Hydrocyclones

Beskriuwing

Hydrocyclonesbinne cono-silindrysk yn foarm, mei in tangential feed inlet yn de silindryske seksje en in outlet op elke as. De útlaat by de silindryske seksje wurdt de vortexfinder neamd en rint yn 'e sikloon om koartslutingsstream direkt út' e ynlaat te ferminderjen. Oan it koanyske ein is de twadde útgong, de spigot. Foar grutte skieding, beide ferkeappunten binne algemien iepen foar de sfear. Hydrocyclones wurde oer it generaal fertikaal operearre mei de spigot oan 'e legere ein, dêrom wurdt it grouwe produkt de ûnderstream neamd en it fynprodukt, wêrtroch't de vortexfinder, de oerstreaming, bliuwt. Figure 1 toant skematysk de wichtichste stream- en ûntwerpfunksjes fan in typyskehydrocyclone: de twa draaikolken, de tangensiale feed ynlaat en de axial útgongen. Utsein foar de direkte regio fan 'e tangentiale ynlaat, hat de floeistofbeweging binnen de sykloan radiale symmetry. As ien of beide fan de ferkeappunten binne iepen foar de atmosfear, in lege druk sône feroarsaket in gas kearn lâns de fertikale as, binnen de ynderlike draaikolk.

It bestjoeringsprinsipe is ienfâldich: de floeistof, dy't de suspende dieltsjes draacht, komt tangentiaal yn 'e sikloon, spiraals nei ûnderen en produsearret in sintrifugale fjild yn frije draaikolk. Gruttere dieltsjes bewege troch de floeistof nei de bûtenkant fan de sykloan yn in spiraalbeweging, en geane troch de spigot út mei in fraksje fan de floeistof. Troch it beheinende gebiet fan 'e spit wurdt in ynderlike draaikolk, dy't yn deselde rjochting draait as de bûtenste draaikolk, mar nei boppen streamt, fêstige en ferlit de sikloon troch de draaikolkfinder, wêrby't de measte floeistof en fynere dieltsjes mei him draacht. As de spigotkapasiteit oerskreden wurdt, wurdt de luchtkearn ôfsletten en feroaret de spigotútfier fan in paraplufoarmige spray nei in 'tou' en in ferlies fan grof materiaal nei de oerstreaming.

De diameter fan 'e silindryske seksje is de wichtichste fariabele dy't de grutte fan dieltsje beynfloedet dat kin wurde skieden, hoewol de útlaatdiameters ûnôfhinklik kinne wurde feroare om de berikte skieding te feroarjen. Wylst iere arbeiders eksperimintearre mei siklonen sa lyts as 5 mm diameter, kommersjele hydrocyclone diameters op it stuit fariearje fan 10 mm oant 2,5 m, mei skieden maten foar dieltsjes fan tichtens 2700 kg m-3 fan 1,5-300 μm, ôfnimmend mei ferhege dieltsje tichtens. Bedriuwsdruk drop farieart fan 10 bar foar lytse diameters oant 0,5 bar foar grutte ienheden. Te fergrutsjen kapasiteit, meardere lytsehydrocycloneskin mannichfâldich út ien feed line.

Hoewol't it prinsipe fan operaasje is simpel, in protte aspekten fan harren wurking binne noch min begrepen, en hydrocyclone seleksje en foarsizzing foar yndustriële operaasje binne foar it grutste part empirysk.

Klassifikaasje

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., yn Wills' Mineral Processing Technology (achtste edysje), 2016

