Hidrosiklon

Keterangan

Hidrosiklonberbentuk kerucut-silinder, dengan saluran masuk umpan tangensial ke bagian silinder dan saluran keluar di setiap sumbu. Saluran keluar di bagian silinder disebut pencari pusaran dan memanjang ke dalam siklon untuk mengurangi aliran hubung singkat langsung dari saluran masuk. Di ujung kerucut terdapat saluran keluar kedua, spigot. Untuk pemisahan ukuran, kedua saluran keluar umumnya terbuka ke atmosfer. Hidrosiklon umumnya dioperasikan secara vertikal dengan spigot di ujung bawah, oleh karena itu produk kasar disebut aliran bawah dan produk halus, yang meninggalkan pencari pusaran, disebut luapan. Gambar 1 secara skematis menunjukkan aliran utama dan fitur desain darihidrosiklon: dua pusaran, saluran masuk umpan tangensial dan saluran keluar aksial. Kecuali untuk wilayah langsung saluran masuk tangensial, gerakan fluida di dalam siklon memiliki simetri radial. Jika salah satu atau kedua saluran keluar terbuka ke atmosfer, zona tekanan rendah menyebabkan inti gas di sepanjang sumbu vertikal, di dalam pusaran bagian dalam.

Prinsip pengoperasiannya sederhana: cairan yang membawa partikel tersuspensi memasuki siklon secara tangensial, berputar 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 cairan. Karena area keran yang terbatas, pusaran bagian dalam, berputar ke arah yang sama dengan pusaran bagian luar tetapi mengalir ke atas, terbentuk dan meninggalkan siklon melalui pencari pusaran, membawa sebagian besar cairan dan partikel yang lebih halus bersamanya. Jika kapasitas keran terlampaui, inti udara ditutup dan pelepasan keran berubah dari semprotan berbentuk payung menjadi 'tali' dan hilangnya material kasar ke luapan.

Diameter bagian silinder merupakan variabel utama yang memengaruhi ukuran partikel yang dapat dipisahkan, meskipun diameter saluran keluar dapat diubah secara independen untuk mengubah pemisahan yang dicapai. Sementara pekerja awal bereksperimen dengan siklon sekecil diameter 5 mm, diameter hidrosiklon komersial saat ini berkisar antara 10 mm hingga 2,5 m, dengan ukuran pemisah untuk partikel dengan kepadatan 2700 kg m−3 sebesar 1,5–300 μm, yang menurun seiring dengan peningkatan kepadatan partikel. Penurunan tekanan operasi berkisar antara 10 bar untuk diameter kecil hingga 0,5 bar untuk unit besar. Untuk meningkatkan kapasitas, beberapa siklon kecilhidrosiklondapat dimanifold dari satu saluran umpan tunggal.

Meskipun prinsip operasinya sederhana, banyak aspek operasinya masih kurang dipahami, dan pemilihan serta prediksi hidrosiklon untuk operasi industri sebagian besar bersifat empiris.

Klasifikasi

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., dalam Teknologi Pemrosesan Mineral Wills (Edisi Kedelapan), 2016

9.4.3 Hidrosiklon Versus Layar

Hidrosiklon mendominasi klasifikasi saat menangani ukuran partikel halus dalam sirkuit penggilingan tertutup (<200 µm). Namun, perkembangan terkini dalam teknologi saringan (Bab 8) telah memperbarui minat dalam penggunaan saringan dalam sirkuit penggilingan. Saringan terpisah berdasarkan ukuran dan tidak secara langsung dipengaruhi oleh penyebaran kepadatan dalam mineral umpan. Ini bisa menjadi keuntungan. Saringan juga tidak memiliki fraksi bypass, dan seperti yang ditunjukkan Contoh 9.2, bypass bisa sangat besar (lebih dari 30% dalam kasus tersebut). Gambar 9.8 menunjukkan contoh perbedaan kurva partisi untuk siklon dan saringan. Data tersebut berasal dari konsentrator El Brocal di Peru dengan evaluasi sebelum dan sesudah hidrosiklon diganti dengan Derrick Stack Sizer® (lihat Bab 8) di sirkuit penggilingan (Dündar et al., 2014). Sesuai dengan harapan, dibandingkan dengan siklon, saringan memiliki pemisahan yang lebih tajam (kemiringan kurva lebih tinggi) dan sedikit bypass. Peningkatan kapasitas sirkuit penggilingan dilaporkan karena tingkat kerusakan yang lebih tinggi setelah penerapan saringan. Hal ini disebabkan oleh penghapusan bypass, yang mengurangi jumlah material halus yang dikirim kembali ke pabrik penggilingan yang cenderung meredam benturan partikel-partikel.

Pergantian bukanlah satu arah: contoh terbaru adalah peralihan dari layar ke siklon, untuk memanfaatkan pengurangan ukuran tambahan dari mineral berbayar yang lebih padat (Sasseville, 2015).

