Υδροκυκλώνες

Περιγραφή

Υδροκυκλώνεςέχουν κωνοκυλινδρικό σχήμα, με εφαπτομενική είσοδο τροφοδοσίας στο κυλινδρικό τμήμα και έξοδο σε κάθε άξονα. Η έξοδος στο κυλινδρικό τμήμα ονομάζεται ανιχνευτής δίνης και εκτείνεται στον κυκλώνα για να μειώσει τη ροή βραχυκυκλώματος απευθείας από την είσοδο. Στο κωνικό άκρο βρίσκεται η δεύτερη έξοδος, η ράβδος. Για τον διαχωρισμό μεγεθών, και οι δύο έξοδοι είναι γενικά ανοιχτές στην ατμόσφαιρα. Οι υδροκυκλώνες λειτουργούν γενικά κατακόρυφα με το στόμιο στο κάτω άκρο, επομένως το χονδροειδές προϊόν ονομάζεται υπορροή και λεπτό προϊόν, αφήνοντας τον ανιχνευτή δίνης, την υπερχείλιση. Το σχήμα 1 δείχνει σχηματικά τα κύρια χαρακτηριστικά ροής και σχεδίασης ενός τυπικούυδροκυκλώνα: οι δύο δίνες, η εφαπτομενική είσοδος τροφοδοσίας και οι αξονικές εξόδους. Εκτός από την άμεση περιοχή της εφαπτομενικής εισόδου, η κίνηση του ρευστού εντός του κυκλώνα έχει ακτινική συμμετρία. Εάν μία ή και οι δύο έξοδοι είναι ανοιχτές στην ατμόσφαιρα, μια ζώνη χαμηλής πίεσης προκαλεί έναν πυρήνα αερίου κατά μήκος του κατακόρυφου άξονα, μέσα στην εσωτερική δίνη.

Η αρχή λειτουργίας είναι απλή: το ρευστό, που μεταφέρει τα αιωρούμενα σωματίδια, εισέρχεται στον κυκλώνα εφαπτομενικά, σπειροειδής προς τα κάτω και παράγει ένα φυγόκεντρο πεδίο σε ελεύθερη ροή στροβιλισμού. Μεγαλύτερα σωματίδια κινούνται μέσω του ρευστού προς το εξωτερικό του κυκλώνα με σπειροειδή κίνηση και εξέρχονται μέσω του άκρου με ένα κλάσμα του υγρού. Λόγω της περιοριστικής περιοχής του στροβιλισμού, δημιουργείται μια εσωτερική δίνη, που περιστρέφεται προς την ίδια κατεύθυνση με την εξωτερική δίνη αλλά ρέει προς τα πάνω, και αφήνει τον κυκλώνα μέσω του ανιχνευτή στροβιλισμού, μεταφέροντας το μεγαλύτερο μέρος του υγρού και τα λεπτότερα σωματίδια μαζί του. Σε περίπτωση υπέρβασης της χωρητικότητας του στομίου, ο πυρήνας του αέρα κλείνει και η εκκένωση του στομίου αλλάζει από ψεκασμό σε σχήμα ομπρέλας σε «σχοινί» και απώλεια χονδροειδούς υλικού στην υπερχείλιση.

Η διάμετρος του κυλινδρικού τμήματος είναι η κύρια μεταβλητή που επηρεάζει το μέγεθος των σωματιδίων που μπορούν να διαχωριστούν, αν και οι διάμετροι εξόδου μπορούν να αλλάξουν ανεξάρτητα για να αλλάξουν τον διαχωρισμό που επιτυγχάνεται. Ενώ οι πρώτοι εργάτες πειραματίστηκαν με κυκλώνες με διάμετρο 5 mm, οι εμπορικές διάμετροι υδροκυκλώνων κυμαίνονται σήμερα από 10 mm έως 2,5 m, με διαχωριστικά μεγέθη για σωματίδια πυκνότητας 2700 kg m−3 1,5–300 μm, μειώνοντας με αυξημένη πυκνότητα σωματιδίων. Η πτώση πίεσης λειτουργίας κυμαίνεται από 10 bar για μικρές διαμέτρους έως 0,5 bar για μεγάλες μονάδες. Για αύξηση χωρητικότητας, πολλαπλάσια μικράυδροκυκλώνεςμπορεί να πολλαπλασιαστεί από μία γραμμή τροφοδοσίας.

