Hidrociclons

Descripció

Hidrociclonstenen forma cono-cilíndrica, amb una entrada d’alimentació tangencial a la secció cilíndrica i una sortida a cada eix. La sortida de la secció cilíndrica s’anomena cercador de vòrtex i s’estén al cicló per reduir el flux de curtcircuit directament des de l’entrada. A l'extrem cònic hi ha la segona sortida, la spigot. Per a la separació de la mida, els dos punts de venda són generalment oberts a l’atmosfera. Els hidrociclons s’utilitzen generalment verticalment amb l’espigo a l’extrem inferior, per tant, el producte gruixut s’anomena subfluència i producte fi, deixant el cercador de vòrtex, el desbordament. La figura 1 mostra esquemàticament els principals característiques de flux i disseny d'un típichidrocicló: Els dos vòrtexs, l’entrada d’alimentació tangencial i els punts de venda axials. Excepte la regió immediata de l’entrada tangencial, el moviment de fluids dins del cicló té simetria radial. Si un o els dos punts de venda estan oberts a l’atmosfera, una zona de baixa pressió provoca un nucli de gas al llarg de l’eix vertical, dins del vòrtex interior.

El principi de funcionament és senzill: el fluid, que porta les partícules en suspensió, entra al cicló tangencialment, espiral cap avall i produeix un camp centrífuga en el flux de vòrtex lliure. Les partícules més grans es mouen pel fluid cap a l’exterior del cicló en un moviment en espiral i surten a través de l’espigot amb una fracció del líquid. A causa de l’àrea limitant de la espiga, s’estableix un vòrtex interior, girant en la mateixa direcció que el vòrtex exterior però que flueix cap amunt, i deixa el cicló a través del cercador de vòrtex, que porta la major part de les partícules líquides i més fines amb ell. Si es supera la capacitat de la espiga, el nucli de l’aire es tanca i la descàrrega de la espiga canvia d’un polvoritzador en forma de paraigües a una “corda” i una pèrdua de material gruixut al desbordament.

El diàmetre de la secció cilíndrica és la variable principal que afecta la mida de la partícula que es pot separar, tot i que els diàmetres de sortida es poden canviar de manera independent per alterar la separació aconseguida. Mentre que els treballadors primerencs experimentaven amb ciclons fins a 5 mm de diàmetre, els diàmetres d’hidrocicló comercial oscil·len actualment de 10 mm a 2,5 m, amb la separació de mides per a partícules de densitat de 2700 kg m - 3 d’1,5-300 μm, disminuint amb una major densitat de partícules. La caiguda de pressió de funcionament oscil·la entre 10 bar per a diàmetres petits fins a 0,5 bar per a unitats grans. Per augmentar la capacitat, múltiples petiteshidrociclonsEs pot manifestar a partir d’una sola línia d’alimentació.

Tot i que el principi d’operació és senzill, molts aspectes de la seva operació encara són poc entesos, i la selecció i la predicció de l’hidrocicló per a l’operació industrial són en gran mesura empíriques.

Classificació

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., A Wills 'Mineral Processing Technology (vuitena edició), 2016

9.4.3 Hidrociclons versus pantalles

Els hidrociclons han arribat a dominar la classificació quan es tracta de mides de partícules fines en circuits de mòlta tancades (<200 µm). No obstant això, els desenvolupaments recents de la tecnologia de pantalla (capítol 8) han renovat l'interès per utilitzar pantalles en circuits de mòlta. Les pantalles es separen a partir de la mida i no estan directament influenciades per la densitat que es propaga als minerals de pinsos. Això pot ser un avantatge. Les pantalles tampoc tenen una fracció de bypass i, com ha demostrat l'exemple 9.2, el bypass pot ser força gran (més del 30% en aquest cas). La figura 9.8 és un exemple de la diferència de la corba de partició per a les pantalles de ciclons i les pantalles. Les dades provenen del concentrador El Brocal al Perú amb avaluacions abans i després que els hidrociclons es substituissin per un Derrick Stack Sizer® (vegeu el capítol 8) al circuit de mòlta (Dündar et al., 2014). D’acord amb les expectatives, en comparació amb el cicló, la pantalla tenia una separació més nítida (la pendent de la corba és més alta) i poca passada. Es va notificar un augment de la capacitat del circuit de mòlta a causa de les taxes de trencament més elevades després de la implementació de la pantalla. Això es va atribuir a l’eliminació del bypass, reduint la quantitat de material fi enviat a la mòlta Millswhich tendeix a els impactes de la partícula -partícula de coixí.