9.4.3 Hydrocyclones Fersus Screens

Hydrocyclones binne kommen om klassifikaasje te dominearjen by it omgean mei fyn dieltsjegrutte yn sletten slypkringen (<200 µm). Resinte ûntjouwings yn skermtechnology (haadstik 8) hawwe lykwols fernijde belangstelling foar it brûken fan skermen yn slypkringen. Skermen skiede op basis fan grutte en wurde net direkt beynfloede troch de tichtensfersprieding yn 'e fiedingsmineralen. Dit kin in foardiel wêze. Skermen hawwe ek gjin bypassfraksje, en lykas foarbyld 9.2 hat sjen litten, kin bypass frij grut wêze (yn dat gefal mear as 30%). Figure 9.8 lit in foarbyld sjen fan it ferskil yn partition curve foar siklones en skermen. De gegevens binne fan 'e El Brocal-konsintrator yn Perû mei evaluaasjes foar en nei't de hydrocyclonen waarden ferfongen troch in Derrick Stack Sizer® (sjoch Haadstik 8) yn' e slypkring (Dündar et al., 2014). Yn oerienstimming mei ferwachting, yn ferliking mei de sykloan hie it skerm in skerpere skieding (helling fan kromme is heger) en bytsje bypass. In tanimming fan grinding circuit kapasiteit waard rapportearre fanwege hegere breakage tariven nei ymplemintaasje fan it skerm. Dit waard taskreaun oan it eliminearjen fan 'e rûnwei, wêrtroch't de hoemannichte fyn materiaal fermindere waard weromstjoerd nei de slypmûnen, dy't de neiging hat om ynfloeden fan dieltsjes-dieltsjes op te heffen.

Feroaring is lykwols net ien manier: in resint foarbyld is in oerstap fan skerm nei sikloon, om te profitearjen fan 'e ekstra grutte reduksje fan' e tichtere payminerals (Sasseville, 2015).

Metallurgysk proses en ûntwerp

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

Hydrocyclones

Hydrocyclones binne foarkar ienheden foar sizing of desliming grutte slurry folume goedkeap en omdat se besette hiel bytsje flier romte of headroom. Se operearje it meast effektyf as se fiede mei in even trochstreamingsrate en pulpdichte en wurde yndividueel as yn klusters brûkt om winske totale kapasiteiten te krijen by fereaske splits. Sizing mooglikheden fertrouwe op sintrifugale krêften generearre troch hege tangential flow snelheid troch de ienheid. De primêre vortex foarme troch de ynkommende slurry hannelet spiraal nei ûnderen om de binnenste kegel muorre. Fêste stoffen wurde nei bûten slingere troch sintrifugale krêft, sadat as de pulp nei ûnderen beweecht, syn tichtheid tanimt. Fertikale komponinten fan 'e snelheid hannelje nei ûnderen by de kegelmuorren en nei boppen by de as. De minder tichte centrifugally skieden slime fraksje wurdt twongen omheech troch de vortex finder te pass út troch de iepening oan de boppeste ein fan de kegel. In tuskenlizzende sône of envelope tusken de twa streamen hat nul fertikale snelheid en skiedt de grofste fêste stoffen dy't nei ûnderen beweecht fan 'e fynere fêste stoffen dy't nei boppen bewegen. It grutste part fan 'e stream giet omheech binnen de lytsere ynderlike draaikolk en hegere sintrifugale krêften smyt de gruttere fan' e fynere dieltsjes nei bûten dus it bieden fan in effisjinter skieding yn 'e fynere sizings. Dizze dieltsjes komme werom nei de bûtenste draaikolk en melde noch ien kear oan 'e jigfeed.

De mjitkunde en bestjoeringssysteem betingsten binnen de spiraal flow patroan fan in typyskhydrocyclonewurde beskreaun yn figuer 8.13. Operasjonele fariabelen binne pulptichtens, feed flow rate, fêste stoffen skaaimerken, feed ynlaat druk en druk drop troch de sykloan. Cyclone fariabelen binne gebiet fan feed inlet, vortex finder diameter en lingte, en spigot discharge diameter. De wearde fan 'e slepekoëffisjint wurdt ek beynfloede troch foarm; hoe mear in dieltsje ferskilt fan sfericiteit, hoe lytser de foarmfaktor is en hoe grutter syn besettingsresistinsje. De krityske stresssône kin útwreidzje nei guon gouden dieltsjes sa grut as 200 mm yn grutte en soarchfâldich tafersjoch op it klassifikaasjeproses is dus essensjeel om oermjittige recycling en de resultearjende opbou fan slimes te ferminderjen. Histoarysk, doe't net folle omtinken waard jûn oan it herstel fan 150μm goudkorrels, liket it oerdragen fan goud yn 'e slymfraksjes foar in grut part ferantwurdlik te wêzen foar goudferlies dy't waarden opnomd as heech as 40-60% yn in protte goudpleatsoperaasjes.