Αν και η αρχή της λειτουργίας τους είναι απλή, πολλές πτυχές της λειτουργίας τους εξακολουθούν να είναι ελάχιστα κατανοητές και η επιλογή και η πρόβλεψη υδροκυκλώνων για βιομηχανική λειτουργία είναι σε μεγάλο βαθμό εμπειρικές.

Ταξινόμηση

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., στο Wills' Mineral Processing Technology (Όγδοη Έκδοση), 2016

9.4.3 Υδροκυκλώνες έναντι οθονών

Οι υδροκυκλώνες έχουν κυριαρχήσει στην ταξινόμηση όταν ασχολούνται με μεγέθη λεπτών σωματιδίων σε κλειστά κυκλώματα λείανσης (<200 μm). Ωστόσο, οι πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνολογία της οθόνης (Κεφάλαιο 8) έχουν ανανεώσει το ενδιαφέρον για τη χρήση οθονών σε κυκλώματα λείανσης. Οι σήτες διαχωρίζονται με βάση το μέγεθος και δεν επηρεάζονται άμεσα από την πυκνότητα που διαχέεται στα ορυκτά τροφοδοσίας. Αυτό μπορεί να είναι πλεονέκτημα. Οι οθόνες επίσης δεν έχουν κλάσμα παράκαμψης και όπως έδειξε το Παράδειγμα 9.2, η παράκαμψη μπορεί να είναι αρκετά μεγάλη (πάνω από 30% σε αυτή την περίπτωση). Το σχήμα 9.8 δείχνει ένα παράδειγμα της διαφοράς στην καμπύλη διαμερίσματος για κυκλώνες και οθόνες. Τα δεδομένα προέρχονται από τον συμπυκνωτή El Brocal στο Περού με αξιολογήσεις πριν και μετά την αντικατάσταση των υδροκυκλώνων με Derrick Stack Sizer® (βλ. Κεφάλαιο 8) στο κύκλωμα λείανσης (Dündar et al., 2014). Σύμφωνα με την προσδοκία, σε σύγκριση με τον κυκλώνα, η οθόνη είχε εντονότερο διαχωρισμό (η κλίση της καμπύλης είναι μεγαλύτερη) και μικρή παράκαμψη. Αύξηση της χωρητικότητας του κυκλώματος λείανσης αναφέρθηκε λόγω υψηλότερων ρυθμών θραύσης μετά την εφαρμογή της οθόνης. Αυτό αποδόθηκε στην εξάλειψη της παράκαμψης, μειώνοντας την ποσότητα του λεπτού υλικού που αποστέλλεται πίσω στους μύλους άλεσης που τείνει να μειώνει τις κρούσεις σωματιδίων-σωματιδίων.

Ωστόσο, η αλλαγή δεν είναι μονόδρομος: ένα πρόσφατο παράδειγμα είναι η αλλαγή από οθόνη σε κυκλώνα, για να εκμεταλλευτείτε την πρόσθετη μείωση μεγέθους των πιο πυκνών ορυκτών (Sasseville, 2015).

