Hidrociklonoj

Priskribo

Hidrociklonojestas kono-cilindraj laŭ formo, kun tanĝanta furaĝenirejo en la cilindran sekcion kaj elirejon ĉe ĉiu akso. La ellasejo ĉe la cilindra sekcio estas nomita la vortictrovilo kaj etendiĝas en la ciklonon por redukti fuŝkontaktofluon rekte de la fjordo. Ĉe la konusa fino estas la dua ellasejo, la spino. Por grandeco apartigo, ambaŭ ellasejoj estas ĝenerale malfermaj al la atmosfero. Hidrociklonoj estas ĝenerale funkciigitaj vertikale kun la spigo ĉe la malsupra fino, tial la kruda produkto estas nomita la subfluo kaj la bona produkto, forlasante la vortictrovilon, la superfluon. Figuro 1 skeme montras la ĉefajn fluon kaj dezajnotrajtojn de tipahidrociklono: la du vorticoj, la tanĝanta nutraĵenirejo kaj la aksaj ellasejoj. Krom la tuja regiono de la tanĝanta enirejo, la fluida moviĝo ene de la ciklono havas radialan simetrion. Se unu aŭ ambaŭ el la ellasejoj estas malfermaj al la atmosfero, malaltprema zono kaŭzas gaskernon laŭ la vertikala akso, ene de la interna vortico.

La funkciiga principo estas simpla: la fluido, portanta la suspenditajn partiklojn, eniras la ciklonon tanĝante, spiralas malsupren kaj produktas centrifugan kampon en libera vortica fluo. Pli grandaj partikloj moviĝas tra la likvaĵo al la ekstero de la ciklono en spirala moviĝo, kaj eliras tra la spino kun frakcio de la likvaĵo. Pro la limiga areo de la spino, interna vortico, rotacianta en la sama direkto kiel la ekstera vortico sed fluanta supren, estas establita kaj forlasas la ciklonon tra la vortictrovinto, kunportante la plej multajn el la likvaj kaj pli fajnaj partikloj. Se la spigokapacito estas superita, la aerkerno estas fermita for kaj la spigo-senŝargiĝo ŝanĝiĝas de ombrelforma ŝprucaĵo al "ŝnuro" kaj perdo de kruda materialo al la superfluo.

La diametro de la cilindra sekcio estas la plej grava variablo influanta la grandecon de partiklo kiu povas esti apartigita, kvankam la ellasejodiametroj povas esti ŝanĝitaj sendepende por ŝanĝi la apartigon atingitan. Dum fruaj laboristoj eksperimentis kun ciklonoj same malgrandaj kiel 5 mm en diametro, komercaj hidrociklonaj diametroj nuntempe intervalas de 10 mm ĝis 2.5 m, kun apartigado de grandecoj por partikloj de denseco 2700 kg m−3 de 1.5-300 μm, malpliiĝante kun pliigita partiklodenseco. Funkcia premofalo varias de 10 baroj por malgrandaj diametroj ĝis 0,5 baroj por grandaj unuoj. Por pliigi kapaciton, multoblaj malgrandajhidrociklonojpovas esti multobligita de ununura furaĝlinio.

Kvankam la principo de operacio estas simpla, multaj aspektoj de ilia funkciado estas ankoraŭ nebone komprenitaj, kaj hidrociklona elekto kaj prognozo por industria operacio estas plejparte empiria.

Klasifiko

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., en Wills' Mineral Processing Technology (Oka Eldono), 2016

