Hidrocikloni

Opis

Hidrociklonisu kono-cilindrični oblik, s tangencijalnim ulazom u cilindrični presjek i izlaz na svakoj osi. Izlaz u cilindričnom presjeku naziva se vrtložni pronalazač i proteže se u ciklonu kako bi se smanjio protok kratkog kruga izravno s ulaza. Na konusnom kraju je drugi izlaz, Spigot. Za odvajanje veličine oba su utičnice općenito otvorena za atmosferu. Hidrocikloni se općenito upravljaju okomito s špijunom na donjem kraju, stoga se grubi proizvod naziva Underflow i fini proizvod, ostavljajući vrtlog pronalazača, preljeva. Slika 1 shematski prikazuje glavne značajke protoka i dizajna tipičnehidrociklon: Dva vrtloga, tangencijalni ulaz za dovod i aksijalne utičnice. Osim neposredne regije tangencijalnog ulaza, gibanje tekućine unutar ciklona ima radijalnu simetriju. Ako su jedna ili oba prodajna mjesta otvorena za atmosferu, zona niskog tlaka uzrokuje jezgru plina duž okomitog osi, unutar unutarnjeg vrtloga.

Princip rada je jednostavan: tekućina, koja nosi suspendirane čestice, ulazi u ciklon tangencijalno, spirale prema dolje i stvara centrifugalno polje u slobodnom vrtložnom protoku. Veće čestice kreću se kroz tekućinu na vanjsku stranu ciklona u spiralnom gibanju i izlaze kroz špijun s djelićem tekućine. Zbog ograničavajućeg područja spigota, unutarnji vrtlog, koji se rotira u istom smjeru kao i vanjski vrtlog, ali teče prema gore, uspostavlja se i ostavlja ciklon kroz vrtlog, noseći većinu tekućih i finijih čestica sa sobom. Ako je kapacitet šiljaka premašen, zračna jezgra je zatvorena, a iscjedak SPIGOT-a mijenja se iz spreja u obliku kišobrana u 'konop' i gubitka grube materijala do preljeva.

Promjer cilindričnog presjeka je glavna varijabla koja utječe na veličinu čestica koja se može razdvojiti, iako se promjeri izlaza mogu neovisno mijenjati kako bi se promijenilo postignuto odvajanje. Dok su rani radnici eksperimentirali s ciklonima malim promjerom od 5 mm, komercijalni promjeri hidrociklona trenutno se kreću od 10 mm do 2,5 m, s odvajanjem veličina za čestice gustoće 2700 kg m - 3 od 1,5–300 µm, smanjujući s povećanom gustoćom čestica. Pad radnog tlaka kreće se od 10 bara za male promjere do 0,5 bara za velike jedinice. Za povećanje kapaciteta, višestruko malihidrociklonimože se razlikovati od jedne linije dovoda.

Iako je princip rada jednostavno, mnogi su aspekti njihovog rada i dalje slabo razumljivi, a odabir i predviđanje hidrociklona za industrijsku operaciju uglavnom su empirijski.

Klasifikacija

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., U Willsovoj tehnologiji obrade minerala (Osmo izdanje), 2016

9.4.3 Hidrocikloni nasuprot ekranima

Hidrocikloni su dominirali u klasifikaciji kada se bave finim veličinama čestica u zatvorenim krugovima za mljevenje (<200 µm). Međutim, nedavna kretanja u tehnologiji zaslona (poglavlje 8) obnovila su interes za korištenje zaslona u krugovima za mljevenje. Zasloni se odvoje na temelju veličine i na njih ne utječe izravno raširena gustoća u mineralima hrane. To može biti prednost. Zasloni također nemaju zaobilaznu frakciju, a kao što je pokazao primjer 9.2, zaobilaznica može biti prilično velika (u tom slučaju preko 30%). Slika 9.8 prikazuje primjer razlike u krivulji particije za ekrane ciklone i zaslona. Podaci su iz el brokalnog koncentratora u Peruu s procjenama prije i nakon što su hidrocikloni zamijenjeni Derrick Stack Sizer® (vidi poglavlje 8) u krugu mljevenja (Dündar i sur., 2014). U skladu s očekivanjem, u usporedbi s ciklonom, zaslon je imao oštrije odvajanje (nagiba krivulje je veća) i malo zaobilaženja. Zabilježeno je povećanje kapaciteta kruga za mljevenje zbog većih stopa loma nakon implementacije zaslona. To se pripisuje uklanjanju zaobilaza, smanjujući količinu finog materijala poslanog natrag u mljevenje mljevenja, nastoji ublažiti utjecaje čestica i čestica.