Μεταλλουργική διαδικασία και σχεδιασμός

Eoin H. Macdonald, στο Handbook of Gold Exploration and Evaluation, 2007

Υδροκυκλώνες

Οι υδροκυκλώνες είναι προτιμώμενες μονάδες για τον προσδιορισμό μεγέθους ή την αφαίρεση λίπους μεγάλων όγκων πολτού φθηνά και επειδή καταλαμβάνουν πολύ μικρό χώρο δαπέδου ή χώρο κεφαλής. Λειτουργούν πιο αποτελεσματικά όταν τροφοδοτούνται με ομοιόμορφο ρυθμό ροής και πυκνότητα πολτού και χρησιμοποιούνται μεμονωμένα ή σε ομάδες για να ληφθούν οι επιθυμητές συνολικές χωρητικότητες στις απαιτούμενες διαιρέσεις. Οι δυνατότητες διαστασιολόγησης βασίζονται σε φυγόκεντρες δυνάμεις που δημιουργούνται από υψηλές εφαπτομενικές ταχύτητες ροής μέσω της μονάδας. Η πρωτογενής δίνη που σχηματίζεται από τον εισερχόμενο πολτό δρα σπειροειδώς προς τα κάτω γύρω από το εσωτερικό τοίχωμα κώνου. Τα στερεά εκτοξεύονται προς τα έξω με φυγόκεντρη δύναμη, έτσι ώστε καθώς ο πολτός κινείται προς τα κάτω, η πυκνότητά του αυξάνεται. Οι κάθετες συνιστώσες της ταχύτητας δρουν προς τα κάτω κοντά στα τοιχώματα του κώνου και προς τα πάνω κοντά στον άξονα. Το λιγότερο πυκνό φυγοκεντρικά διαχωρισμένο κλάσμα λάσπης αναγκάζεται προς τα πάνω μέσω του ανιχνευτή στροβιλισμού για να περάσει μέσα από το άνοιγμα στο άνω άκρο του κώνου. Μια ενδιάμεση ζώνη ή περίβλημα μεταξύ των δύο ροών έχει μηδενική κατακόρυφη ταχύτητα και διαχωρίζει τα πιο χονδροειδή στερεά που κινούνται προς τα κάτω από τα λεπτότερα στερεά που κινούνται προς τα πάνω. Ο κύριος όγκος της ροής περνά προς τα πάνω μέσα στη μικρότερη εσωτερική δίνη και υψηλότερες φυγόκεντρες δυνάμεις εκτοξεύουν τα μεγαλύτερα από τα λεπτότερα σωματίδια προς τα έξω, παρέχοντας έτσι έναν πιο αποτελεσματικό διαχωρισμό στα λεπτότερα μεγέθη. Αυτά τα σωματίδια επιστρέφουν στην εξωτερική δίνη και αναφέρονται για άλλη μια φορά στην τροφοδοσία jig.

Η γεωμετρία και οι συνθήκες λειτουργίας εντός του σχεδίου σπειροειδούς ροής ενός τυπικούυδροκυκλώναπεριγράφονται στο Σχ. 8.13. Οι λειτουργικές μεταβλητές είναι η πυκνότητα του πολτού, ο ρυθμός ροής τροφοδοσίας, τα χαρακτηριστικά στερεών, η πίεση εισόδου τροφοδοσίας και η πτώση πίεσης μέσω του κυκλώνα. Οι μεταβλητές του κυκλώνα είναι το εμβαδόν της εισόδου τροφοδοσίας, η διάμετρος και το μήκος του ανιχνευτή δίνης και η διάμετρος εκκένωσης του ακροφυσίου. Η τιμή του συντελεστή οπισθέλκουσας επηρεάζεται επίσης από το σχήμα. Όσο περισσότερο διαφέρει ένα σωματίδιο από τη σφαιρικότητα, τόσο μικρότερος είναι ο συντελεστής σχήματός του και τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίστασή του σε καθίζηση. Η ζώνη κρίσιμης τάσης μπορεί να επεκταθεί σε ορισμένα σωματίδια χρυσού μεγέθους έως 200 mm και, επομένως, η προσεκτική παρακολούθηση της διαδικασίας ταξινόμησης είναι απαραίτητη για τη μείωση της υπερβολικής ανακύκλωσης και της προκύπτουσας συσσώρευσης γλοιών. Ιστορικά, όταν δόθηκε λίγη προσοχή στην ανάκτηση 150μm κόκκους χρυσού, η μεταφορά χρυσού στα κλάσματα λάσπης φαίνεται ότι ήταν σε μεγάλο βαθμό υπεύθυνη για τις απώλειες χρυσού που καταγράφηκαν έως και 40-60% σε πολλές εργασίες τοποθέτησης χρυσού.

Το Σχήμα 8.14 (Διάγραμμα Επιλογής Warman) είναι μια προκαταρκτική επιλογή κυκλώνων για διαχωρισμό σε διάφορα μεγέθη D50 από 9–18 μικρά έως 33–76 μικρά. Αυτό το γράφημα, όπως και με άλλα τέτοια γραφήματα απόδοσης κυκλώνα, βασίζεται σε μια προσεκτικά ελεγχόμενη τροφοδοσία συγκεκριμένου τύπου. Προϋποθέτει περιεκτικότητα σε στερεά 2.700 kg/m3 σε νερό ως πρώτος οδηγός επιλογής. Οι κυκλώνες μεγαλύτερης διαμέτρου χρησιμοποιούνται για την παραγωγή χονδροειδών διαχωρισμών αλλά απαιτούν υψηλούς όγκους τροφοδοσίας για σωστή λειτουργία. Οι λεπτοί διαχωρισμοί σε μεγάλους όγκους τροφοδοσίας απαιτούν συστάδες κυκλώνων μικρής διαμέτρου που λειτουργούν παράλληλα. Οι τελικές παράμετροι σχεδιασμού για το κοντινό μέγεθος πρέπει να καθοριστούν πειραματικά και είναι σημαντικό να επιλέξετε έναν κυκλώνα γύρω από τη μέση του εύρους, έτσι ώστε να μπορούν να γίνουν τυχόν μικρές προσαρμογές που μπορεί να απαιτηθούν κατά την έναρξη των εργασιών.

