Hydrocyklony

Popis

Hydrocyklonymají kono-cylindrické tvary, s tangenciálním vstupem do válcového sekce a výstupem na každé ose. Výstup ve válcové části se nazývá vyhledávač vírů a rozšiřuje se do cyklónu, aby se snížil tok zkratu přímo z vstupu. Na kónickém konci je druhý vývod, Spigot. Pro oddělení velikosti jsou oba vývody obecně otevřené atmosféře. Hydrocyklony jsou obecně provozovány svisle s čepcem na spodním konci, proto se hrubý produkt nazývá podplatkem a jemným produktem a ponechává nálezce víru, přetečení. Obrázek 1 schematicky ukazuje hlavní prvky toku a návrhu typickéhohydrocyklon: Dvě víry, vstup tangenciálního krmiva a axiální vývody. S výjimkou bezprostřední oblasti tangenciálního vstupu má pohyb tekutiny v cyklonu radiální symetrii. Pokud jsou jeden nebo oba výstroje otevřené atmosféře, nízkotlaká zóna způsobí plynové jádro podél svislé osy uvnitř vnitřního víru.

Provozní princip je jednoduchý: tekutina, nesoucí suspendované částice, vstupuje do cyklónu tangenciálně, spirály dolů a produkuje odstředivé pole ve volném vířivém toku. Větší částice se pohybují tekutinou na vnější stranu cyklónu spirálovým pohybem a vystupují přes čep se zlomkem kapaliny. Vzhledem k omezující oblasti čepu je stanovena vnitřní vír, otáčící se ve stejném směru jako vnější vír, ale tekoucí vzhůru, a ponechává cyklón skrz vyhledávač víru a nese s sebou většinu kapaliny a jemnějších částic. Pokud je překročení kapacity čepu, vzduchové jádro je uzavřeno a vypouštění čepu se změní z deštníkového spreje na „lano“ a ztrátu hrubého materiálu na přetečení.

Průměr válcové sekce je hlavní proměnnou ovlivňující velikost částice, kterou lze oddělit, ačkoli průměry výstupu lze změnit nezávisle, aby se změnila dosažená separace. Zatímco ranní pracovníci experimentovali s cyklóny tak malými jako průměr 5 mm, komerční průměry hydrocyklonu se v současné době pohybují od 10 mm do 2,5 m, se oddělujícími velikostmi pro částice hustoty 2700 kg m - 3 1,5–300 μm, což se snižuje se zvýšenou hustotou částic. Pokles provozního tlaku se pohybuje od 10 baru pro malé průměry do 0,5 bar pro velké jednotky. Chcete -li zvýšit kapacitu, více malýchhydrocyklonymůže být řečeno z jediné přívodní linie.

Ačkoli je princip provozu jednoduchý, mnoho aspektů jejich provozu je stále špatně pochopeno a výběr a predikce hydrocyklonu pro průmyslový provoz jsou do značné míry empirické.

Klasifikace

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng.

9.4.3 Hydrocyklony versus obrazovky

Klasifikaci při řešení velikosti jemných částic v uzavřených obvodech (<200 um) dominovaly klasifikace hydrocyklonů. Nedávný vývoj v technologii obrazovky (kapitola 8) však obnovil zájem o používání obrazovek v broušení obvodů. Obrazovky se oddělují na základě velikosti a nejsou přímo ovlivněny rozpětím hustoty v přívodních minerálech. To může být výhoda. Obrazovky také nemají frakci bypassu, a jak ukázal příklad 9.2, obtok může být poměrně velký (v tomto případě více než 30%). Obrázek 9.8 posouvá příklad rozdílu v oddílové křivce pro obrazovky Cyclones a. Data jsou od koncentrátoru EL Brocal v Peru s hodnocením před a po hydrocyklonech nahrazeny Derrickem Stack Sizer® (viz kapitola 8) v brusném obvodu (Dündar et al., 2014). V souladu s očekáváním, ve srovnání s cyklónem měla obrazovka ostřejší separace (sklon křivky je vyšší) a malý obchvat. Po zavedení obrazovky bylo nahlášeno zvýšení kapacity mlecího obvodu v důsledku vyšší míry rozbití. To bylo přičítáno eliminaci obtoku, čímž se snížilo množství jemného materiálu odeslaného zpět do broušení Millswhich, má sklon k dopadům polštáře částic a částic.

