхвърля изхода в същия край на почистващия препарат, като приема близо до по -чистата стена, отделена от отхвърлянията от централна тръба близо до сърцевината на почистващия препарат, както е показано на фигура 7.

Непрекъснатите центрофуги, използвани през 20 -те и 30 -те години на миналия век за отстраняване на пясък от целулоза, са прекратени след развитието на хидроциклони. Gyroclean, разработен в Center Technique du Papier, Grenoble, Франция, се състои от цилиндър, който се върти при 1200–1500 rpm (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002). Комбинацията от сравнително дълго време на пребиваване и висока центробежна сила позволява замърсители с ниска плътност достатъчно време да мигрират в сърцевината на почистващия препарат, където те се отхвърлят чрез централния вихър разряд.

Mt Thew, в Енциклопедия на науката за раздяла, 2000 г.

Синопсис

Макар и твърдото - течнохидроцикъле създаден през по -голямата част от 20 -ти век, задоволителното представяне на течно -течност не пристига чак до 80 -те години. Офшорната нефтена индустрия имаше нужда от компактно, стабилно и надеждно оборудване за отстраняване на фино разделено замърсително масло от вода. Тази нужда беше удовлетворена от значително различен тип хидроцикъл, който разбира се нямаше движещи се части.

След обяснението на това се нуждае по -пълно и го сравнява с циклонично разделяне на твърда течност при обработката на минерали, предимствата, които хидроцикълът предоставя над видове оборудване, инсталирано по -рано, за да изпълни мито.

Критериите за оценка на ефективността на разделянето са изброени преди да се обсъдят ефективността по отношение на конституцията на фуражите, контрола на оператора и необходимата енергия, т.е. продуктът на спад на налягането и дебита.

Средата за производството на петрол определя някои ограничения за материалите и това включва проблема с ерозията на праховите частици. Използват се типични материали. Данните за относителните разходи за видовете централи за отделяне на нефт, както капитал, така и повтарящи се, са очертани, въпреки че източниците са оскъдни. И накрая, някои указатели за по -нататъшно развитие са описани, тъй като нефтената индустрия изглежда на оборудване, инсталирано на морското легло или дори в дъното на сондажа.

Вземане на проби, контрол и балансиране на масата

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., В Технологията за обработка на минерали на Уилс (осмо издание), 2016

3.7.1 Използване на размера на частиците

Много единици, катохидроциклонии сепараторите на гравитацията, произвеждат степен на разделяне на размера и данните за размера на частиците могат да се използват за балансиране на масата (Пример 3.15).

Пример 3.15 е пример за минимизиране на дисбаланса на възела; Той осигурява например първоначалната стойност за генерализираното минимизиране на най -малките квадрати. Този графичен подход може да се използва всеки път, когато има данни за „излишни“ компоненти; В Пример 3.9 можеше да се използва.

Пример 3.15 използва циклона като възел. Втори възел е The Sump: Това е пример за 2 входа (свеж подаване и топка мелница) и един изход (захранване на циклона). Това дава още един масов баланс (пример 3.16).

В глава 9 се връщаме към този пример за смилане, използвайки коригирани данни, за да определим кривата на дяла на циклона.

Време за публикация: май-07-2019