Ο κυκλώνας CBC (κυκλοφορούμενη κλίνη) υποστηρίζεται ότι ταξινομεί υλικά τροφοδοσίας προσχωσιγενούς χρυσού διαμέτρου έως 5 mm και λαμβάνει σταθερά υψηλή τροφοδοσία από την υπορροή. Ο χωρισμός γίνεται περίπουD50/150 μικρά με βάση πυρίτιο πυκνότητας 2,65. Υποστηρίζεται ότι η υπορροή του κυκλώνα CBC είναι ιδιαίτερα επιδεκτική στον διαχωρισμό στροφέων λόγω της σχετικά ομαλής καμπύλης κατανομής μεγέθους και της σχεδόν πλήρους απομάκρυνσης των λεπτών σωματιδίων αποβλήτων. Ωστόσο, αν και αυτό το σύστημα ισχυρίζεται ότι παράγει ένα υψηλής ποιότητας πρωτογενές συμπύκνωμα ισοδύναμων βαρέων ορυκτών σε ένα πέρασμα από μια τροφοδοσία σχετικά μεγάλου μεγέθους (π.χ. ορυκτές άμμοι), δεν υπάρχουν τέτοια στοιχεία απόδοσης για προσχωσιγενή τροφοδοσία που περιέχει λεπτό και νιφάδα χρυσού . Ο Πίνακας 8.5 δίνει τα τεχνικά δεδομένα για το AKWυδροκυκλώνεςγια σημεία αποκοπής μεταξύ 30 και 100 microns.

Πίνακας 8.5. Τεχνικά στοιχεία για υδροκυκλώνες AKW

Τύπος (KRS)	Διάμετρος (mm)	Πτώση πίεσης	Ικανότητα		Σημείο κοπής (μικρά)
Τύπος (KRS)	Διάμετρος (mm)	Πτώση πίεσης	Εναιώρημα (m3/hr)	Στερεά (t/h max).	Σημείο κοπής (μικρά)
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

Εξελίξεις στις τεχνολογίες θρυμματισμού και ταξινόμησης σιδηρομεταλλεύματος

A. Jankovic, στο Iron Ore, 2015

8.3.3.1 Διαχωριστές υδροκυκλώνων

Ο υδροκυκλώνας, που αναφέρεται επίσης ως κυκλώνας, είναι μια συσκευή ταξινόμησης που χρησιμοποιεί φυγόκεντρη δύναμη για να επιταχύνει τον ρυθμό καθίζησης των σωματιδίων ιλύος και να διαχωρίζει τα σωματίδια ανάλογα με το μέγεθος, το σχήμα και το ειδικό βάρος. Χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία ορυκτών, με την κύρια χρήση του στην επεξεργασία ορυκτών να είναι ως ταξινομητής, ο οποίος έχει αποδειχθεί εξαιρετικά αποτελεσματικός σε λεπτά μεγέθη διαχωρισμού. Χρησιμοποιείται ευρέως σε εργασίες λείανσης κλειστού κυκλώματος, αλλά έχει βρει πολλές άλλες χρήσεις, όπως αφαίρεση ασβεστίου, αφαίρεση τρίχας και πάχυνση.

