Hydrocyclones

Keterangan

Hydrocyclonesberbentuk cono-silindris, dengan inlet umpan tangensial ke bagian silindris dan outlet di setiap sumbu. Outlet di bagian silindris disebut vortex finder dan memanjang ke siklon untuk mengurangi aliran sirkuit pendek langsung dari inlet. Di ujung kerucut adalah outlet kedua, keran. Untuk pemisahan ukuran, kedua outlet umumnya terbuka ke atmosfer. Hydrocyclones umumnya dioperasikan secara vertikal dengan keran di ujung bawah, maka produk kasar disebut underflow dan produk halus, meninggalkan Vortex Finder, overflow. Gambar 1 Secara skematis menunjukkan aliran utama dan fitur desain dari tipikalHydrocyclone: Dua vortisitas, inlet umpan tangensial dan outlet aksial. Kecuali untuk daerah langsung dari inlet tangensial, gerakan fluida di dalam siklon memiliki simetri radial. Jika salah satu atau kedua outlet terbuka ke atmosfer, zona tekanan rendah menyebabkan inti gas di sepanjang sumbu vertikal, di dalam pusaran dalam.

Prinsip operasi sederhana: cairan, membawa partikel tersuspensi, memasuki siklon secara tangensial, spiral ke bawah dan menghasilkan medan sentrifugal dalam aliran pusaran bebas. Partikel yang lebih besar bergerak melalui cairan ke bagian luar siklon dalam gerakan spiral, dan keluar melalui keran dengan sebagian kecil dari cairan. Karena area pembatasan keran, pusaran bagian dalam, berputar ke arah yang sama dengan pusaran luar tetapi mengalir ke atas, ditetapkan dan meninggalkan siklon melalui pencari pusaran, membawa sebagian besar partikel cairan dan lebih halus dengannya. Jika kapasitas keran terlampaui, inti udara ditutup dan pelepasan keran berubah dari semprotan berbentuk payung menjadi 'tali' dan hilangnya bahan kasar ke luapan.

Diameter bagian silindris adalah variabel utama yang mempengaruhi ukuran partikel yang dapat dipisahkan, meskipun diameter outlet dapat diubah secara independen untuk mengubah pemisahan yang dicapai. Sementara pekerja awal bereksperimen dengan siklon sekecil diameter 5 mm, diameter hidrokiklon komersial saat ini berkisar dari 10 mm hingga 2,5 m, dengan ukuran pemisahan untuk partikel dengan kepadatan 2700 kg m - 3 dari 1,5-300 μm, menurun dengan meningkatnya kepadatan partikel. Penurunan tekanan operasi berkisar dari 10 bar untuk diameter kecil hingga 0,5 bar untuk unit besar. Untuk meningkatkan kapasitas, beberapa kecilHydrocyclonesdapat bermacam -macam dari satu saluran umpan.

Meskipun prinsip operasinya sederhana, banyak aspek operasinya masih kurang dipahami, dan seleksi hidrokiklon dan prediksi untuk operasi industri sebagian besar empiris.

Klasifikasi

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., Dalam teknologi pemrosesan mineral Wills (edisi kedelapan), 2016

9.4.3 Hydrocyclones versus layar

Hydrocyclones telah mendominasi klasifikasi ketika berhadapan dengan ukuran partikel halus dalam sirkuit penggilingan tertutup (<200 μm). Namun, perkembangan terbaru dalam teknologi layar (Bab 8) telah diperbarui minat dalam menggunakan layar di sirkuit penggilingan. Layar terpisah berdasarkan ukuran dan tidak secara langsung dipengaruhi oleh penyebaran kepadatan dalam mineral umpan. Ini bisa menjadi keuntungan. Layar juga tidak memiliki fraksi bypass, dan seperti yang ditunjukkan Contoh 9.2, bypass bisa sangat besar (lebih dari 30% dalam kasus itu). Gambar 9.8 menunjukkan contoh perbedaan kurva partisi untuk layar siklon dan. Data ini dari konsentrator el brokal di Peru dengan evaluasi sebelum dan sesudah hidrokiklon diganti dengan Derrick Stack Sizer® (lihat Bab 8) di sirkuit penggilingan (Dündar et al., 2014). Konsisten dengan harapan, dibandingkan dengan siklon layar memiliki pemisahan yang lebih tajam (kemiringan kurva lebih tinggi) dan sedikit bypass. Peningkatan kapasitas sirkuit penggilingan dilaporkan karena tingkat kerusakan yang lebih tinggi setelah menerapkan layar. Ini disebabkan oleh penghapusan bypass, mengurangi jumlah bahan halus yang dikirim kembali ke penggilingan yang cenderung menghilangkan dampak partikel -partikel.