El canvi de canvi no és una manera, però: un exemple recent és un canvi de pantalla a cicló, per aprofitar la reducció de mida addicional dels densos pagaments (Sasseville, 2015).

Procés i disseny metal·lúrgic

Eoin H. MacDonald, a Manual de l'exploració d'or i avaluació, 2007

Hidrociclons

Els hidrociclons són unitats preferides per dimensionar o deslimar els grans volums de purins de puríssims i perquè ocupen molt poc espai o sala de capçalera. Funcionen de manera més eficaç quan s’alimenten a un cabal i densitat de polpa uniforme i s’utilitzen individualment o en clústers per obtenir capacitats totals desitjades a les divisions necessàries. Les capacitats de dimensions es basen en forces centrífugues generades per velocitats de flux tangencials altes a través de la unitat. El vòrtex primari format per la purina entrant actua en espiral cap avall al voltant de la paret del con interior. Els sòlids es llancen cap a fora per força centrífuga de manera que a mesura que la polpa mou cap avall, la seva densitat augmenta. Els components verticals de la velocitat actuen cap avall a prop de les parets del con i cap amunt a prop de l'eix. La fracció de llims menys densament separada centrífutament es veu obligada cap amunt a través del cercador de vòrtex a passar per l'obertura a l'extrem superior del con. Una zona intermèdia o sobre entre els dos fluxos té una velocitat vertical zero i separa els sòlids més gruixuts que es desplacen cap avall des dels sòlids més fins que es desplaça cap amunt. La major part del flux passa cap amunt dins del vòrtex interior menor i les forces centrífugues més elevades llancen el més gran de les partícules més fines cap a fora, proporcionant així una separació més eficient en els grans. Aquestes partícules tornen al vòrtex exterior i reporten una vegada més al feed de jig.

La geometria i les condicions de funcionament dins del patró de flux espiral d’un típichidrociclóes descriuen a la figura 8.13. Les variables operatives són la densitat de polpa, el cabal d’alimentació, les característiques dels sòlids, la pressió d’entrada d’alimentació i la caiguda de pressió a través del cicló. Les variables de cicló són una superfície d’entrada d’alimentació, diàmetre i longitud del cercador de vòrtex i diàmetre de descàrrega de spigot. El valor del coeficient d’arrossegament també es veu afectat per la forma; Com més partícula varia des de l’esphericitat, més petita és el seu factor de forma i més gran és la seva resistència a l’assentament. La zona d’estrès crítica es pot estendre a algunes partícules d’or de fins a 200 mm de mida i un seguiment minuciós del procés de classificació és, per tant, essencial per reduir el reciclatge excessiu i la creació resultant de llims. Històricament, quan es va prestar poca atenció a la recuperació de 150μEls grans d'or, el transport d'or en les fraccions de llim sembla ser responsables en gran mesura de les pèrdues d'or que es van registrar fins al 40-60% en moltes operacions d'or.

La figura 8.14 (gràfic de selecció de Warman) és una selecció preliminar de ciclons per separar -se a diversos grans D50 de 9 a 18 micres fins a 33-76 micres. Aquest gràfic, com passa amb altres gràfics d'aquest tipus de rendiment del cicló, es basa en un feed controlat amb cura d'un tipus específic. Suposa un contingut de sòlids de 2.700 kg/m3 en aigua com a primera guia de selecció. Els ciclons de diàmetre més gran s’utilitzen per produir separacions gruixudes, però requereixen volums d’alimentació elevats per a una funció adequada. Les separacions fines a volums alts d’alimentació requereixen cúmuls de ciclons de petit diàmetre que funcionen en paral·lel. Els paràmetres de disseny final per a un dimensionament proper s’han de determinar de manera experimental i és important seleccionar un cicló al mig de la gamma de manera que es puguin fer qualsevol ajustament menor que es pugui requerir a l’inici de les operacions.