Ένας τυπικός υδροκυκλώνας (Εικόνα 8.12a) αποτελείται από ένα κωνικό δοχείο, ανοιχτό στην κορυφή του ή υπό ροή, ενωμένο σε ένα κυλινδρικό τμήμα, το οποίο έχει μια εφαπτομενική είσοδο τροφοδοσίας. Το πάνω μέρος του κυλινδρικού τμήματος κλείνει με μια πλάκα από την οποία διέρχεται ένας αξονικά τοποθετημένος σωλήνας υπερχείλισης. Ο σωλήνας εκτείνεται στο σώμα του κυκλώνα από ένα κοντό, αφαιρούμενο τμήμα γνωστό ως ανιχνευτής δίνης, το οποίο αποτρέπει το βραχυκύκλωμα της τροφοδοσίας απευθείας στην υπερχείλιση. Η τροφοδοσία εισάγεται υπό πίεση μέσω της εφαπτομενικής εισόδου, η οποία προσδίδει μια στροβιλιστική κίνηση στον πολτό. Αυτό δημιουργεί μια δίνη στον κυκλώνα, με μια ζώνη χαμηλής πίεσης κατά μήκος του κατακόρυφου άξονα, όπως φαίνεται στο Σχήμα 8.12β. Κατά μήκος του άξονα αναπτύσσεται ένας πυρήνας αέρα, που συνήθως συνδέεται με την ατμόσφαιρα μέσω του ανοίγματος κορυφής, αλλά εν μέρει δημιουργείται από διαλυμένο αέρα που βγαίνει από το διάλυμα στη ζώνη χαμηλής πίεσης. Η φυγόκεντρος δύναμη επιταχύνει τον ρυθμό καθίζησης των σωματιδίων, διαχωρίζοντας έτσι τα σωματίδια ανάλογα με το μέγεθος, το σχήμα και το ειδικό βάρος. Τα σωματίδια που καθιζάνουν ταχύτερα μετακινούνται στο τοίχωμα του κυκλώνα, όπου η ταχύτητα είναι χαμηλότερη, και μεταναστεύουν στο άνοιγμα της κορυφής (υπορροή). Λόγω της δράσης της δύναμης οπισθέλκουσας, τα σωματίδια που καθιζάνουν πιο αργά κινούνται προς τη ζώνη χαμηλής πίεσης κατά μήκος του άξονα και μεταφέρονται προς τα πάνω μέσω του ανιχνευτή στροβιλισμού στην υπερχείλιση.

Οι υδροκυκλώνες χρησιμοποιούνται σχεδόν παγκοσμίως σε κυκλώματα λείανσης λόγω της υψηλής χωρητικότητας και της σχετικής τους απόδοσης. Μπορούν επίσης να ταξινομήσουν σε ένα πολύ ευρύ φάσμα μεγεθών σωματιδίων (συνήθως 5–500 μm), ενώ μικρότερες μονάδες διαμέτρου χρησιμοποιούνται για λεπτότερη ταξινόμηση. Ωστόσο, η εφαρμογή κυκλώνων σε κυκλώματα λείανσης μαγνητίτη μπορεί να προκαλέσει αναποτελεσματική λειτουργία λόγω της διαφοράς πυκνότητας μεταξύ του μαγνητίτη και των απόβλητων ορυκτών (πυριτίου). Ο μαγνητίτης έχει ειδική πυκνότητα περίπου 5,15, ενώ το πυρίτιο έχει ειδική πυκνότητα περίπου 2,7. Σευδροκυκλώνες, τα πυκνά ορυκτά διαχωρίζονται σε πιο λεπτό μέγεθος από τα ελαφρύτερα ορυκτά. Επομένως, ο απελευθερωμένος μαγνητίτης συγκεντρώνεται στην υπορροή του κυκλώνα, με επακόλουθο την υπερβολική άλεση του μαγνητίτη. Οι Napier-Munn et al. (2005) σημείωσε ότι η σχέση μεταξύ του διορθωμένου μεγέθους κοπής (d50c) και η πυκνότητα των σωματιδίων ακολουθεί μια έκφραση της ακόλουθης μορφής ανάλογα με τις συνθήκες ροής και άλλους παράγοντες:

d50c∝ρs−ρl−n

όπουρs είναι η πυκνότητα των στερεών,ρl είναι η πυκνότητα του υγρού, καιnείναι μεταξύ 0,5 και 1,0. Αυτό σημαίνει ότι η επίδραση της πυκνότητας ορυκτών στην απόδοση του κυκλώνα μπορεί να είναι αρκετά σημαντική. Για παράδειγμα, εάν τοd50c του μαγνητίτη είναι 25 μm, τότε τοd50c σωματιδίων πυριτίου θα είναι 40–65 μm. Το Σχήμα 8.13 δείχνει τις καμπύλες απόδοσης ταξινόμησης κυκλώνων για μαγνητίτη (Fe3O4) και πυρίτιο (SiO2) που προέκυψαν από την έρευνα ενός κυκλώματος άλεσης μαγνητίτη βιομηχανικού σφαιρόμυλου. Ο διαχωρισμός μεγέθους για το πυρίτιο είναι πολύ πιο τραχύς, με αd50c για Fe3O4 29 μm, ενώ για SiO2 είναι 68 μm. Λόγω αυτού του φαινομένου, οι μύλοι λείανσης μαγνητίτη σε κλειστά κυκλώματα με υδροκυκλώνες είναι λιγότερο αποδοτικοί και έχουν μικρότερη χωρητικότητα σε σύγκριση με άλλα κυκλώματα λείανσης βασικών μετάλλων.