Přechod však není jedním ze způsobů: Nedávným příkladem je přechod z obrazovky na Cyclone, aby využil další zmenšení velikosti hustších výplatních paymineral (Sasseville, 2015).

Metalurgický proces a design

Eoin H. MacDonald, v příručce průzkumu a hodnocení zlata, 2007

Hydrocyklony

Hydrocyklony jsou preferovanými jednotkami pro velikost nebo prosuzování velkých objemů kalu levně a protože zabírají velmi málo podlahového prostoru nebo světlé místnosti. Pracují nejefektivněji, když jsou krmeny rovnoměrným průtokem a hustotou buničiny a používají se jednotlivě nebo ve shlucích k získání požadovaných celkových kapacit při požadovaných rozdělení. Schopnosti dimenzování se spoléhají na odstředivé síly generované vysokými tangenciálními rychlostmi toku přes jednotku. Primární vír vytvořený příchozím kaše působí spirálně dolů kolem vnitřní zdi kuželu. Pevné látky se odstředivé síly hodí ven, takže jak se buničina pohybuje dolů, zvyšuje se její hustota. Svislé složky rychlosti působí dolů poblíž zdi kuželu a nahoru poblíž osy. Méně hustá odstředivě oddělená slizová frakce je nucena nahoru skrz vyhledávač víru, aby prošel otvorem na horním konci kužele. Meziletá zóna nebo obálka mezi těmito dvěma toky má nulovou vertikální rychlost a odděluje hrubší pevné látky pohybující se dolů od jemnějších pevných látek pohybujících se nahoru. Většina toku prochází nahoru v menším vnitřním víru a vyšší odstředivé síly házejí větší z jemnějších částic směrem ven, čímž poskytují účinnější oddělení v jemnějších vazebných. Tyto částice se vracejí k vnějšímu víru a znovu se hlásí k krmivu přípravku.

Geometrie a provozní podmínky ve vzorku toku spirálu typickéhohydrocyklonjsou popsány na obr. 8.13. Operační proměnné jsou hustota buničiny, průtok krmiva, charakteristiky pevných látek, vstupní tlak a pokles tlaku přes cyklón. Cyklonové proměnné jsou plochou vstupu do krmiva, průměr a délka vyhledávače víru a průměr výboje. Hodnota koeficientu tažení je také ovlivněna tvarem; Čím více se částice liší od sféricity, tím menší je jeho tvarový faktor a tím větší je jeho usazovací odpor. Kritická zóna napětí se může rozšířit na některé zlaté částice tak velké jako 200 mm velikosti a pečlivé sledování klasifikačního procesu je tedy nezbytné pro snížení nadměrné recyklace a výsledné nahromadění slitiků. Historicky, když byla věnována malá pozornost uzdravení 150μZdá se, že zlaté zrna, přenos zlata ve zlomcích slimenů, se zdá být z velké části zodpovědné za ztráty zlata, které byly zaznamenány tak vysoké až 40–60% v mnoha operacích zlatých placerů.

Obrázek 8.14 (Warman Selection Chart) je předběžný výběr cyklónů pro oddělení při různých velikostech D50 od 9–18 mikronů do 33–76 mikronů. Tento graf, stejně jako u jiných takových grafů výkonu cyklónu, je založen na pečlivě kontrolovaném krmivu konkrétního typu. Předpokládá obsah pevných látek 2 700 kg/m3 ve vodě jako první průvodce výběrem. Cyklony většího průměru se používají k produkci hrubých separací, ale pro správnou funkci vyžadují vysoké objemy krmiva. Jemné separace při vysokých objemech krmiva vyžadují shluky cyklónů s malým průměrem pracujícím paralelně. Konečné návrhovéparametry pro těsné velikosti musí být stanoveny experimentálně a je důležité vybrat cyklón kolem středu rozsahu, aby bylo možné provést jakékoli drobné úpravy, které mohou být vyžadovány na začátku operace.