Es diu que el cicló CBC (llit circulant) classifica els materials d’alimentació d’or al·luvials de fins a 5 mm de diàmetre i obtenen un aliment constant de la disparació del desbordament. La separació té lloc aproximadamentD50/150 micres basades en sílice de densitat 2,65. Es diu que el cicló CBC és especialment susceptible de separar -se a causa de la seva corba de distribució de mida relativament llisa i eliminació gairebé completa de les partícules de residus fins. Tot i això, tot i que es diu que aquest sistema produeix un concentrat primari d’alt grau de minerals pesants equant en una passada d’un aliment de gamma de mida relativament llarga (per exemple, sorres minerals), no hi ha xifres de rendiment disponibles per al material d’alimentació al·luvial que conté or i descarnat. Taula 8.5gives Les dades tècniques d’AKWhidrociclonsper a punts de tall entre 30 i 100 micres.

Taula 8.5. Dades tècniques per a hidrociclons AKW

Tipus (KRS)	Diàmetre (mm)	Caiguda de pressió	Capacitat		Punt de tall (micres)
Tipus (KRS)	Diàmetre (mm)	Caiguda de pressió	Slurry (M3/HR)	Solids (T/H MAX).	Punt de tall (micres)
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

Desenvolupaments en tecnologies de comminució i classificació del mineral de ferro

A. Jankovic, a Iron Ore, 2015

8.3.3.1 Separadors d’hidrocicló

L’hidrocicló, també conegut com a cicló, és un dispositiu classificador que utilitza la força centrífuga per accelerar la velocitat d’assentament de les partícules i les partícules separades segons la mida, la forma i la gravetat específica. S'utilitza àmpliament a la indústria dels minerals, amb el seu ús principal en el processament de minerals com a classificador, que s'ha mostrat extremadament eficient a les mides de separació fina. S'utilitza àmpliament en operacions de mòlta de circuit tancat, però ha trobat molts altres usos, com ara deslimant, degradant i espessiment.

Un hidrocicló típic (figura 8.12a) consisteix en un vaixell de forma cúmica, obert al seu àpex o infractor, unit a una secció cilíndrica, que té una entrada tangencial d’alimentació. La part superior de la secció cilíndrica es tanca amb una placa a través de la qual passa una canonada de desbordament muntada axialment. La canonada s’estén al cos del cicló per una secció curta i extraïble coneguda com el cercador de vòrtex, que impedeix un curtcircuit de pinso directament al desbordament. L’alimentació s’introdueix a pressió a través de l’entrada tangencial, que aporta un moviment remolí a la polpa. Això genera un vòrtex al cicló, amb una zona de baixa pressió al llarg de l’eix vertical, tal com es mostra a la figura 8.12b. Un nucli aeri es desenvolupa al llarg de l’eix, normalment connectat a l’atmosfera a través de l’obertura de l’àpex, però en part creada per l’aire dissolt que surt de solució a la zona de baixa pressió. La força centrífuga accelera la velocitat de liquidació de les partícules, separant així les partícules segons la mida, la forma i la gravetat específica. Les partícules d’assentament més ràpides es desplacen a la paret del cicló, on la velocitat és més baixa i migren a l’obertura de l’àpex (subflux). A causa de l'acció de la força d'arrossegament, les partícules més lentes es mouen cap a la zona de baixa pressió al llarg de l'eix i es transporten cap amunt a través del cercador de vòrtex fins al desbordament.

Els hidrociclons s’utilitzen gairebé universalment en els circuits de mòlta per la seva alta capacitat i eficiència relativa. També poden classificar -se en una àmplia gamma de mides de partícules (normalment de 5-500 μm), que s’utilitzen unitats de diàmetre menor per a una classificació més fina. No obstant això, l’aplicació de ciclons en circuits de mòlta de magnetita pot provocar un funcionament ineficient a causa de la diferència de densitat entre la magnetita i els minerals de residus (sílice). La magnetita té una densitat específica d’uns 5.15, mentre que la sílice té una densitat específica d’uns 2,7. Dins dehidrociclons, minerals densos separats a una mida de tall més fina que els minerals més lleugers. Per tant, la magnetita alliberada s'està concentrant en el cicló de baixada, amb consegüent sobrepassada de la magnetita. Napier-Munn et al. (2005) va assenyalar que la relació entre la mida de tall corregida (d50c) i la densitat de partícules segueix una expressió de la forma següent segons les condicions de flux i altres factors:

d50c∝ρs --ρl - n

onρS és la densitat de sòlids,ρl és la densitat líquida ines troba entre 0,5 i 1,0. Això significa que l'efecte de la densitat mineral sobre el rendiment del cicló pot ser força significatiu. Per exemple, si eld50c de la magnetita és de 25 μm, després eld50c de partícules de sílice seran de 40 a 65 μm. La figura 8.13 mostra les corbes d’eficiència de classificació del cicló per a la magnetita (Fe3O4) i la sílice (SiO2) obtingudes a partir de l’enquesta d’un circuit de mòlta de magnetita de boles industrials. La separació de la mida de la sílice és molt més gruixuda, amb und50c per Fe3O4 de 29 μm, mentre que per a SiO2 és de 68 μm. A causa d'aquest fenomen, els molins de rectificadors de magnetita en circuits tancats amb hidrociclons són menys eficients i tenen una capacitat inferior en comparació amb altres circuits de mòlta de metalore base.

Tecnologia de processos d’alta pressió: Fonaments i aplicacions

MJ Cocero PhD, a la Biblioteca de Química Industrial, 2001

Dispositius de separació de sòlids

•

Hidrocicló

Aquest és un dels tipus més senzills de separadors de sòlids. És un dispositiu de separació d’alta eficiència i es pot utilitzar per eliminar eficaçment els sòlids a altes temperatures i pressions. És econòmic perquè no té parts mòbils i requereix poc manteniment.

L’eficiència de separació dels sòlids és una funció forta de la mida de les partícules i la temperatura. Les eficiències de separació bruta prop del 80% es poden aconseguir per a la sílice i les temperatures superiors als 300 ° C, mentre que en el mateix rang de temperatura, les eficiències de separació bruta per a partícules de zircon més denses són superiors al 99% [29].

El principal handicap de l’operació d’hidrocicló és la tendència d’algunes sals a adherir -se a les parets del cicló.

•

Micro-filtració creuada

Els filtres de flux creuat es comporten de manera similar a la que s’observa normalment en la filtració del flux creuat en condicions ambientals: augment de les taxes de cisalla i reducció de la viscositat de líquids resulten en un nombre de filtrat augmentat. La microfiltració creuada s'ha aplicat a la separació de sals precipitades com a sòlids, donant eficiències de separació de partícules normalment superiors al 99,9%. Goemanset al.[30] va estudiar la separació de nitrats de sodi de l'aigua supercrítica. En les condicions de l'estudi, el nitrat de sodi estava present com a sal fos i era capaç de creuar el filtre. Es van obtenir eficiències de separació que variaven amb la temperatura, ja que la solubilitat disminueix a mesura que augmenta la temperatura, entre el 40% i el 85%, durant 400 ° C i 470 ° C, respectivament. Aquests treballadors van explicar el mecanisme de separació com a conseqüència d’una permeabilitat diferent del medi de filtratge cap a la solució supercrítica, a diferència de la sal fos, basada en les seves viscositats clarament diferents. Per tant, seria possible no només filtrar les sals precipitades només com a sòlids, sinó també filtrar aquelles sals de baix punt que es troben en estat fos.

Els problemes de funcionament es van deure principalment a la corrosió del filtre per les sals.

Paper: Reciclatge i materials reciclats

Doshi, JM Dyer, en el mòdul de referència en Materials Science and Materials Engineering, 2016

3.3 Neteja

Netejadors ohidrociclonsElimineu els contaminants de la polpa en funció de la diferència de densitat entre el contaminant i l’aigua. Aquests dispositius consisteixen en un recipient de pressió còlica o cilíndrica-convidada en el qual la polpa s’alimenta tangencialment a l’extrem de gran diàmetre (figura 6). Durant el pas pel netejador, la polpa desenvolupa un patró de flux de vòrtex, similar al d’un cicló. El flux gira al voltant de l’eix central quan es queda allunyat de l’entrada i cap a l’àpex, o l’obertura de la seva obertura, al llarg de l’interior de la paret més neta. La velocitat de flux de rotació s’accelera a mesura que disminueix el diàmetre del con. A prop de l’extrem de l’àpex, l’obertura de petit diàmetre impedeix la descàrrega de la major part del flux que en lloc de girar en un vòrtex interior al nucli del netejador. El flux del nucli interior flueix des de l’obertura de l’àpex fins que es descarrega a través del cercador de vòrtex, situat a l’extrem de gran diàmetre del centre del netejador. El material de major densitat, concentrat a la paret del netejador a causa de la força centrífuga, és descarregat a l’àpex del con (Bliss, 1994, 1997).