Τεχνολογία Διαδικασιών Υψηλής Πίεσης: Βασικές αρχές και Εφαρμογές

MJ Cocero PhD, στη Βιβλιοθήκη Industrial Chemistry, 2001

Συσκευές διαχωρισμού στερεών

•

Υδροκυκλώνας

Αυτός είναι ένας από τους απλούστερους τύπους διαχωριστών στερεών. Είναι μια συσκευή διαχωρισμού υψηλής απόδοσης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποτελεσματική αφαίρεση στερεών σε υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις. Είναι οικονομικό γιατί δεν έχει κινούμενα μέρη και χρειάζεται λίγη συντήρηση.

Η αποτελεσματικότητα διαχωρισμού για τα στερεά είναι μια ισχυρή συνάρτηση του μεγέθους των σωματιδίων και της θερμοκρασίας. Μεικτές αποδόσεις διαχωρισμού κοντά στο 80% μπορούν να επιτευχθούν για πυρίτιο και θερμοκρασίες πάνω από 300°C, ενώ στο ίδιο εύρος θερμοκρασιών, οι μεικτές αποδόσεις διαχωρισμού για πυκνότερα σωματίδια ζιργκόν είναι μεγαλύτερες από 99% [29].

Το κύριο μειονέκτημα της λειτουργίας του υδροκυκλώνα είναι η τάση ορισμένων αλάτων να προσκολλώνται στα τοιχώματα του κυκλώνα.

•

Διασταυρούμενη μικροδιήθηση

Τα φίλτρα εγκάρσιας ροής συμπεριφέρονται με τρόπο παρόμοιο με αυτόν που παρατηρείται συνήθως στη διήθηση εγκάρσιας ροής υπό συνθήκες περιβάλλοντος: οι αυξημένοι ρυθμοί διάτμησης και το μειωμένο ιξώδες υγρού έχουν ως αποτέλεσμα αυξημένο αριθμό διηθήματος. Η διασταυρούμενη μικροδιήθηση έχει εφαρμοστεί στον διαχωρισμό των κατακρημνισμένων αλάτων ως στερεών, δίνοντας απόδοση διαχωρισμού σωματιδίων που τυπικά υπερβαίνει το 99,9%. Goemanset al.[30] μελέτησε το διαχωρισμό νιτρικού νατρίου από υπερκρίσιμο νερό. Υπό τις συνθήκες της μελέτης, το νιτρικό νάτριο ήταν παρόν ως το τηγμένο άλας και ήταν ικανό να διασχίσει το φίλτρο. Ελήφθησαν αποδόσεις διαχωρισμού που ποικίλλουν ανάλογα με τη θερμοκρασία, καθώς η διαλυτότητα μειώνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, κυμαινόμενη μεταξύ 40% και 85%, για 400 °C και 470 °C, αντίστοιχα. Αυτοί οι εργαζόμενοι εξήγησαν τον μηχανισμό διαχωρισμού ως συνέπεια μιας ευδιάκριτης διαπερατότητας του μέσου διήθησης προς το υπερκρίσιμο διάλυμα, σε αντίθεση με το τηγμένο άλας, με βάση τα σαφώς διακριτά ιξώδη τους. Επομένως, θα ήταν δυνατό όχι μόνο να φιλτράρουμε τα κατακρημνισμένα άλατα απλώς ως στερεά αλλά επίσης να φιλτράρουμε εκείνα τα άλατα χαμηλού σημείου τήξης που βρίσκονται σε τετηγμένη κατάσταση.

Τα προβλήματα λειτουργίας οφείλονταν κυρίως στη διάβρωση του φίλτρου από τα άλατα.