Figure 8.14 (Warman Selection Chart) is in foarriedige seleksje fan siklonen foar skieden op ferskate D50 sizings út 9-18 microns oant 33-76 microns. Dizze grafyk, lykas by oare sokke charts fan syklonprestaasjes, is basearre op in soarchfâldich kontrolearre feed fan in spesifyk type. It giet út fan in fêste ynhâld fan 2.700 kg/m3 yn wetter as earste gids foar seleksje. De siklonen mei gruttere diameter wurde brûkt om grouwe skiedingen te produsearjen, mar hawwe hege feedvoluminten nedich foar goede funksje. Fijne skiedingen by hege feedvoluminten fereaskje klusters fan siklonen mei lytse diameter dy't parallel wurkje. De definitive designparameters foar nauwe sizing moatte wurde bepaald eksperiminteel, en it is wichtich om te selektearjen in sykloan om 'e midden fan it berik, sadat alle lytse oanpassings dy't mooglik wêze nedich kinne wurde makke by it begjin fan operaasjes.

De CBC (sirkulearjende bed) sikloan wurdt beweard om alluviale gouden feedmaterialen te klassifisearjen oant 5 mm diameter en in konsekwint hege jigfeed te krijen fan 'e ûnderstream. Skieding fynt plak op likernôchD50/150 mikrons basearre op silika fan tichtens 2,65. De CBC-sykloanûnderstream wurdt beweare dat se benammen geskikt binne foar jig-skieding fanwegen syn relatyf glêde ferdielingskromme fan grutte en hast folsleine ferwidering fan fyn ôffaldieltsjes. Hoewol't dit systeem lykwols wurdt beweard dat it in heechweardich primêr konsintraat fan lykweardige swiere mineralen produsearret yn ien pass út in feed mei relatyf lange grutte berik (bygelyks mineraal sân), binne gjin sokke prestaasjessifers beskikber foar alluviaal feedmateriaal dat fyn en flakke goud befettet . Tabel 8.5 jout de technyske gegevens foar AKWhydrocyclonesfoar cut-off punten tusken 30 en 100 mikron.

Tabel 8.5. Technyske gegevens foar AKW hydrocyclones

Type (KRS)	Diameter (mm)	Drukfalle	Kapasiteit		Snijpunt (mikron)
Type (KRS)	Diameter (mm)	Drukfalle	Slurry (m3/hr)	Fêste stoffen (t/h max).	Snijpunt (mikron)
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

Untwikkelingen yn izerertsfergrutting en klassifikaasjetechnologyen

A. Jankovic, yn Iron Ore, 2015

8.3.3.1 Hydrocyclone separators

De hydrocycloon, ek wol sikloon neamd, is in klassifisearjend apparaat dat sintrifugale krêft brûkt om de besettingssnelheid fan slurrypartikels en aparte dieltsjes te fersnellen neffens grutte, foarm en spesifike swiertekrêft. It wurdt in protte brûkt yn 'e mineraalyndustry, wêrby't it haadgebrûk yn mineraalferwurking as klassifisearring is, dy't ekstreem effisjint hat bliken dien yn fyn skiedingsgrutte. It wurdt wiidweidich brûkt yn slypoperaasjes mei sletten kringen, mar hat in protte oare gebrûk fûn, lykas ûntslimming, degritting en verdikking.