Tvrdí se, že cyklón CBC (cirkulující lože) klasifikuje materiály aluviálního zlatého krmiva do průměru 5 mm a získají konzistentně vysoký přípravek z podplatku. Oddělení probíhá přibližně naD50/150 mikronů založených na oxidu křemičité hustoty 2.65. Podpluk CBC Cyclone je prohlašován, že je zvláště přístupný separaci přípravku kvůli jeho relativně hladké křivce rozložení velikosti a téměř úplnému odstranění jemných odpadních částic. Přestože se však tvrdí, že tento systém produkuje vysoce kvalitní primární koncentrát rovných těžkých minerálů v jednom průchodu od relativně dlouhého rozsahu krmiva (např. Minerální písky), žádné takové údaje o výkonu nejsou k dispozici pro aluviální krmivo obsahující jemné a šupinaté zlato. Tabulka 8.5Gives Technická data pro AKWhydrocyklonypro mezní body mezi 30 a 100 mikronů.

Tabulka 8.5. Technické údaje pro hydrocyklony AKW

Typ (KRS)	Průměr (mm)	Pokles tlaku	Kapacita		Cut Point (Microns)
Typ (KRS)	Průměr (mm)	Pokles tlaku	Kaše (M3/h)	Pevné látky (T/H max).	Cut Point (Microns)
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

Vývoj v technologiích komunikace a klasifikace železné rudy

A. Jankovic, v Iron Ore, 2015

8.3.3.1 Oddělovače hydrocyklonu

Hydrocyklon, také označovaný jako cyklón, je klasifikační zařízení, které využívá odstředivé síly k urychlení rychlosti usazování kalu a samostatných částic podle velikosti, tvaru a specifické gravitace. V minerálovém průmyslu se široce používá, přičemž jeho hlavní využití při zpracování minerálů je klasifikátor, který se ukázal jako extrémně efektivní při jemných velikostech separace. Rozsáhle se používá při broušení uzavřených obvodů, ale zjistila mnoho dalších použití, jako je prosuzování, degradování a zesílení.

Typický hydrocyklon (obrázek 8.12a) sestává z kónově tvarované nádoby, otevřené na svém vrcholu nebo pod záblesk, spojené s válcovou sekcí, která má tangenciální přívodní vstup. Horní část válcové sekce je uzavřena deskou, skrz který prochází axiálně namontovanou přepadovou trubkou. Trubka je rozšířena do těla cyklónu krátkou odnímatelnou sekcí známou jako vírový vyhledávač, která zabraňuje zkratu krmiva přímo do přetečení. Krmivo je zavedeno pod tlakem tangenciálním vstupem, který proplňuje vířící pohyb na buničinu. To generuje vír v cyklonu s nízkotlakou zónou podél svislé ose, jak je znázorněno na obrázku 8.12b. Podél osy se vyvíjí vzduchové jádro, obvykle spojené s atmosférou přes otevření vrcholu, ale částečně vytvořené rozpuštěným vzduchem vycházejícím z roztoku v zóně nízkého tlaku. Odstředivá síla urychluje rychlost usazování částic, čímž se odděluje částice podle velikosti, tvaru a specifické gravitace. Rychlejší usazovací částice se pohybují ke zdi cyklónu, kde je rychlost nejnižší, a migrují na otevření vrcholu (podplněné). Kvůli působení tažné síly se pomalejší částice pohybují směrem k zóně nízkého tlaku podél osy a jsou přenášeny nahoru skrz nálezce víru k přetečení.

Hydrocyklony se téměř všeobecně používají v broušení obvodů kvůli jejich vysoké kapacitě a relativní účinnosti. Mohou také klasifikovat ve velmi široké škále velikostí částic (obvykle 5–500 μm), které se pro jemnější klasifikaci používají menší průměry. Aplikace cyklónu v obvodech magnetitu však může způsobit neefektivní provoz v důsledku rozdílu hustoty mezi magnetitem a minerály odpadního odpadu (oxid křemičitý). Magnetit má specifickou hustotu asi 5,15, zatímco oxid křemičitý má specifickou hustotu asi 2,7. Vhydrocyklony, husté minerály se oddělují o jemnější velikosti řezu než lehčí minerály. Proto je osvobozený magnetit koncentrován do podplatku cyklónu s následným nadměrným magnetitem. Napier-Munn et al. (2005) poznamenali, že vztah mezi korigovanou velikostí řezu (d50c) a hustota částic sleduje výraz následující formy v závislosti na podmínkách toku a dalších faktorech:

D50C∝ρs - ρl - n

kdeρs je hustota pevných látek,ρl je hustota kapaliny anje mezi 0,5 a 1,0. To znamená, že účinek hustoty minerálů na výkon cyklónu může být docela významný. Například pokudd50C magnetitu je 25 μm, pakd50C částic oxidu křemičitého bude 40–65 μm. Obrázek 8.13 ukazuje křivky účinnosti klasifikace cyklónu pro magnetitu (Fe3O4) a oxid křemičitý (SIO2) získané z průzkumu průmyslového broušení magnetitu v průmyslovém kuličkovém mlýnu. Oddělení velikosti pro oxid křemičitý je mnohem hrubší, sd50C pro Fe3O4 29 μm, zatímco pro SIO2 je 68 μm. Vzhledem k tomuto jevu jsou mleté mlýny magnetitu v uzavřených obvodech s hydrocyklony méně efektivní a mají nižší kapacitu ve srovnání s jinými broušenými obvody základních metalore.

Technologie vysokotlakého procesu: Základy a aplikace

MJ Cocero PhD, v Industrial Chemistry Library, 2001

Zařízení separace pevných látek

• •

Hydrocyklon

Toto je jeden z nejjednodušších typů separátorů pevných látek. Jedná se o vysoce účinné separační zařízení a lze jej použít k účinnému odstraňování pevných látek při vysokých teplotách a tlacích. Je to ekonomické, protože nemá pohyblivé části a vyžaduje malou údržbu.

Účinnost separace pro pevné látky je silnou funkcí velikosti částic a teploty. Hrubá účinnost separace téměř 80% je dosažitelná u oxidu křemičitého a teplot nad 300 ° C, zatímco ve stejném teplotním rozmezí je efektivita hrubé separace pro hustší částice zirkonu vyšší než 99% [29].

Hlavním handicapem operace hydrocyklonu je tendence některých solí, aby přidržovaly stěny cyklónu.

• •

Křížová mikrofiltrace

Filtry křížového toku se chovají způsobem podobně jako obvykle pozorované při filtraci křížových flow za okolních podmínek: zvýšené smykové rychlosti a snížená viscizita tekutin vede ke zvýšenému filtrátovému počtu. Křížová mikrofiltrace byla aplikována na separaci sražených solí jako pevných látek, což poskytuje efektivitu separace částic obvykle přesahující 99,9%. Goemanset al.[30] studovali separaci dusičnanu sodného od superkritické vody. Za podmínek studie byl dusičnan sodný přítomen jako roztavená sůl a byl schopen překročit filtr. Byla získána účinnost separace, která se lišila s teplotou, protože rozpustnost se snižuje s rostoucí teplotou v rozmezí mezi 40% a 85% pro 400 ° C, respektive 470 ° C. Tito pracovníci vysvětlili mechanismus separace v důsledku výrazné propustnosti filtračního média směrem k superkritickému roztoku, na rozdíl od roztavené soli, na základě jejich jasně odlišných viskozit. Proto by bylo možné nejen filtrovat sražené soli pouze jako pevné látky, ale také filtrovat ty soli s nízkým roztažením, které jsou v roztaveném stavu.

Provozní potíže byly způsobeny hlavně filtrovou korozí soli.

Papír: Recyklace a recyklované materiály

Pan Doshi, JM Dyer, v referenčním modulu v oboru materiálů Science and Material Engineering, 2016

3.3 Čištění

Čističe nebohydrocyklonyOdstraňte kontaminanty z buničiny na základě rozdílu hustoty mezi kontaminantem a vodou. Tato zařízení se skládají z kónické nebo válcové kokosové tlakové nádoby, do které je buničina krmena tangenciálně na konci velkého průměru (obrázek 6). Během průchodu čističem vyvíjí buničina vortexový tok, podobný jako u cyklónu. Tok se otáčí kolem centrální osy, když zemře od vstupu a směrem k vrcholu nebo otvoru pod potokem, podél vnitřního čistší stěny. Rychlost rotačního toku se zrychluje, jak se průměr kužele snižuje. Blízko vrcholu konec malého průměru zabraňuje vypouštění většiny toku, který se místo toho otáčí ve vnitřním víru v jádru čističe. Tok ve vnitřním jádru protéká z otvoru vrcholu, dokud se nevypouští vírovým vyhledávačem, který se nachází na konci velkého průměru ve středu čističe. Materiál s vyšší hustotou, který byl koncentrován na stěně čističe v důsledku odstředivé síly, je vypouštěn na vrcholu kužele (Bliss, 1994, 1997).