Χαρτί: Ανακύκλωση και Ανακυκλωμένα Υλικά

MR Doshi, JM Dyer, στο Reference Module in Materials Science and Materials Engineering, 2016

3.3 Καθαρισμός

Καθαριστικά ήυδροκυκλώνεςαφαιρέστε τους ρύπους από τον πολτό με βάση τη διαφορά πυκνότητας μεταξύ του ρύπου και του νερού. Αυτές οι συσκευές αποτελούνται από κωνικό ή κυλινδρικό-κωνικό δοχείο πίεσης στο οποίο τροφοδοτείται ο πολτός εφαπτομενικά στο άκρο μεγάλης διαμέτρου (Εικόνα 6). Κατά τη διέλευση από το καθαριστικό, ο πολτός αναπτύσσει ένα μοτίβο ροής δίνης, παρόμοιο με αυτό ενός κυκλώνα. Η ροή περιστρέφεται γύρω από τον κεντρικό άξονα καθώς περνά μακριά από την είσοδο και προς την κορυφή, ή το άνοιγμα υπορροής, κατά μήκος του εσωτερικού του τοιχώματος του καθαριστή. Η ταχύτητα περιστροφικής ροής επιταχύνεται καθώς μειώνεται η διάμετρος του κώνου. Κοντά στο άκρο της κορυφής, το άνοιγμα μικρής διαμέτρου εμποδίζει την εκκένωση του μεγαλύτερου μέρους της ροής που αντ' αυτού περιστρέφεται σε μια εσωτερική δίνη στον πυρήνα του καθαριστικού. Η ροή στον εσωτερικό πυρήνα ρέει από το άνοιγμα της κορυφής μέχρι να εκκενωθεί μέσω του ανιχνευτή στροβιλισμού, που βρίσκεται στο άκρο μεγάλης διαμέτρου στο κέντρο του καθαριστικού. Το υλικό υψηλότερης πυκνότητας, έχοντας συγκεντρωθεί στο τοίχωμα του καθαριστικού λόγω της φυγόκεντρης δύναμης, εκκενώνεται στην κορυφή του κώνου (Bliss, 1994, 1997).

Τα καθαριστικά ταξινομούνται σε υψηλή, μεσαία ή χαμηλή πυκνότητα ανάλογα με την πυκνότητα και το μέγεθος των ρύπων που αφαιρούνται. Ένα καθαριστικό υψηλής πυκνότητας, με διάμετρο που κυμαίνεται από 15 έως 50 cm (6–20 ίντσες) χρησιμοποιείται για την αφαίρεση μετάλλου, συνδετήρων και συνδετήρων και συνήθως τοποθετείται αμέσως μετά τον πολτοποιητή. Καθώς η διάμετρος του καθαριστικού μειώνεται, αυξάνεται η αποτελεσματικότητά του στην αφαίρεση μικρού μεγέθους ρύπων. Για πρακτικούς και οικονομικούς λόγους, ο κυκλώνας διαμέτρου 75 mm (3 in) είναι γενικά το μικρότερο καθαριστικό που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία χαρτιού.

Τα καθαριστικά αντίστροφης ροής και τα καθαριστικά διαπερατής ροής έχουν σχεδιαστεί για να απομακρύνουν ρύπους χαμηλής πυκνότητας όπως το κερί, το πολυστυρένιο και τα κολλώδη. Τα αντίστροφα καθαριστικά ονομάζονται έτσι επειδή το ρεύμα αποδοχής συλλέγεται στην κορυφή του καθαριστή ενώ το απόρριψη εξέρχεται στην υπερχείλιση. Στο καθαριστικό διαπερατής ροής, δέχεται και απορρίπτει την έξοδο στο ίδιο άκρο του καθαριστικού, με αποδοχές κοντά στον τοίχο του καθαριστικού που χωρίζονται από τα απορρίμματα με έναν κεντρικό σωλήνα κοντά στον πυρήνα του καθαριστικού, όπως φαίνεται στο Σχήμα 7.

Οι συνεχείς φυγόκεντροι που χρησιμοποιήθηκαν στις δεκαετίες του 1920 και του 1930 για την αφαίρεση της άμμου από τον πολτό σταμάτησαν μετά την ανάπτυξη των υδροκυκλώνων. Το Gyroclean, που αναπτύχθηκε στο Center Technique du Papier, Γκρενόμπλ, Γαλλία, αποτελείται από έναν κύλινδρο που περιστρέφεται στις 1200–1500 rpm (Bliss, 1997, Julien Saint Amand, 1998, 2002). Ο συνδυασμός σχετικά μεγάλου χρόνου παραμονής και υψηλής φυγόκεντρης δύναμης επιτρέπει στους ρύπους χαμηλής πυκνότητας επαρκή χρόνο για να μεταναστεύσουν στον πυρήνα του καθαριστικού όπου απορρίπτονται μέσω της εκκένωσης του κεντρικού στροβιλισμού.