In typyske hydrocycloon (figuer 8.12a) bestiet út in kegelfoarmige skip, iepen op syn top, of underflow, ferbûn mei in silindryske seksje, dat hat in tangential feed inlet. De top fan 'e silindryske seksje is sletten mei in plaat, wêrby't in axiaal monteare oerstreampipe troch giet. De piip wurdt útwreide yn it lichem fan 'e sykloan troch in koarte, útnimbere seksje bekend as de vortex finder, dy't foarkomt koartsluting fan feed direkt yn de oerstreaming. De feed wurdt yntrodusearre ûnder druk troch de tangentiale yngong, dy't in swirljende beweging oan 'e pulp jout. Dit genereart in draaikolk yn 'e sykloan, mei in lege druk sône lâns de fertikale as, lykas werjûn yn figuer 8.12b. In lucht-kearn ûntwikkelet lâns de as, normaal ferbûn mei de sfear troch de apex iepening, mar foar in part ûntstien troch oploste lucht komt út oplossing yn de sône fan lege druk. De sintrifugale krêft fersnelt de delsettingssnelheid fan 'e dieltsjes, en skiedt dêrmei dieltsjes neffens grutte, foarm en spesifike swiertekrêft. Faster settling dieltsjes ferhúzje nei de muorre fan 'e sykloan, dêr't de snelheid is leechste, en migrearje nei de apex iepening (underflow). Troch de aksje fan 'e slepekrêft ferpleatse de stadiger settende dieltsjes nei de sône fan lege druk lâns de as en wurde nei boppen brocht troch de vortexfinder nei de oerstreaming.

Hydrocyclones wurde hast universele brûkt yn grinding circuits fanwege harren hege kapasiteit en relative effisjinsje. Se kinne ek klassifisearje oer in heul breed skala oan partikelgrutte (typysk 5-500 μm), ienheden mei lytsere diameter wurde brûkt foar fynere klassifikaasje. Sykloanapplikaasje yn magnetytslijpkringen kin lykwols ineffisjinte operaasje feroarsaakje fanwege it tichtensferskil tusken magnetyt en ôffalmineralen (silica). Magnetyt hat in spesifike tichtheid fan sawat 5,15, wylst silika in spesifike tichtheid hat fan sawat 2,7. Ynhydrocyclones, tichte mineralen skieden op in fynere cut grutte as lichtere mineralen. Dêrom wurdt befrijde magnetyt konsintrearre yn 'e sikloonûnderstream, mei as gefolch oerslijpjen fan it magnetyt. Napier-Munn et al. (2005) merkte op dat de relaasje tusken de korrizjearre snijgrutte (d50c) en partikeldichtheid folget in útdrukking fan 'e folgjende foarm ôfhinklik fan streambetingsten en oare faktoaren:

d50c∝ρs−ρl−n

wêrρs is de tichtheid fan fêste stoffen,ρl is de floeistof tichtens, ennis tusken 0,5 en 1,0. Dit betsjut dat it effekt fan mineraaltichtens op syklonprestaasjes frij signifikant kin wêze. Bygelyks, as ded50c fan 'e magnetyt is 25 μm, dan is ded50c fan silika-dieltsjes sil 40-65 μm wêze. Figure 8.13 toant de syklonklassifikaasje effisjinsjekurven foar magnetyt (Fe3O4) en silika (SiO2) krigen fan 'e enkête fan in yndustriële balmûne magnetytslijpkring. De grutte skieding foar silika is folle grutter, mei ind50c foar Fe3O4 fan 29 μm, wylst dat foar SiO2 68 μm is. Troch dit ferskynsel binne de magnetytslypmûnen yn sletten sirkwy mei hydrocyclones minder effisjint en hawwe legere kapasiteit yn ferliking mei oare basismetallore-slypkringen.

High Pressure Process Technology: Fundamentals en applikaasjes

MJ Cocero PhD, yn Industrial Chemistry Library, 2001

Fêste skieding apparaten

•

Hydrocyclone

Dit is ien fan 'e ienfâldichste soarten fêste stoffen separators. It is in skiedingsapparaat mei hege effisjinsje en kin brûkt wurde om fêste stoffen effektyf te ferwiderjen by hege temperatueren en druk. It is ekonomysk om't it gjin bewegende dielen hat en net folle ûnderhâld freget.

De skiedingseffisjinsje foar fêste stoffen is in sterke funksje fan de dieltsjegrutte en temperatuer. Bruto skieding effisjinsjes tichtby 80% binne te berikken foar silika en temperatueren boppe 300 ° C, wylst yn itselde temperatuer berik, bruto skieding effisjinsje foar tichtere sirkoon dieltsjes binne grutter as 99% [29].