9.4.3 Hidrociklonoj Kontraŭ Ekranoj

Hidrociklonoj dominis klasifikon dum traktado bonajn partiklograndecojn en fermitaj muelaj cirkvitoj (<200 µm). Tamen, lastatempaj evoluoj en ekranteknologio (Ĉapitro 8) renovigis intereson en uzado de ekranoj en muelantaj cirkvitoj. Ekranoj disiĝas surbaze de grandeco kaj ne estas rekte influitaj de la denseco disvastiĝo en la nutraj mineraloj. Ĉi tio povas esti avantaĝo. Ekranoj ankaŭ ne havas pretervojon frakcion, kaj kiel Ekzemplo 9.2 montris, pretervojo povas esti sufiĉe granda (pli ol 30% en tiu kazo). Figuro 9.8 montras ekzemplon de la diferenco en sekciokurbo por ciklonoj kaj ekranoj. La datumoj estas de la koncentrilo El Brocal en Peruo kun taksoj antaŭ kaj post kiam la hidrociklonoj estis anstataŭigitaj per Derrick Stack Sizer® (vidu Ĉapitro 8) en la muelanta cirkvito (Dündar et al., 2014). Konsekvence kun atendo, kompare kun la ciklono la ekrano havis pli akran apartigon (deklivo de kurbo estas pli alta) kaj malmulte da pretervojo. Pliiĝo en muelanta cirkvitokapacito estis raportita pro pli altaj rompoprocentoj post efektivigado de la ekrano. Tio ricevis al la elimino de la pretervojo, reduktante la kvanton de bona materialo sendita reen al la muelejoj kiuj tendencas mildigi partiklo-partikajn efikojn.

Ŝanĝo ne estas unu maniero, tamen: lastatempa ekzemplo estas ŝanĝo de ekrano al ciklono, por profiti la kroman grandeco-redukton de la pli densaj pagmineraloj (Sasseville, 2015).

Metalurgia procezo kaj dezajno

Eoin H. Macdonald, en Manlibro de Oro-Esplorado kaj Evaluation, 2007

Hidrociklonoj

Hidrociklonoj estas preferataj unuoj por dimensionado aŭ senŝlimigado de grandaj suspensiaĵvolumoj malmultekoste kaj ĉar ili okupas tre malgrandan plankspacon aŭ kapspacon. Ili funkciigas plej efike kiam manĝitaj kun egala flukvanto kaj pulpa denseco kaj estas uzitaj individue aŭ en aretoj por akiri deziratajn totalajn kapacitojn ĉe postulataj disigoj. Grandecaj kapabloj dependas de centrifugaj fortoj generitaj per altaj tanĝantaj flurapidecoj tra la unuo. La primara vortico formita per la alvenanta suspensiaĵo agas spirale malsupren ĉirkaŭ la interna konusmuro. Solidoj estas ĵetitaj eksteren per centrifuga forto tiel ke kiam la pulpo moviĝas malsupren ĝia denseco pliiĝas. Vertikalaj komponentoj de la rapideco agas malsupren proksime de la konusmuroj kaj supren proksime de la akso. La malpli densa centrifuge separita ŝlimfrakcio estas devigita supren tra la vortictrovinto pasi eksteren tra la malfermaĵo ĉe la supra fino de la konuso. Meza zono aŭ koverto inter la du fluoj havas nul vertikalan rapidecon kaj apartigas la pli krudajn solidojn moviĝantajn malsupren de la pli fajnaj solidoj moviĝantaj supren. La plejparto de la fluo pasas supren ene de la pli malgranda interna vortico kaj pli altaj centrifugaj fortoj ĵetas la pli grandan de la pli bonaj partikloj eksteren tiel disponigante pli efikan apartigon en la pli bonaj grandecoj. Tiuj partikloj revenas al la ekstera vortico kaj raportas ree al la ĝigfuraĝo.

La geometrio kaj funkciigadkondiĉoj ene de la spirala fluopadrono de tipahidrociklonoestas priskribitaj en Fig. 8.13. Funkciaj variabloj estas pulpa denseco, furaĝa flukvanto, solidkarakterizaĵoj, furaĝa enirpremo kaj premofalo tra la ciklono. Ciklonaj variabloj estas areo de furaĝfjordo, vortico-trovilo-diametro kaj longo, kaj spina ellasa diametro. La valoro de la tirkoeficiento ankaŭ estas tuŝita de formo; ju pli partiklo varias de sfereco des pli malgranda estas ĝia formofaktoro kaj des pli granda estas ĝia fiksiĝanta rezisto. La kritika streszono povas etendiĝi al kelkaj orpartikloj same grandaj kiel 200 mm en grandeco kaj zorgema monitorado de la klasifikprocezo estas tiel esenca por redukti troan recikladon kaj la rezultan amasiĝon de ŝlimoj. Historie, kiam malmulte da atento estis donita al la reakiro de 150μm orgrajnoj, transporto de oro en la ŝlimfrakcioj ŝajnas estinti plejparte respondeca por orperdoj kiuj estis registritaj por esti same altaj kiel 40-60% en multaj orlokigoperacioj.