Els netejadors es classifiquen en una densitat alta, mitjana o baixa, segons la densitat i la mida dels contaminants que s’eliminen. S'utilitza un netejador d'alta densitat, amb un diàmetre que oscil·la entre 15 i 50 cm (6-20 in) per eliminar el metall de tramp, els clips de paper i les grapes i se sol situar immediatament seguint el pulper. A mesura que el diàmetre del netejador disminueix, la seva eficiència en l’eliminació de contaminants de mida petita augmenta. Per raons pràctiques i econòmiques, el cicló de 75 mm de diàmetre de diàmetre és generalment el netejador més petit que s’utilitza en la indústria del paper.

Els netejadors inversos i els netejadors de flux estan dissenyats per eliminar contaminants de baixa densitat com la cera, el poliestirè i els adhesius. Els netejadors inversos s’anomenen així perquè el flux d’accepta es recopila a l’àpex més net mentre els rebutjos surten al desbordament. En el netejador de flux, accepta i rebutja la sortida al mateix extrem del netejador, amb accepta a prop de la paret més neta separada dels rebutjos per un tub central a prop del nucli del netejador, tal com es mostra a la figura 7.

Els centrífugs continus utilitzats als anys vint i trenta per eliminar la sorra de la polpa es van suspendre després del desenvolupament d’hidrociclons. El Gyroclean, desenvolupat a Center Technique du Papier, Grenoble, França, consisteix en un cilindre que gira a 1200-1500 rpm (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002). La combinació de temps de residència relativament llarg i una força centrífuga elevada permet contaminants de baixa densitat el temps suficient per migrar al nucli del netejador on són rebutjats a través de la descàrrega del vòrtex central.

Mt Thew, a Enciclopèdia de la Separation Science, 2000

Sinopsi

Tot i que el sòlid -líquidhidrociclóS'ha establert durant la major part del segle XX, el rendiment satisfactori de la separació líquid -líquid no va arribar fins a la dècada de 1980. La indústria del petroli offshore tenia una necessitat d’equips compactes, robustos i fiables per eliminar l’aigua de l’oli contaminant finament dividit. Aquesta necessitat es va satisfer amb un tipus d’hidrocicló significativament diferent, que per descomptat no tenia parts mòbils.

Després d’explicar aquesta necessitat més completa i comparar -la amb la separació ciclònica de líquid sòlid en el processament de minerals, es donen els avantatges que l’hidrocicló va conferir sobre tipus d’equips instal·lats anteriorment per complir el deure.

Els criteris d’avaluació del rendiment de separació es mostren abans de discutir el rendiment en termes de constitució de pinsos, control de l’operador i l’energia necessària, és a dir, el producte de la caiguda de pressió i el flux.

L’entorn per a la producció de petroli estableix algunes restriccions per a materials i això inclou el problema de l’erosió de partícules. S’esmenten materials típics utilitzats. Es descriuen dades relatives de costos per a tipus de planta de separació de petroli, tant de capital com recurrent, tot i que les fonts són escasses. Finalment, es descriuen alguns indicadors per al desenvolupament, ja que la indústria del petroli mira els equips instal·lats al llit de mar o fins i tot a la part inferior del pou.

Mostreig, control i equilibri massiu

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., A Wills 'Mineral Processing Technology (vuitena edició), 2016

3.7.1 Ús de la mida de les partícules

Moltes unitats, com arahidrociclonsi els separadors de gravetat, produeixen un grau de separació de mida i les dades de la mida de les partícules es poden utilitzar per a l'equilibri de massa (Exemple 3.15).

L’exemple 3.15 és un exemple de minimització de desequilibri del node; Proporciona, per exemple, el valor inicial per a la minimització generalitzada de menys quadrats. Aquest enfocament gràfic es pot utilitzar sempre que hi hagi dades de components "excessivament"; A l'exemple 3.9 es podria haver utilitzat.

L’exemple 3.15 utilitza el cicló com a node. Un segon node és el dipòsit: aquest és un exemple de 2 entrades (alimentació fresca i bola mildiscarat) i una sortida (alimentació de ciclons). Això dóna un altre equilibri massiu (Exemple 3.16).

Al capítol 9 tornem a aquest exemple de circuit de mòlta mitjançant dades ajustades per determinar la corba de partició de ciclons.

Posada Posada: maig-07-2019