De wichtichste handikap fan hydrocyclone-operaasje is de oanstriid fan guon sâlten om har oan 'e syklonmuorren te hâlden.

•

Cross mikrofiltraasje

Cross-flow-filters gedrage har op in manier dy't fergelykber is mei dy normaal wurdt waarnommen yn crossflowfiltraasje ûnder omjouwingsomstannichheden: ferhege skuorraten en fermindere floeistofviskositeit resultearje yn in ferhege filtraatnûmer. Cross-microfiltration is tapast op de skieding fan precipitated sâlten as fêste stoffen, jaan dieltsje-skieding effisjinsjes typysk mear as 99,9%. Goemanset al.[30] studearre natriumnitraatskieding fan superkritysk wetter. Under de betingsten fan 'e stúdzje wie natriumnitrate oanwêzich as it smelte sâlt en koe it filter oerstekke. Skiedingseffektiviteiten waarden krigen dy't farieare mei temperatuer, om't de oplosberens ôfnimt as de temperatuer ferheget, fariearjend tusken 40% en 85%, foar respektivelik 400 °C en 470 °C. Dizze arbeiders ferklearre it skiedingsmeganisme as gefolch fan in dúdlike permeabiliteit fan it filtermedium foar de superkrityske oplossing, yn tsjinstelling ta it smelte sâlt, basearre op har dúdlik ûnderskate viskositeiten. Dêrom soe it mooglik wêze om net allinich útfallende sâlten allinich as fêste stoffen te filterjen, mar ek dy sâlten mei leech smeltpunt te filterjen dy't yn in smelte steat binne.

De operaasjeproblemen wiene benammen troch filterkorrosie troch de sâlten.

Papier: Recycling en Recycled Materialen

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

3.3 Reiniging

Cleaners ofhydrocyclonesfuortsmite kontaminanten út pulp basearre op it tichtens ferskil tusken de fersmoarging en wetter. Dy apparaten besteane út koanyske of silindrysk-kegelfoarmige druk tank dêr't pulp wurdt fieden tangentially oan de grutte diameter ein (figuer 6). By trochgong troch de skjinner ûntwikkelt de pulp in draaikolkstreampatroan, fergelykber mei dat fan in sikloan. De stream draait om 'e sintrale as as it fuort giet fan' e ynlaat en nei de apex, of underflow iepening, lâns de binnenkant fan 'e skjinner muorre. De rotational flow snelheid fersnelt as de diameter fan de kegel ôfnimt. Tichtby de apex ein de lytse diameter iepening foarkomt de ôffier fan it grutste part fan 'e stream dy't ynstee draait yn in ynderlike vortex by de kearn fan' e skjinner. De stream oan 'e binnenste kearn streamt fuort fan' e top iepening oant it ûntlient troch de vortexfinder, leit oan 'e ein fan' e grutte diameter yn it sintrum fan 'e skjinner. It materiaal mei hegere tichtheid, nei't konsintrearre is oan 'e muorre fan' e skjinner fanwege sintrifugale krêft, wurdt op 'e top fan' e kegel ôffierd (Bliss, 1994, 1997).

Cleaners wurde klassifisearre as hege, medium of lege tichtheid ôfhinklik fan 'e tichtens en grutte fan' e fersmoarging dy't wurde fuortsmiten. In skjinner mei hege tichtheid, mei diameter fariearjend fan 15 oant 50 sm (6-20 yn) wurdt brûkt om trampmetaal, papierklemmen en krammen te ferwiderjen en wurdt normaal direkt nei de pulper pleatst. As de skjinner diameter ôfnimt, nimt de effisjinsje ta by it fuortheljen fan fersmoargingen fan lytse grutte. Om praktyske en ekonomyske redenen is de sikloon mei in diameter fan 75 mm (3 inch) oer it generaal de lytste skjinner dy't brûkt wurdt yn 'e papieryndustry.