Namun, Changeover bukanlah salah satu cara: contoh terbaru adalah saklar dari layar ke topan, untuk memanfaatkan pengurangan ukuran tambahan dari pembayar pembayaran yang lebih padat (Sasseville, 2015).

Proses dan desain metalurgi

Eoin H. MacDonald, dalam Buku Pegangan Eksplorasi dan Evaluasi Emas, 2007

Hydrocyclones

Hydrocyclones adalah unit yang lebih disukai untuk ukuran atau desliming volume bubur besar murah dan karena mereka menempati ruang lantai atau ruang kepala yang sangat sedikit. Mereka beroperasi paling efektif ketika diumpankan pada laju aliran yang rata dan kepadatan pulpa dan digunakan secara individual atau dalam kelompok untuk mendapatkan kapasitas total yang diinginkan pada pemisahan yang diperlukan. Kemampuan ukuran bergantung pada gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh kecepatan aliran tangensial yang tinggi melalui unit. Pusaran utama yang dibentuk oleh aksi bubur yang masuk secara spiral ke bawah di sekitar dinding kerucut bagian dalam. Padatan dilemparkan ke luar oleh gaya sentrifugal sehingga ketika pulp bergerak ke bawah kepadatannya meningkat. Komponen vertikal dari kecepatan bertindak ke bawah di dekat dinding kerucut dan ke atas di dekat sumbu. Fraksi lendir yang dipisahkan secara sentrifugal yang kurang padat dipaksa ke atas melalui pencari pusaran untuk pingsan melalui lubang di ujung atas kerucut. Zona menengah atau amplop antara kedua aliran memiliki kecepatan vertikal nol dan memisahkan padatan kasar yang bergerak ke bawah dari padatan yang lebih halus bergerak ke atas. Sebagian besar aliran melewati ke atas dalam pusaran dalam yang lebih kecil dan gaya sentrifugal yang lebih tinggi melemparkan lebih besar dari partikel yang lebih halus ke luar sehingga memberikan pemisahan yang lebih efisien dalam sizing yang lebih halus. Partikel -partikel ini kembali ke pusaran luar dan melaporkan sekali lagi ke feed jig.

Kondisi geometri dan operasi dalam pola aliran spiral khasHydrocyclonedijelaskan pada Gambar 8.13. Variabel operasional adalah kepadatan pulpa, laju aliran umpan, karakteristik padatan, tekanan masuk umpan dan penurunan tekanan melalui siklon. Variabel siklon adalah area saluran masuk umpan, diameter dan panjang vortex finder, dan diameter pelepasan keran. Nilai koefisien seret juga dipengaruhi oleh bentuk; Semakin banyak partikel bervariasi dari bulat, semakin kecil faktor bentuknya dan semakin besar resistensi pengendapannya. Zona stres kritis dapat meluas ke beberapa partikel emas sebesar ukuran 200 mm dan pemantauan yang cermat dari proses klasifikasi sangat penting untuk mengurangi daur ulang yang berlebihan dan penumpukan slime yang dihasilkan. Secara historis, ketika sedikit perhatian diberikan pada pemulihan 150μB biji-bijian emas, pembawa emas di fraksi lendir tampaknya sebagian besar bertanggung jawab atas kerugian emas yang dicatat setinggi 40-60% dalam banyak operasi placer emas.