Čističe jsou klasifikovány jako vysoká, střední nebo nízká hustota v závislosti na hustotě a velikosti odstranění kontaminantů. K odstranění kovu Tramp, papírových spon a sponek se používá čistič s vysokou hustotou s průměrem v rozmezí od 15 do 50 cm (6–20 palců) a obvykle se nachází bezprostředně po pulpu. Jak se průměr čističe snižuje, jeho účinnost při odstraňování kontaminantů s malými velikostmi se zvyšuje. Z praktických a ekonomických důvodů je cyklón o průměru 75 mm (3 palce) obecně nejmenším čističem používaným v papírovém průmyslu.

Reverzní čističe a čisticí prostředky přes toky jsou navrženy tak, aby odstranily kontaminanty s nízkou hustotou, jako je vosk, polystyren a stickies. Reverzní čisticí prostředky jsou tak pojmenovány, protože tok přijímání je shromažďován na čistším vrcholu, zatímco odmítá výstup při přetečení. V čističi skvrny přijímá a odmítá výstup na stejném konci čističe, přičemž přijímá se blížící se čistší stěna oddělená od odmítnutí centrální trubicí poblíž jádra čističe, jak je znázorněno na obrázku 7.

Po vývoji hydrocyklonů byly přerušeny nepřetržité odstředivky používané ve dvacátých a třicátých letech k odstranění písku z buničiny. Gyroclean, vyvinutý v technice CENTRE TECHNIKY DU Papír, Grenoble ve Francii, sestává z válce, který se otáčí při 1200–1500 ot / min (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002). Kombinace relativně dlouhé doby pobytu a vysoké odstředivé síly umožňuje kontaminanty s nízkou hustotou dostatečný čas k migraci do jádra čističe, kde jsou odmítnuty středovým výbojem víru.

Mt thew, v encyklopedii separační vědy, 2000

Synopse

Ačkoli pevná látkahydrocyklonbyl zřízen po většinu 20. století, uspokojivá výkonnost kapaliny a kapaliny nedorazila až v 80. letech. Offshore ropný průmysl potřeboval kompaktní, robustní a spolehlivé vybavení pro odstranění jemně rozděleného kontaminujícího oleje z vody. Tato potřeba byla uspokojena výrazně odlišným typem hydrocyklonu, který samozřejmě neměl žádné pohyblivé části.

Po vysvětlení této potřeby a její porovnání s pevným a kapalinovým cyklonickým separací při zpracování minerálů jsou dány výhody hydrocyklonu poskytnuté hydrocyklonu na typy zařízení instalovaných pro splnění povinností.

Kritéria hodnocení separační výkonnosti jsou uvedena před diskusí o výkonu z hlediska ústavy krmiva, ovládání obsluhy a požadované energie, tj. Produkt poklesu a průtoku tlaku.

Prostředí pro výrobu ropy stanoví některá omezení materiálů, což zahrnuje problém eroze částic. Jsou uvedeny typické použité materiály. Relativní údaje o nákladech na typy rostlin separace oleje, kapitálu i opakující se, jsou nastíněny, ačkoli zdroje jsou řídké. Nakonec jsou popsány některé ukazatele na další vývoj, protože ropný průmysl vypadá na vybavení instalované na mořském dně nebo dokonce na dně Wellbore.

Vzorkování, ovládání a vyvažování hmoty

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng.

3.7.1 Použití velikosti částic

Mnoho jednotek, napříkladhydrocyklonya gravitační separátory, produkují určitý stupeň separace velikosti a údaje o velikosti částic lze použít pro hmotnostní vyvážení (příklad 3.15).

Příklad 3.15 je příkladem minimalizace nerovnováhy uzlů; Poskytuje například počáteční hodnotu pro generalizovanou minimalizaci nejmenších čtverců. Tento grafický přístup lze použít vždy, když existují „nadbytek“ komponent; V příkladu 3.9 to mohlo být použity.

Příklad 3.15 používá cyklón jako uzel. Druhým uzlem je jímka: Toto je příklad 2 vstupů (čerstvého krmiva a kulička Milldischarge) a jednoho výstupu (krmivo cyklónu). To dává další hromadnou rovnováhu (příklad 3.16).

V kapitole 9 se vracíme k tomuto příkladu grindlingového obvodu pomocí upravených dat k určení křivky oddílu Cyclone.

Čas příspěvku: květen-07-2019