Omkearde skjinmakkers en trochstreamreinigers binne ûntworpen om fersmoargingen mei lege tichtheid te ferwiderjen lykas waaks, polystyrene en kleverige stoffen. Omkearde skjinmakkers wurde sa neamd, om't de akseptearstream wurdt sammele op 'e skjinner top, wylst de rejects útgean by de oerstream. Yn de trochstream cleaner, akseptearret en fersmyt útgong oan itselde ein fan 'e skjinner, mei akseptearret tichtby de skjinner muorre skieden fan' e rejects troch in sintrale buis tichtby de kearn fan 'e skjinner, lykas werjûn yn figuer 7.

Trochrinnende sintrifuges dy't yn 'e jierren 1920 en 1930 brûkt waarden om sân út pulp te ferwiderjen, waarden stoppe nei de ûntwikkeling fan hydrocyclones. De Gyroclean, ûntwikkele by Centre Technique du Papier, Grenoble, Frankryk, bestiet út in silinder dy't draait by 1200–1500 rpm (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002). De kombinaasje fan relatyf lange ferbliuwstiid en hege centrifugal krêft jout lege tichtheid fersmoarging genôch tiid om te migrearjen nei de kearn fan de skjinner dêr't se wurde ôfwiisd troch it sintrum vortex discharge.

MT Thew, yn Encyclopedia of Separation Science, 2000

Synopsis

Hoewol de fêste-floeistofhydrocycloneis fêststeld foar it grutste part fan 'e 20e ieu, befredigjende prestaasjes fan floeistof-flüssige skieding kamen net oant de 1980's. De offshore oalje-yndustry hie ferlet fan kompakte, robúste en betroubere apparatuer foar it fuortheljen fan fyn ferdield fersmoarge oalje út wetter. Dit ferlet waard tefreden troch in signifikant oar type hydrocyclone, dy't fansels gjin bewegende dielen hie.

Nei it ferklearjen fan dizze need folsleiner en it fergelykjen mei fêste-floeibere siklonyske skieding yn mineralferwurking, wurde de foardielen jûn dy't de hydrocycloon joech oer soarten apparatuer dy't earder ynstalleare om de plicht te foldwaan.

Kritearia foar beoardieling fan skiedingsprestaasjes wurde neamd foardat de prestaasjes besprutsen wurde yn termen fan feedkonstitúsje, operatorkontrôle en de fereaske enerzjy, dws it produkt fan drukfal en flowrate.

De omjouwing foar petroleumproduksje stelt guon beheiningen foar materialen en dit omfettet it probleem fan partikuliere eroazje. Typyske materialen brûkt wurde neamd. Relative kostengegevens foar soarten oaljeskiedingsplanten, sawol kapitaal as weromkommend, wurde sketst, hoewol boarnen sparse binne. As lêste wurde guon oanwizings foar fierdere ûntwikkeling beskreaun, om't de oalje-yndustry sjocht nei apparatuer dy't op 'e seeboaiem of sels oan' e boaiem fan 'e putboring ynstallearre is.

Sampling, kontrôle en massabalânsearring

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., yn Wills' Mineral Processing Technology (achtste edysje), 2016

3.7.1 Gebrûk fan partikelgrutte

In protte ienheden, lykashydrocyclonesen gravity separators, produsearje in graad fan grutte skieding en de dieltsje grutte gegevens kinne brûkt wurde foar massa balancing (foarbyld 3.15).

Foarbyld 3.15 is in foarbyld fan node ûnbalâns minimization; it jout, bygelyks, de begjinwearde foar de generalisearre minste kwadraten minimization. Dizze grafyske oanpak kin brûkt wurde as der "oerstallige" komponintgegevens is; yn foarbyld 3.9 koe it brûkt wurde.

Foarbyld 3.15 brûkt de sykloan as knooppunt. In twadde knooppunt is de sump: dit is in foarbyld fan 2 yngongen (farsk feed en bal milldischarge) en ien útgong (cyclone feed). Dit jout in oare massabalâns (foarbyld 3.16).

Yn haadstik 9 wy werom nei dit grinding circuit foarbyld mei help fan oanpaste gegevens te bepalen de syklon partition kromme.

Post tiid: mei-07-2019