Gambar 8.14 (Warman Selection Chart) adalah pemilihan siklon awal untuk dipisahkan pada berbagai sizing D50 dari 9-18 mikron hingga 33-76 mikron. Bagan ini, seperti halnya grafik kinerja siklon lainnya, didasarkan pada umpan yang dikendalikan dengan cermat dari jenis tertentu. Ini mengasumsikan kandungan padatan 2.700 kg/m3 dalam air sebagai panduan pertama untuk seleksi. Siklon berdiameter yang lebih besar digunakan untuk menghasilkan pemisahan kasar tetapi membutuhkan volume umpan tinggi untuk fungsi yang tepat. Pemisahan halus pada volume umpan tinggi membutuhkan kelompok siklon berdiameter kecil yang beroperasi secara paralel. Designparameter akhir untuk ukuran dekat harus ditentukan secara eksperimental, dan penting untuk memilih siklon di sekitar tengah kisaran sehingga setiap penyesuaian kecil yang mungkin diperlukan dapat dilakukan pada awal operasi.

Siklon CBC (sirkulasi bed) diklaim untuk mengklasifikasikan bahan pakan emas alluvial hingga diameter 5 mm dan mendapatkan umpan jig tinggi yang konsisten dari underflow. Pemisahan terjadi kira -kiraD50/150 mikron berdasarkan silika kepadatan 2.65. Underflow siklon CBC diklaim sangat dapat menerima pemisahan karena kurva distribusinya yang relatif halus dan hampir melingkarkan pemindahan partikel limbah halus. Namun, meskipun sistem ini diklaim menghasilkan konsentrat primer bermutu tinggi dari mineral berat yang setara dalam satu umpan dari umpan jangkauan ukuran yang relatif panjang (misalnya pasir mineral), tidak ada angka kinerja yang tersedia untuk bahan pakan alluvial yang mengandung emas halus dan bersisik. Tabel 8.5Gives Data teknis untuk AKWHydrocyclonesuntuk titik cut-off antara 30 dan 100 mikron.

Tabel 8.5. Data Teknis untuk AKW Hydrosyclones

Type (KRS)	Diameter (mm)	Penurunan tekanan	Kapasitas		Cut Point (Mikron)
Type (KRS)	Diameter (mm)	Penurunan tekanan	Bubur (M3/HR)	Padatan (T/H max).	Cut Point (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

Perkembangan dalam Teknologi Bijih Besi dan Klasifikasi Besi

A. Jankovic, dalam bijih besi, 2015

8.3.3.1 Pemisah Hydrocyclone

Hydrocyclone, juga disebut sebagai siklon, adalah alat klasifikasi yang menggunakan gaya sentrifugal untuk mempercepat laju pengendapan slurrypartikel dan partikel terpisah sesuai dengan ukuran, bentuk, dan gravitasi spesifik. Ini banyak digunakan dalam industri mineral, dengan penggunaan utamanya dalam pemrosesan mineral adalah sebagai classifier, yang telah terbukti sangat efisien pada ukuran pemisahan yang baik. Ini secara luas digunakan dalam operasi penggilingan sirkuit tertutup tetapi telah menemukan banyak kegunaan lain, seperti desliming, degritting, dan penebalan.