Figuro 8.14 (Warman Selection Chart) estas prepara elekto de ciklonoj por apartigi ĉe diversaj D50 grandecoj de 9–18 mikronoj ĝis 33–76 mikronoj. Ĉi tiu diagramo, kiel kun aliaj tiaj diagramoj de ciklona efikeco, estas bazita sur singarde kontrolita nutrado de specifa tipo. Ĝi supozas solidenhavon de 2,700 kg/m3 en akvo kiel unua gvidilo al selektado. La pli grandaj diametraj ciklonoj kutimas produkti krudajn apartigojn sed postulas altajn furaĝvolumojn por bonorda funkcio. Bonaj apartigoj ĉe altaj furaĝvolumoj postulas aretojn de etadiametraj ciklonoj funkciigantaj en paralelo. La finaj dezajnoparametroj por proksima grandeco devas esti determinitaj eksperimente, kaj estas grave elekti ciklonon ĉirkaŭ la mezo de la intervalo tiel ke ĉiuj negravaj alĝustigoj kiuj povas esti postulataj povas esti faritaj ĉe la komenco de operacioj.

La CBC (cirkulanta lito) ciklono estas asertita klasifiki aluviajn orajn furaĝmaterialojn ĝis 5 mm en diametro kaj akiri konstante altan ĝigfuraĝon de la subfluo. Apartigo okazas je proksimumeD50/150 mikronoj surbaze de silicoksido de denseco 2.65. La CBC-ciklona subfluo estas asertita esti precipe alirebla al jigapartigo pro sia relative glata grandeca distribukurbo kaj preskaŭ kompleta forigo de bonaj rubpartikloj. Tamen, kvankam tiu sistemo estas asertita produkti altkvalitan primaran koncentraĵon de ekvanto pezaj mineraloj en unu enirpermesilo de relative longa grandecintervala nutraĵo (ekz. mineralaj sabloj), ne tiaj spektaklociferoj estas haveblaj por aluvia furaĝmaterialo enhavanta fajnan kaj flokecan oron. . Tabelo 8.5 donas la teknikajn datumojn por AKWhidrociklonojpor detranĉpunktoj inter 30 kaj 100 mikronoj.

Tabelo 8.5. Teknikaj datenoj por AKW-hidrociklonoj

Tipo (KRS)	Diametro (mm)	Premofalo	Kapacito		Tranĉpunkto (mikronoj)
Tipo (KRS)	Diametro (mm)	Premofalo	Suspensiaĵo (m3/hr)	Solidoj (t/h max).	Tranĉpunkto (mikronoj)
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

Evoluoj en fererco konminutado kaj klasifikteknologioj

A. Jankovic, en Fererco, 2015

8.3.3.1 Hidrociklonaj apartigiloj

La hidrociklono, ankaŭ referita kiel ciklono, estas klasifika aparato kiu utiligas centrifugan forton por akceli la fiksiĝantan rapidecon de suspensiaĵopartikloj kaj apartigi partiklojn laŭ grandeco, formo kaj specifa pezo. Ĝi estas vaste uzita en la minerala industrio, kun ĝia ĉefa uzo en minerala prilaborado kiel klasigilo, kiu pruvis ekstreme efika ĉe fajnaj apartiggrandecoj. Ĝi estas grandskale uzita en fermitcirkvitaj muelantaj operacioj sed trovis multajn aliajn uzojn, kiel senŝlimigado, sengrumigado kaj densiĝo.