MT Thew, στο Encyclopedia of Separation Science, 2000

Σύνοψη

Αν και το στερεό-υγρόυδροκυκλώναέχει καθιερωθεί για το μεγαλύτερο μέρος του 20ου αιώνα, η ικανοποιητική απόδοση διαχωρισμού υγρού-υγρού έφτασε μόλις τη δεκαετία του 1980. Η υπεράκτια βιομηχανία πετρελαίου είχε ανάγκη για συμπαγή, στιβαρό και αξιόπιστο εξοπλισμό για την αφαίρεση λεπτώς διαιρεμένου ρυπογόνων πετρελαίου από το νερό. Αυτή η ανάγκη ικανοποιήθηκε από έναν σημαντικά διαφορετικό τύπο υδροκυκλώνα, ο οποίος φυσικά δεν είχε κινούμενα μέρη.

Αφού εξηγηθεί πληρέστερα αυτή η ανάγκη και συγκρίνεται με τον κυκλωνικό διαχωρισμό στερεού-υγρού στην επεξεργασία ορυκτών, δίνονται τα πλεονεκτήματα που προσέφερε ο υδροκυκλώνας έναντι των τύπων εξοπλισμού που είχαν εγκατασταθεί νωρίτερα για να ανταποκριθούν στο καθήκον.

Τα κριτήρια αξιολόγησης απόδοσης διαχωρισμού παρατίθενται πριν από τη συζήτηση της απόδοσης όσον αφορά τη σύσταση της τροφοδοσίας, τον έλεγχο του χειριστή και την απαιτούμενη ενέργεια, δηλαδή το γινόμενο της πτώσης πίεσης και της παροχής.

Το περιβάλλον για την παραγωγή πετρελαίου θέτει ορισμένους περιορισμούς για τα υλικά και αυτό περιλαμβάνει το πρόβλημα της σωματιδιακής διάβρωσης. Αναφέρονται τα τυπικά υλικά που χρησιμοποιούνται. Τα στοιχεία σχετικά με το κόστος για τους τύπους μονάδων διαχωρισμού πετρελαίου, τόσο κεφαλαίων όσο και επαναλαμβανόμενων, περιγράφονται, αν και οι πηγές είναι σπάνιες. Τέλος, περιγράφονται ορισμένοι δείκτες για περαιτέρω ανάπτυξη, καθώς η βιομηχανία πετρελαίου αναζητά εξοπλισμό εγκατεστημένο στον πυθμένα της θάλασσας ή ακόμα και στον πυθμένα του γεωτρύπανου.

Δειγματοληψία, έλεγχος και εξισορρόπηση μάζας

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., στο Wills' Mineral Processing Technology (Όγδοη Έκδοση), 2016

3.7.1 Χρήση μεγέθους σωματιδίων

Πολλές μονάδες, όπως π.χυδροκυκλώνεςκαι οι διαχωριστές βαρύτητας, παράγουν ένα βαθμό διαχωρισμού μεγέθους και τα δεδομένα μεγέθους σωματιδίων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εξισορρόπηση μάζας (Παράδειγμα 3.15).

Το Παράδειγμα 3.15 είναι ένα παράδειγμα ελαχιστοποίησης ανισορροπίας κόμβου. παρέχει, για παράδειγμα, την αρχική τιμή για τη γενικευμένη ελαχιστοποίηση ελαχίστων τετραγώνων. Αυτή η γραφική προσέγγιση μπορεί να χρησιμοποιηθεί όποτε υπάρχει «πλεόνασμα» στοιχείων στοιχείων. στο Παράδειγμα 3.9 θα μπορούσε να είχε χρησιμοποιηθεί.

Το Παράδειγμα 3.15 χρησιμοποιεί τον κυκλώνα ως κόμβο. Ένας δεύτερος κόμβος είναι το κάρτερ: αυτό είναι ένα παράδειγμα 2 εισόδων (φρέσκιας τροφοδοσίας και εκφόρτισης μύλου με μπίλια) και μίας εξόδου (τροφοδοσίας κυκλώνα). Αυτό δίνει μια άλλη ισορροπία μάζας (Παράδειγμα 3.16).

Στο Κεφάλαιο 9 επιστρέφουμε σε αυτό το παράδειγμα κυκλώματος λείανσης χρησιμοποιώντας προσαρμοσμένα δεδομένα για τον προσδιορισμό της καμπύλης κατανομής κυκλώνα.

Ώρα δημοσίευσης: Μάιος-07-2019