Hydrosyclone khas (Gambar 8.12a) terdiri dari kapal berbentuk kerucut, terbuka di puncaknya, atau underflow, bergabung dengan bagian silindris, yang memiliki inlet pakan tangensial. Bagian atas bagian silinder ditutup dengan pelat yang melaluinya melewati pipa overflow yang dipasang secara aksial. Pipa diperluas ke dalam tubuh siklon dengan bagian pendek yang dapat dilepas yang dikenal sebagai pencari pusaran, yang mencegah siringan pakan singkat langsung ke overflow. Umpan diperkenalkan di bawah tekanan melalui entri tangensial, yang memberikan gerakan berputar ke bubur kertas. Ini menghasilkan pusaran di siklon, dengan zona bertekanan rendah di sepanjang sumbu vertikal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.12b. AC-core berkembang di sepanjang sumbu, biasanya terhubung ke atmosfer melalui pembukaan puncak, tetapi sebagian yang diciptakan oleh udara terlarut keluar dari larutan di zona tekanan rendah. Gaya sentrifugal mempercepat laju pengendapan partikel, sehingga memisahkan partikel sesuai dengan ukuran, bentuk, dan gravitasi spesifik. Partikel pengendapan yang lebih cepat bergerak ke dinding siklon, di mana kecepatannya terendah, dan bermigrasi ke bukaan puncak (underflow). Karena aksi gaya seret, partikel-partikel yang lebih lambat bergerak menuju zona tekanan rendah di sepanjang sumbu dan dibawa ke atas melalui pencari vortex ke overflow.

Hydrocyclones hampir secara universal digunakan dalam sirkuit penggilingan karena kapasitas tinggi dan efisiensi relatifnya. Mereka juga dapat mengklasifikasikan dalam berbagai ukuran partikel yang sangat luas (biasanya 5-500 μm), unit berdiameter yang lebih kecil digunakan untuk klasifikasi yang lebih baik. Namun, aplikasi siklon dalam sirkuit penggilingan magnetit dapat menyebabkan operasi yang tidak efisien karena perbedaan kepadatan antara mineral magnetit dan limbah (silika). Magnetit memiliki kepadatan spesifik sekitar 5,15, sedangkan silika memiliki kepadatan spesifik sekitar 2,7. Di dalamHydrocyclones, mineral padat terpisah pada ukuran potongan yang lebih halus dari mineral yang lebih ringan. Oleh karena itu, magnetit yang dibebaskan sedang terkonsentrasi dalam aliran siklon, dengan konsekuensi berlebihan magnetit. Napier-Munn et al. (2005) mencatat bahwa hubungan antara ukuran potongan yang dikoreksi (d50c) dan kepadatan partikel mengikuti ekspresi dari bentuk berikut tergantung pada kondisi aliran dan faktor -faktor lain:

d50c∝ρs - ρl - n

Di manaρS adalah kepadatan padatan,ρL adalah kepadatan cairan, dannantara 0,5 dan 1,0. Ini berarti bahwa efek kepadatan mineral pada kinerja siklon bisa sangat signifikan. Misalnya, jikad50c magnetit adalah 25 μm, kemudiand50C partikel silika akan 40-65 μm. Gambar 8.13 menunjukkan kurva efisiensi klasifikasi siklon untuk magnetit (Fe3O4) dan silika (SiO2) yang diperoleh dari survei sirkuit penggilingan magnetit pabrik bola industri. Pemisahan ukuran untuk silika jauh lebih kasar, dengan ad50C untuk Fe3O4 dari 29 μm, sedangkan untuk SiO2 adalah 68 μm. Karena fenomena ini, pabrik penggilingan magnetit dalam sirkuit tertutup dengan hidrosiklon kurang efisien dan memiliki kapasitas lebih rendah dibandingkan dengan sirkuit penggilingan metalore dasar lainnya.

Teknologi Proses Tekanan Tinggi: Fundamental dan Aplikasi

MJ Cocero PhD, di Perpustakaan Kimia Industri, 2001

Perangkat pemisahan padatan

•

Hydrocyclone

Ini adalah salah satu jenis pemisah padatan paling sederhana. Ini adalah perangkat pemisahan efisiensi tinggi dan dapat digunakan untuk secara efektif menghilangkan padatan pada suhu dan tekanan tinggi. Ini ekonomis karena tidak memiliki bagian yang bergerak dan membutuhkan sedikit perawatan.

Efisiensi pemisahan untuk padatan adalah fungsi yang kuat dari ukuran partikel dan suhu. Efisiensi pemisahan kotor di dekat 80% dapat dicapai untuk silika dan suhu di atas 300 ° C, sedangkan dalam kisaran suhu yang sama, efisiensi pemisahan bruto untuk partikel zirkon yang lebih padat lebih besar dari 99% [29].