Tipa hidrociklono (Figuro 8.12a) konsistas el konusforma ŝipo, malfermita ĉe sia apekso, aŭ subfluo, kunigita al cilindra sekcio, kiu havas tanĝantan manĝan enirejon. La supro de la cilindra sekcio estas fermita per plato tra kiu pasas akse muntita superfluotubo. La pipo estas etendita en la korpon de la ciklono per mallonga, forprenebla sekcio konata kiel la vortictrovinto, kiu malhelpas fuŝkontakton de furaĝo rekte en la superfluon. La furaĝo estas lanĉita sub premo tra la tanĝanta eniro, kiu aldonas kirlan moviĝon al la pulpo. Ĉi tio generas vorticon en la ciklono, kun malaltprema zono laŭ la vertikala akso, kiel montrite en Figuro 8.12b. Aerkerno formiĝas laŭ la akso, normale ligita al la atmosfero tra la apeksa malfermaĵo, sed delvis kreita per dissolvita aero eliranta el solvaĵo en la zono de malalta premo. La centrifuga forto akcelas la fiksiĝantan rapidecon de la partikloj, tiel apartigante partiklojn laŭ grandeco, formo kaj specifa pezo. Pli rapide ekloĝantaj partikloj moviĝas al la muro de la ciklono, kie la rapideco estas plej malsupra, kaj migras al la apeksa malfermaĵo (subfluo). Pro la ago de la tirforto, la pli malrapide fiksiĝantaj partikloj moviĝas direkte al la zono de malalta premo laŭ la akso kaj estas portitaj supren tra la vortictrovinto al la superfluo.

Hidrociklonoj estas preskaŭ universale uzitaj en muelado de cirkvitoj pro sia alta kapacito kaj relativa efikeco. Ili ankaŭ povas klasifiki super tre larĝa gamo de partiklograndecoj (tipe 5-500 μm), pli malgrandaj diametraj unuoj estantaj uzitaj por pli bona klasifiko. Tamen, ciklona apliko en magnetitaj muelantaj cirkvitoj povas kaŭzi malefikan operacion pro la densecdiferenco inter magnetito kaj rubmineraloj (siliko). Magnetito havas specifan densecon de proksimume 5.15, dum silicoksido havas specifan densecon de proksimume 2.7. Enhidrociklonoj, densaj mineraloj disiĝas je pli fajna tranĉa grandeco ol pli malpezaj mineraloj. Tial, liberigita magnetito estas koncentrita en la ciklona subfluo, kun sekva tromuelado de la magnetito. Napier-Munn et al. (2005) notis ke la rilato inter la korektita tranĉa grandeco (d50c) kaj partiklodenseco sekvas esprimon de la sekva formo depende de flukondiĉoj kaj aliaj faktoroj:

d50c∝ρs−ρl−n

kieρs estas la solida denseco,ρl estas la likva denseco, kajnestas inter 0,5 kaj 1,0. Ĉi tio signifas, ke la efiko de minerala denseco sur ciklona efikeco povas esti sufiĉe signifa. Ekzemple, se lad50c de la magnetito estas 25 μm, tiam lad50c de silicoksidaj partikloj estos 40–65 μm. Figuro 8.13 montras la ciklonaj klasifik-efikeckurboj por magnetito (Fe3O4) kaj siliko (SiO2) akiritaj de la enketo de industria pilkmuelejo magnetita muelanta cirkvito. La grandeca apartigo por silicoksido estas multe pli kruda, kun ad50c por Fe3O4 de 29 μm, dum tiu por SiO2 estas 68 μm. Pro ĉi tiu fenomeno, la magnetitaj muelejoj en fermitaj cirkvitoj kun hidrociklonoj estas malpli efikaj kaj havas pli malaltan kapaciton kompare kun aliaj bazmetalore muelantaj cirkvitoj.

Altprema Proceza Teknologio: Fundamentoj kaj Aplikoj

MJ Cocero PhD, en Industrial Chemistry Library, 2001

Solidaj-disiga aparatoj

•

Hidrociklono

Ĉi tiu estas unu el la plej simplaj specoj de solidaj apartigiloj. Ĝi estas alt-efikeca apartiga aparato kaj povas esti uzata por efike forigi solidojn ĉe altaj temperaturoj kaj premoj. Ĝi estas ekonomia ĉar ĝi ne havas moviĝantajn partojn kaj postulas malmulte da prizorgado.

La disiga efikeco por solidoj estas forta funkcio de la partiklograndeco kaj temperaturo. Malnetaj disig-efikecoj proksime de 80% estas atingeblaj por silicoksido kaj temperaturoj super 300 °C, dum en la sama temperaturintervalo, malnetaj disig-efikecoj por pli densaj zirkonaj partikloj estas pli grandaj ol 99% [29].