Međutim, promjena nije jedan od načina: nedavni primjer je prelazak s zaslona na ciklon, kako bi se iskoristila dodatna smanjenje veličine gušćeg payMinerals (Sasseville, 2015).

Metalurški proces i dizajn

Eoin H. MacDonald, u Priručniku za istraživanje i procjenu zlata, 2007

Hidrocikloni

Hidrocikloni su preferirane jedinice za dimenzioniranje ili opuštanje velikih količina suspenzije jeftino i zato što zauzimaju vrlo malo prostora u podu ili prostora za glavu. Oni djeluju najučinkovitije kada se hrane ujednačenom protokom i gustoćom protoka i koriste se pojedinačno ili u klasterima kako bi dobili željene ukupne kapacitete pri potrebnim dijeljevima. Mogućnosti dimenzija oslanjaju se na centrifugalne sile nastale visokim tangencijalnim brzinama protoka kroz jedinicu. Primarni vrtlog formiran od strane dolazne suspenzije djeluje spiralno prema dolje oko unutarnjeg zida konusa. Čvrste tvari lepršaju prema van centrifugalne sile tako da se, kako se pulpa kreće prema dolje, povećava gustoća. Okomite komponente brzine djeluju prema dolje u blizini zidova konusa i prema gore u blizini osi. Manje gusta centrifugalno razdvojena frakcija sluzi prisiljena je prema gore kroz vrtložni nalet da prođe kroz otvor na gornjem kraju konusa. Srednja zona ili omotnica između dva toka ima nultu vertikalnu brzinu i razdvaja grube krute tvari koje se kreću prema dolje od finijih krutih tvari koje se kreću prema gore. Većina protoka prolazi prema gore u manjem unutarnjem vrtlogu i višim centrifugalnim silama bacaju veće sitnije čestice prema van, pružajući tako učinkovitije razdvajanje u finijim općima. Te se čestice vraćaju na vanjski vrtlog i još jednom prijavljuju u jig feed.

Geometrija i radne uvjete unutar uzorka spiralnog protoka tipičnoghidrociklonopisani su na slici 8.13. Operativne varijable su gustoća pulpe, brzina protoka dovoda, karakteristike krutih tvari, tlak u ulazu u dovodu i pad tlaka kroz ciklon. Varijable ciklona su površina ulaza u dovodu, promjera i duljine vrtlog i promjera pražnjenja SPIGOT -a. Na vrijednost koeficijenta povlačenja također utječe oblik; Što više čestica varira od sferičnosti, manji je njegov faktor oblika i veći otpor na taloženje. Zona kritičnog naprezanja može se proširiti na neke zlatne čestice veličine veličine 200 mm, a pažljivo praćenje postupka klasifikacije je stoga bitno za smanjenje pretjeranog recikliranja i rezultirajućeg nakupljanja. Povijesno, kada je malo pozornosti posvećeno oporavku 150μČini se da su zlatna zrna, prijenos zlata u frakcijama sluzi uglavnom odgovorno za gubitke od zlata za koje je zabilježeno da su čak 40–60% u mnogim operacijama zlatnog placera.

Slika 8.14 (Warman Selection Chart) preliminarni je izbor ciklona za odvajanje na različitim D50 sjedinjenja od 9–18 mikrona do 33–76 mikrona. Ovaj se grafikon, kao i kod ostalih takvih grafikona performansi ciklona, temelji na pažljivo kontroliranom dovodu određenog tipa. Pretpostavlja sadržaj krutih tvari od 2.700 kg/m3 u vodi kao prvi vodič za odabir. Cikloni većeg promjera koriste se za stvaranje grubih odvajanja, ali zahtijevaju velike količine unosa za odgovarajuću funkciju. Fine odvajanja pri velikim količinama dovoda zahtijevaju nakupine ciklona malog promjera koji rade paralelno. Konačni dizajnerski parametri za blisku veličinu moraju se eksperimentalno odrediti, a važno je odabrati ciklon oko sredine raspona, tako da se na početku operacija mogu izvršiti bilo kakva manja prilagođavanja koja su potrebna.