Handicap utama operasi hidrosiklon adalah kecenderungan beberapa garam untuk melekat pada dinding siklon.

•

Cross Micro-Filtration

Filter silang-aliran berperilaku dengan cara yang mirip dengan yang biasanya diamati dalam filtrasi crossflow dalam kondisi sekitar: peningkatan laju geser dan berkurangnya viskositas cairan menghasilkan peningkatan jumlah filtrat. Mikrofiltrasi silang telah diterapkan pada pemisahan garam yang diendapkan sebagai padatan, memberikan efisiensi pemisahan partikel yang biasanya melebihi 99,9%. Goemanset al.[30] mempelajari pemisahan nitrium nitrat dari air superkritis. Di bawah kondisi penelitian, natrium nitrat hadir sebagai garam cair dan mampu melintasi filter. Efisiensi pemisahan diperoleh yang bervariasi dengan suhu, karena kelarutan menurun seiring dengan meningkatnya suhu, berkisar antara 40% dan 85%, masing -masing untuk 400 ° C dan 470 ° C. Para pekerja ini menjelaskan mekanisme pemisahan sebagai konsekuensi dari permeabilitas yang berbeda dari media penyaringan terhadap larutan superkritis, yang bertentangan dengan garam cair, berdasarkan pada viskositasnya yang jelas berbeda. Oleh karena itu, akan dimungkinkan tidak hanya untuk menyaring garam yang diendapkan hanya sebagai padatan tetapi juga untuk menyaring garam titik-melelting rendah yang berada dalam keadaan cair.

Masalah operasi terutama disebabkan oleh penyaringan-korosi oleh garam.

Kertas: Bahan daur ulang dan daur ulang

Mr Doshi, JM Dyer, dalam Modul Referensi dalam Ilmu Bahan dan Teknik Bahan, 2016

3.3 Pembersihan

Pembersih atauHydrocyclonesHapus kontaminan dari pulp berdasarkan perbedaan kepadatan antara kontaminan dan air. Perangkat ini terdiri dari bejana tekanan kerucut atau silindris-konikal di mana pulp diumpankan secara tangensial pada ujung berdiameter besar (Gambar 6). Selama berlalunya melalui pembersih pulp mengembangkan pola aliran pusaran, mirip dengan topan. Aliran berputar di sekitar sumbu tengah saat lewat dari saluran masuk dan menuju puncak, atau bukaan underflow, di sepanjang bagian dalam dinding yang lebih bersih. Kecepatan aliran rotasi berakselerasi saat diameter kerucut berkurang. Di dekat ujung apeks pembukaan diameter kecil mencegah pelepasan sebagian besar aliran yang sebaliknya berputar dalam pusaran bagian dalam pada inti pembersih. Aliran pada flowaway inti bagian dalam dari bukaan apeks sampai terlepas melalui pencari vortex, yang terletak di ujung berdiameter besar di tengah pembersih. Bahan kepadatan yang lebih tinggi, telah terkonsentrasi di dinding pembersih karena gaya sentrifugal, dikeluarkan pada puncak kerucut (Bliss, 1994, 1997).

Pembersih diklasifikasikan sebagai kepadatan tinggi, sedang, atau rendah tergantung pada kepadatan dan ukuran kontaminan yang dihilangkan. Pembersih kepadatan tinggi, dengan diameter mulai dari 15 hingga 50 cm (6-20 in) digunakan untuk menghilangkan logam gelandangan, klip kertas, dan staples dan biasanya diposisikan segera mengikuti pulper. Ketika diameter yang lebih bersih berkurang, efisiensinya dalam menghilangkan kontaminan berukuran kecil meningkat. Untuk alasan praktis dan ekonomi, topan berdiameter 75 mm (3 in) umumnya adalah pembersih terkecil yang digunakan dalam industri kertas.