La ĉefa handikapo de hidrociklona operacio estas la tendenco de kelkaj saloj aliĝi al la ciklonaj muroj.

•

Transversa mikro-filtrado

Krucfluaj filtriloj kondutas en maniero simila al tio normale observita en krucflua filtrado sub ĉirkaŭaj kondiĉoj: pliigitaj tondrapidecoj kaj reduktita fluid-viskozeco rezultigas pliigitan filtritnombron. Kruc-mikrofiltrado estis aplikita al la apartigo de precipitataj saloj kiel solidoj, donante partiklo-apartigajn efikecojn tipe superantajn 99.9%. Goemanset al.[30] studis disigon de natria nitrato de superkritika akvo. Sub la kondiĉoj de la studo, natria nitrato ĉeestis kiel la fandita salo kaj estis kapabla je krucado de la filtrilo. Disigefikecoj estis akiritaj kiuj variis laŭ temperaturo, ĉar la solvebleco malpliiĝas kiam la temperaturo pliiĝas, intervalante inter 40% kaj 85%, por 400 °C kaj 470 °C, respektive. Tiuj laboristoj klarigis la apartigmekanismon kiel sekvo de klara permeablo de la filtra medio direkte al la superkritika solvo, kontraste al la fandita salo, surbaze de siaj klare apartaj viskozecoj. Tial, estus eble ne nur filtri precipitatajn salojn simple kiel solidojn sed ankaŭ filtri tiujn malalt-fandpunktojn salojn kiuj estas en fandita stato.

La operaciaj problemoj estis plejparte pro filtril-korodo de la saloj.

Papero: Reciklado kaj Reciklitaj Materialoj

MR Doshi, JM Dyer, en Referenca Modulo en Materiala Scienco kaj Materiala Inĝenierado, 2016

3.3 Purigado

Purigistoj aŭhidrociklonojforigi poluaĵojn de pulpo surbaze de la densecdiferenco inter la poluaĵo kaj akvo. Ĉi tiuj aparatoj konsistas el konusa aŭ cilindra-konusa premujo en kiu pulpo estas manĝita tanĝante ĉe la granda diametrofino (Figuro 6). Dum trairejo tra la purigisto la pulpo evoluigas vortican flupadronon, similan al tiu de ciklono. La fluo rotacias ĉirkaŭ la centra akso kiam ĝi pasas for de la fjordo kaj direkte al la apekso, aŭ subflua malfermaĵo, laŭ la interno de la pli pura muro. La rotacia flurapideco akcelas kiam la diametro de la konuso malpliiĝas. Proksime de la apeksa fino la malgranda diametra malfermaĵo malhelpas la senŝargiĝon de la plej granda parto de la fluo kiu anstataŭe rotacias en interna vortico ĉe la kerno de la purigisto. La fluo ĉe la interna kerno elfluas de la apeksa malfermaĵo ĝis ĝi eliĝas tra la vortictrovilo, situanta ĉe la granda diametrofino en la centro de la purigisto. La pli alta denseca materialo, estinte koncentrita ĉe la muro de la purigisto pro centrifuga forto, estas eligita ĉe la apekso de la konuso (Bliss, 1994, 1997).

Purigiloj estas klasifikitaj kiel alta, meza aŭ malalta denseco depende de la denseco kaj grandeco de la poluaĵoj estantaj forigitaj. Altdenseca purigilo, kun diametro intervalanta de 15 ĝis 50 cm (6-20 in) kutimas forigi vagaban metalon, papertranĉojn, kaj bazvarojn kaj estas kutime poziciigita tuj sekvante la pulperon. Ĉar la pli pura diametro malpliiĝas, ĝia efikeco en forigado de malgrandaj malpurigaĵoj pliiĝas. Pro praktikaj kaj ekonomiaj kialoj, la 75-mm (3 in) diametra ciklono estas ĝenerale la plej malgranda purigilo uzita en la paperindustrio.