Tvrdi se da CBC (cirkulirajući sloj) ciklona klasificira aluvijalni materijal za dovod zlata do 5 mm promjera i dobiva dosljedno visoku gurnu iz podtoka. Razdvajanje se odvija približnoD50/150 mikrona na temelju silicijevog dioksida gustoće 2,65. Tvrdi se da je CBC ciklona podtok posebno podložan razdvajanju JIG -a zbog relativno glatke krivulje raspodjele veličine i gotovo potpunog uklanjanja čestica sitnog otpada. Međutim, iako se tvrdi da ovaj sustav proizvodi visokokvalitetni primarni koncentrat ekvivacijskih teških minerala u jednom prolazu iz relativno dovoda raspona dugih veličina (npr. Mineralni pijesak), nisu dostupne takve brojke performansi za aluvijalni materijal koji sadrži fino i pahuljasto zlato. Tablica 8.5 Glazba Tehničke podatke za AKWhidrocikloniZa odsječene točke između 30 i 100 mikrona.

Tablica 8.5. Tehnički podaci za hidrociklone AKW

Tip (KRS)	Promjer (mm)	Pad pritiska	Kapacitet		Izrezana točka (mikroni)
Tip (KRS)	Promjer (mm)	Pad pritiska	Slurry (M3/HR)	Čvrste tvari (t/h max).	Izrezana točka (mikroni)
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

Razvoj u tehnologijama željezne rude

A. Janković, u željeznoj rudi, 2015

8.3.3.1 separatori hidrociklona

Hidrociklon, koji se također naziva i ciklon, klasificirajući je uređaj koji koristi centrifugalnu silu za ubrzanje brzine taloženja suspertika i odvojenih čestica prema veličini, obliku i specifičnoj težini. Naširoko se koristi u industriji minerala, s tim da je njegova glavna upotreba mineralne obrade kao klasifikator, koji se pokazao izuzetno učinkovitim u veličinama sitnih razdvajanja. Izuzetno se koristi u operacijama mljevenja zatvorenog kruga, ali je pronašao mnoge druge namjene, poput desliminga, dešljavanja i zadebljanja.

Tipični hidrociklon (slika 8.12a) sastoji se od konusnog oblikovanog posude, otvorenog na vrhu ili podtoka, spojenog u cilindrični presjek, koji ima tangencijalni ulaz za dovod. Vrh cilindričnog presjeka zatvoren je pločicom kroz koju prolazi aksijalno montiranu cijev za prelijevanje. Cijev se proširuje u tijelo ciklona kratkim, uklonjivim dijelom poznatim kao vrtlog pronalazača, koji sprječava kratki spoj hrane izravno u prelijevanje. Feed se uvodi pod pritiskom kroz tangencijalni ulazak, koji pulpi daje vrtložnu kretanje. To stvara vrtlog u cikloni, s zonama niskog tlaka duž okomite osi, kao što je prikazano na slici 8.12b. Zida se razvija duž osi, obično povezana s atmosferom kroz otvor vrha, ali dijelom stvoren otopljenim zrakom koji izlazi iz otopine u zoni niskog tlaka. Centrifugalna sila ubrzava brzinu taloženja čestica, odvajajući čestice prema veličini, obliku i specifičnoj težini. Brže čestice za taloženje kreću se do zida ciklona, gdje je brzina najniža i migriraju na otvor vrha (podtok). Zbog djelovanja povučene sile, čestice sporijeg postavljanja kreću se prema zoni niskog tlaka duž osi i prevoze se prema gore kroz vrtložni nalet do preljeva.

Hidrocikloni se gotovo univerzalno koriste u krugovima za mljevenje zbog velikog kapaciteta i relativne učinkovitosti. Oni se također mogu klasificirati u vrlo širokom rasponu veličina čestica (obično 5–500 µm), a jedinice manjeg promjera koje se koriste za finu klasifikaciju. Međutim, primjena ciklona u krugovima mljevenja magnetita može uzrokovati neučinkovit rad zbog razlike u gustoći između magnetita i minerala otpada (silicijuma). Magnetit ima specifičnu gustoću od oko 5,15, dok silika ima specifičnu gustoću od oko 2,7. Uhidrocikloni, gusti minerali odvajaju se s finijom reznom veličinom od lakših minerala. Stoga se oslobođeni magnetit koncentrira u podtoku ciklona, s posljedičnim pretjeranim magnetima. Napier-Munn i sur. (2005) napomenuo da je odnos između ispravljene veličine rezanja (d50c) i gustoća čestica slijedi izraz sljedećeg oblika, ovisno o uvjetima protoka i drugim čimbenicima:

d50c∝ρs -e

gdjeρs je gustoća krutih tvari,ρl je gustoća tekućine inje između 0,5 i 1,0. To znači da učinak mineralne gustoće na performanse ciklona može biti prilično značajan. Na primjer, akod50c magnetita je 25 µm, a zatimd50C čestica silicijevog dioksida bit će 40–65 µm. Na slici 8.13 prikazane su krivulje učinkovitosti klasifikacije ciklona za magnetit (Fe3O4) i silicijev dioksid (SiO2) dobivene iz istraživanja kruga mljevenja magnetita u industrijskom mlinu. Odvajanje veličine za silicijum dioksid je mnogo grubo, s ad50C za Fe3O4 od 29 µM, dok je za SiO2 68 µM. Zbog ovog fenomena, mlinice za mljevenje magnetita u zatvorenim krugovima s hidrociklonima manje su učinkovite i imaju niži kapacitet u usporedbi s drugim krugovima mljevenja Base Metalore.

Tehnologija visokog pritiska: Osnove i primjene

Phd MJ Cocero, u knjižnici industrijske kemije, 2001

Uređaji za razdvajanje krutih tvari

•

Hidrociklon

Ovo je jedna od najjednostavnijih vrsta separatora krutih tvari. To je uređaj za odvajanje visoke učinkovitosti i može se koristiti za učinkovito uklanjanje krutih tvari pri visokim temperaturama i pritiscima. Ekonomičan je jer nema pokretne dijelove i zahtijeva malo održavanja.

Učinkovitost razdvajanja za krute tvari snažna je funkcija veličine čestica i temperature. Učinkovitost bruto odvajanja blizu 80% može se postići za silicijeve i temperature iznad 300 ° C, dok je u istom temperaturnom rasponu učinkovitost bruto odvajanja za gušće čestice cirkona veća od 99% [29].

Glavni hendikep rada hidrociklona je tendencija nekih soli da se pridržavaju zidova ciklona.

•

Unakrsna mikrofiltracija

Filteri unakrsnog protoka ponašaju se na način sličan onome što je normalno primijećen kod filtracije unakrsnog toka u ambijentalnim uvjetima: Povećana stopa smicanja i smanjena tekućina-viskoznost rezultiraju povećanim brojem filtrata. Unakrsna mikrofiltracija primijenjena je na odvajanje taloženih soli kao krutih tvari, što daje učinkovitost razdvajanja čestica koje obično prelaze 99,9%. Goemanset al.[30] proučavao je odvajanje natrijevog nitrata od nadkritične vode. U uvjetima studije, natrijev nitrat bio je prisutan kao rastopljena sol i bio je sposoban preći filter. Učinkovitost odvajanja dobivena je koja se razlikuje s temperaturom, jer se topljivost smanjuje kako se temperatura povećava, u rasponu između 40% i 85%, za 400 ° C i 470 ° C, respektivno. Ti su radnici objasnili mehanizam odvajanja kao posljedicu izrazite propusnosti filtriranja medija prema nadkritičnoj otopini, za razliku od rastaljene soli, na temelju njihovih jasno različitih viskoznosti. Stoga bi bilo moguće ne samo filtrirati oborine soli samo kao krute tvari, već i filtrirati one soli s niskom tablicom koje su u rastaljenom stanju.

Radne nevolje uglavnom su nastale zbog korozije filtra od strane soli.

Papir: Recikliranje i reciklirani materijali

Gospodin Doshi, JM Dyer, u referentnom modulu u znanosti o materijalima i inženjeringu materijala, 2016

3.3 Čišćenje

Čistači ilihidrocikloniUklonite onečišćenja iz pulpe na temelju razlike u gustoći između onečišćenja i vode. Ovi uređaji sastoje se od konusnog ili cilindrično-koničnog tlačnog tlaka u koju se pulpa dovodi tangencijalno na kraju velikog promjera (slika 6). Tijekom prolaska kroz čistač, pulpa razvija uzorak vrtlog protoka, sličan onom u cikloni. Protok se okreće oko središnje osi dok prolazi od ulaza i prema vrhu, ili podlijega otvora, duž unutrašnjosti čistijeg zida. Brzina rotacijskog protoka ubrzava kako se promjer konusa smanjuje. U blizini kraja vrha otvor mali promjer sprječava pražnjenje većine protoka koji se umjesto toga okreće u unutarnjem vrtlogu u jezgri čistača. Protok na unutarnjoj jezgri teče se od otvora vrha sve dok se ne ispuca kroz vrtložni nalet, smješten na kraju velikog promjera u središtu čistača. Materijal veće gustoće, koncentriran na zidu čistača zbog centrifugalne sile, ispušta se na vrhu konusa (Bliss, 1994, 1997).