Pembersih terbalik dan pembersih aliran dirancang untuk menghilangkan kontaminan kepadatan rendah seperti lilin, polystyrene, dan lengket. Pembersih terbalik dinamai demikian karena aliran menerima dikumpulkan di puncak yang lebih bersih sementara penolakan keluar di overflow. Dalam pembersih aliran melalui, menerima dan menolak keluar di ujung pembersih yang sama, dengan menerima di dekat dinding pembersih yang dipisahkan dari penolakan oleh tabung pusat di dekat inti pembersih, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.

Sentrifugasi terus menerus yang digunakan pada tahun 1920 -an dan 1930 -an untuk menghilangkan pasir dari pulp dihentikan setelah pengembangan hidrosiklon. Gyroclean, yang dikembangkan di Center Technique du Papier, Grenoble, Prancis, terdiri dari silinder yang berputar pada 1200–1500 rpm (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002). Kombinasi waktu tinggal yang relatif lama dan gaya sentrifugal tinggi memungkinkan kontaminan kepadatan rendah cukup waktu untuk bermigrasi ke inti pembersih di mana mereka ditolak melalui debit vortex tengah.

Mt theW, di Encyclopedia of Separation Science, 2000

Ringkasan

Meskipun solid -cairHydrocyclonetelah didirikan untuk sebagian besar abad ke -20, kinerja pemisahan cair -cair yang memuaskan tidak tiba sampai 1980 -an. Industri minyak lepas pantai memiliki kebutuhan akan peralatan yang kompak, kuat, dan andal untuk menghilangkan minyak kontaminan yang terbagi halus dari air. Kebutuhan ini dipenuhi oleh jenis hidrosiklon yang sangat berbeda, yang tentu saja tidak memiliki bagian yang bergerak.

Setelah menjelaskan kebutuhan ini secara lebih lengkap dan membandingkannya dengan pemisahan siklon padat -cair dalam pemrosesan mineral, keuntungan yang diberikan hidrokiklon atas jenis peralatan yang dipasang sebelumnya untuk memenuhi tugas diberikan.

Kriteria penilaian kinerja pemisahan terdaftar sebelum membahas kinerja dalam hal konstitusi pakan, kontrol operator dan energi yang diperlukan, yaitu produk penurunan tekanan dan aliran.

Lingkungan untuk produksi minyak bumi menetapkan beberapa kendala untuk bahan dan ini termasuk masalah erosi partikulat. Bahan khas yang digunakan disebutkan. Data biaya relatif untuk jenis pabrik pemisahan minyak, baik modal maupun berulang, diuraikan, meskipun sumber jarang. Akhirnya, beberapa petunjuk untuk pengembangan lebih lanjut dijelaskan, karena industri minyak mencari peralatan yang dipasang di dasar laut atau bahkan di bagian bawah lubang sumur.

Pengambilan sampel, kontrol, dan penyeimbangan massa

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., Dalam teknologi pemrosesan mineral Wills (edisi kedelapan), 2016

3.7.1 Penggunaan ukuran partikel

Banyak unit, sepertiHydrocyclonesdan pemisah gravitasi, menghasilkan tingkat pemisahan ukuran dan data ukuran partikel dapat digunakan untuk penyeimbangan massa (Contoh 3.15).

Contoh 3.15 adalah contoh minimalisasi ketidakseimbangan simpul; Ini memberikan, misalnya, nilai awal untuk minimalisasi kuadrat terkecil umum. Pendekatan grafis ini dapat digunakan setiap kali ada data komponen "berlebih"; Dalam Contoh 3.9 itu bisa digunakan.

Contoh 3.15 menggunakan siklon sebagai simpul. Node kedua adalah bah: Ini adalah contoh dari 2 input (umpan segar dan bola milldischarge) dan satu output (umpan siklon). Ini memberikan keseimbangan massa lain (Contoh 3.16).

Dalam Bab 9 kita kembali ke contoh sirkuit penggilingan ini menggunakan data yang disesuaikan untuk menentukan kurva partisi siklon.

Waktu posting: Mei-07-2019