Inversaj purigiloj kaj trafluaj purigiloj estas dezajnitaj por forigi malaltajn densecajn poluaĵojn kiel vakson, polistirenon kaj gluiĝojn. Inversaj purigiloj estas tiel nomitaj ĉar la akcepta fluo estas kolektita ĉe la pli pura apekso dum la forĵetaĵoj eliras ĉe la superfluo. En la traflua purigilo, akceptas kaj malakceptas eliron ĉe la sama fino de la purigisto, kun akceptas proksime de la purigisto muro apartigita de la malakceptoj per centra tubo proksime de la kerno de la purigilo, kiel montrite en Figuro 7.

Kontinuaj centrifugiloj uzitaj en la 1920-aj jaroj kaj 1930-aj jaroj por forigi sablon de pulpo estis nuligitaj post la evoluo de hidrociklonoj. La Gyroclean, evoluigita en Centre Technique du Papier, Grenoblo, Francio, konsistas el cilindro kiu rotacias je 1200-1500 rpm (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002). La kombinaĵo de relative longa loĝtempo kaj alta centrifuga forto permesas al malaltaj densecaj poluaĵoj sufiĉan tempon migri al la kerno de la purigisto kie ili estas malaprobitaj tra la centra vortico-senŝargiĝo.

MT Thew, en Encyclopedia of Separation Science, 2000

Sinoptiko

Kvankam la solida-likvahidrociklonoestis establita por la plej granda parto de la 20-a jarcento, kontentiga likva-likva apartigprezento ne alvenis ĝis la 1980-aj jaroj. La enmara naftoindustrio havis bezonon de kompakta, fortika kaj fidinda ekipaĵo por forigi fajne dividitan poluan petrolon de akvo. Tiun bezonon kontentigis signife malsama speco de hidrociklono, kiu kompreneble ne havis movantajn partojn.

Post klarigado de tiu bezono pli plene kaj komparado de ĝi kun solid-likva ciclona apartigo en minerala prilaborado, la avantaĝoj kiujn la hidrociklono transigis super specoj de ekipaĵo instalita pli frue por plenumi la imposton ricevas.

Apartig-efikectaksaj kriterioj estas listigitaj antaŭ diskutado de agado laŭ nutraĵkonstitucio, funkciigistokontrolo kaj la energio bezonata, te la produkto de premofalo kaj flukvanto.

La medio por naftoproduktado metas kelkajn limojn por materialoj kaj tio inkludas la problemon de partikla erozio. Tipaj materialoj uzataj estas menciitaj. Relativaj kostodatenoj por specoj de naftoapartiga planto, kaj kapitalo kaj ripetiĝanta, estas skizitaj, kvankam fontoj estas malabundaj. Finfine, kelkaj indikoj al plua evoluo estas priskribitaj, ĉar la naftoindustrio rigardas ekipaĵon instalitan sur la marfundo aŭ eĉ ĉe la fundo de la puttruo.

Specimenado, Kontrolo kaj Masa Ekvilibro

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., en Wills' Mineral Processing Technology (Oka Eldono), 2016

3.7.1 Uzo de Partikla Grandeco

Multaj unuoj, kiel ekzhidrociklonojkaj gravitpartigiloj, produktas gradon da grandeca apartigo kaj la partiklograndeco-datenoj povas esti uzataj por masbalancado (Ekzemplo 3.15).

Ekzemplo 3.15 estas ekzemplo de minimumigo de noda malekvilibro; ĝi disponigas, ekzemple, la komencan valoron por la ĝeneraligita malplej kvadrataj minimumigo. Ĉi tiu grafika aliro povas esti uzata kiam ajn ekzistas "troa" komponentdatenoj; en la Ekzemplo 3.9 oni povus uzi ĝin.

Ekzemplo 3.15 uzas la ciklonon kiel la nodon. Dua nodo estas la sump: tio estas ekzemplo de 2 enigaĵoj (freŝa nutraĵo kaj pilkmuelejo) kaj unu eligo (ciklona nutraĵo). Ĉi tio donas alian masan bilancon (Ekzemplo 3.16).

En Ĉapitro 9 ni revenas al ĉi tiu muela cirkvito ekzemplo uzante alĝustigitajn datumojn por determini la ciklonan sekciokurbon.

Afiŝtempo: majo-07-2019