Čistači su klasificirani kao visoka, srednja ili niska gustoća, ovisno o gustoći i veličini uklanjanja onečišćenja. Čišćenje visoke gustoće, s promjerom u rasponu od 15 do 50 cm (6–20 inča), koristi se za uklanjanje metala, isječnica za papir i spajalica, a obično se postavlja odmah nakon pulpera. Kako se promjer čistača smanjuje, povećava se njegova učinkovitost u uklanjanju onečišćenja male veličine. Iz praktičnih i ekonomskih razloga, ciklona promjera 75 mm (3 inča) općenito je najmanji čistač koji se koristi u papirnoj industriji.

Obrnuti sredstva za čišćenje i čistači protoka dizajnirani su za uklanjanje onečišćenja niske gustoće poput voska, polistirena i ljepila. Obrnuto sredstvo za čišćenje tako su nazvane jer se prihvaća tok prikupljanja na čistijem vrhuncu, dok odbacuje izlaz na preljevu. U čišćenju protoka, prihvaća i odbacuje izlaz na istom kraju čistača, s prihvaćanjem u blizini čistijeg zida odvojenog od odbijanja središnjom cijevi u blizini jezgre čistača, kao što je prikazano na slici 7.

Kontinuirane centrifuge korištene 1920 -ih i 1930 -ih za uklanjanje pijeska iz pulpe ukinute su nakon razvoja hidrociklona. Gyroclean, razvijen u središnjoj tehnici du Papier, Grenoble, Francuska, sastoji se od cilindra koji se okreće pri 1200–1500 o / min (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002). Kombinacija relativno dugog vremena boravka i visoke centrifugalne sile omogućava onečišćenja niske gustoće dovoljno vremena za prelazak u jezgru čistača gdje se odbacuju kroz središnji vrtlog.

Mt Thew, u Enciklopediji znanosti o razdvajanju, 2000

Sinopsis

Iako čvrsto -tekućinahidrociklonuspostavljena je veći dio 20. stoljeća, zadovoljavajuće performanse razdvajanja tekućine i tekućine stigli su tek 1980 -ih. Offshore naftna industrija imala je potrebu za kompaktnom, robusnom i pouzdanom opremom za uklanjanje sitno podijeljenog onečišćenog ulja iz vode. Ta je potreba zadovoljena značajno drugačijom vrstom hidrociklona, koji, naravno, nije imao pokretne dijelove.

Nakon što je ovu potrebu objasnio cjelovitije i uspoređujući je s kruto -tekućim ciklonskim razdvajanjem u mineralnoj obradi, daju se prednosti koje je hidrociklon dodijeljen nad vrstama opreme instalirane ranije kako bi ispunio dužnost.

Kriteriji za procjenu performansi razdvajanja navedeni su prije rasprave o učinkovitosti u smislu ustava, kontrole operatera i potrebne energije, tj. Proizvod pada tlaka i protoka.

Okoliš za proizvodnju nafte postavlja neka ograničenja materijala, a to uključuje problem erozije čestica. Spominju se tipični korišteni materijali. Podaci o relativnim troškovima za vrste postrojenja za odvajanje nafte, i kapital i ponavljajuće, navedeni su, iako su izvori rijetki. Konačno, opisani su neki pokazivači za daljnji razvoj, jer naftna industrija gleda opremu instaliranu na morskom krevetu ili čak na dnu bušotine.

Uzorkovanje, kontrola i masovno uravnoteženje

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., U Willsovoj tehnologiji obrade minerala (Osmo izdanje), 2016

3.7.1 Uporaba veličine čestica

Mnoge jedinice, poputhidrociklonii gravitacijski separatori, proizvode stupanj odvajanja veličine i podaci o veličini čestica mogu se koristiti za uravnoteženje mase (primjer 3.15).

Primjer 3.15 primjer je minimiziranja neravnoteže čvora; Pruža, na primjer, početnu vrijednost za minimiziranje najmanjih kvadrata. Ovaj se grafički pristup može koristiti kad god postoje podaci o komponenti viška; U primjeru 3.9 mogao se koristiti.

Primjer 3.15 koristi ciklon kao čvor. Drugi čvor je spremanje: ovo je primjer 2 ulaza (svježi dovod i kuglica MillDisCharge) i jednog izlaza (ciklonski dovod). To daje još jednu ravnotežu mase (primjer 3.16).

U 9. poglavlju vraćamo se na ovaj primjer kruga za mljevenje pomoću prilagođenih podataka za određivanje krivulje particije Cyclone.

Post Vrijeme: svibanj-07-2019