Proses dan desain metalurgi

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

Hidrosiklon

Hidrosiklon merupakan unit pilihan untuk mengukur atau menghilangkan lumpur dalam volume bubur yang besar dengan biaya murah dan karena unit ini hanya menempati sedikit ruang lantai atau ruang kepala. Unit ini beroperasi paling efektif saat diumpankan pada laju aliran dan kepadatan pulp yang merata dan digunakan secara individual atau dalam kelompok untuk memperoleh total kapasitas yang diinginkan pada pemisahan yang diperlukan. Kemampuan mengukur bergantung pada gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh kecepatan aliran tangensial yang tinggi melalui unit. Pusaran utama yang dibentuk oleh bubur yang masuk bekerja secara spiral ke bawah di sekitar dinding kerucut bagian dalam. Padatan terlempar keluar oleh gaya sentrifugal sehingga saat pulp bergerak ke bawah, kepadatannya meningkat. Komponen vertikal kecepatan bekerja ke bawah di dekat dinding kerucut dan ke atas di dekat sumbu. Fraksi lumpur yang dipisahkan secara sentrifugal yang kurang padat dipaksa ke atas melalui pencari pusaran untuk keluar melalui bukaan di ujung atas kerucut. Zona atau selubung antara kedua aliran memiliki kecepatan vertikal nol dan memisahkan padatan yang lebih kasar yang bergerak ke bawah dari padatan yang lebih halus yang bergerak ke atas. Sebagian besar aliran mengalir ke atas dalam pusaran bagian dalam yang lebih kecil dan gaya sentrifugal yang lebih tinggi melemparkan partikel yang lebih besar dan lebih halus ke luar sehingga menghasilkan pemisahan yang lebih efisien dalam ukuran yang lebih halus. Partikel-partikel ini kembali ke pusaran bagian luar dan kembali lagi ke umpan jig.

Geometri dan kondisi operasi dalam pola aliran spiral yang khashidrosiklondijelaskan dalam Gambar 8.13. Variabel operasional adalah kepadatan pulp, laju aliran umpan, karakteristik padatan, tekanan saluran masuk umpan dan penurunan tekanan melalui siklon. Variabel siklon adalah luas saluran masuk umpan, diameter dan panjang pencari pusaran, dan diameter pembuangan spigot. Nilai koefisien hambatan juga dipengaruhi oleh bentuk; semakin banyak partikel bervariasi dari kebulatan maka semakin kecil faktor bentuknya dan semakin besar resistensi pengendapannya. Zona tegangan kritis dapat meluas ke beberapa partikel emas berukuran sebesar 200 mm dan pemantauan yang cermat terhadap proses klasifikasi sangat penting untuk mengurangi daur ulang yang berlebihan dan penumpukan lendir yang dihasilkan. Secara historis, ketika sedikit perhatian diberikan pada pemulihan 150μbutiran emas, terbawanya emas dalam fraksi lendir tampaknya merupakan penyebab utama hilangnya emas yang tercatat setinggi 40–60% dalam banyak operasi penempatan emas.

Gambar 8.14 (Bagan Pemilihan Warman) adalah pemilihan awal siklon untuk pemisahan pada berbagai ukuran D50 dari 9–18 mikron hingga 33–76 mikron. Bagan ini, seperti bagan kinerja siklon lainnya, didasarkan pada umpan yang dikontrol secara cermat dari jenis tertentu. Bagan ini mengasumsikan kandungan padatan 2.700 kg/m3 dalam air sebagai panduan pertama untuk pemilihan. Siklon dengan diameter yang lebih besar digunakan untuk menghasilkan pemisahan kasar tetapi memerlukan volume umpan yang tinggi agar berfungsi dengan baik. Pemisahan halus pada volume umpan yang tinggi memerlukan kelompok siklon berdiameter kecil yang beroperasi secara paralel. Parameter desain akhir untuk pengukuran yang dekat harus ditentukan secara eksperimental, dan penting untuk memilih siklon di sekitar tengah rentang sehingga penyesuaian kecil yang mungkin diperlukan dapat dilakukan pada awal operasi.

Siklon CBC (circulating bed) diklaim dapat mengklasifikasikan bahan umpan emas aluvial hingga diameter 5 mm dan memperoleh umpan jig yang tinggi secara konsisten dari aliran bawah. Pemisahan berlangsung pada sekitarD50/150 mikron berdasarkan silika dengan kepadatan 2,65. Aliran bawah siklon CBC diklaim sangat sesuai untuk pemisahan jig karena kurva distribusi ukurannya yang relatif halus dan penghilangan partikel limbah halus yang hampir tuntas. Namun, meskipun sistem ini diklaim menghasilkan konsentrat primer bermutu tinggi dari mineral berat yang setara dalam satu lintasan dari umpan dengan rentang ukuran yang relatif panjang (misalnya pasir mineral), tidak ada angka kinerja seperti itu yang tersedia untuk bahan umpan aluvial yang mengandung emas halus dan serpihan. Tabel 8.5 memberikan data teknis untuk AKWhidrosiklonuntuk titik pemotongan antara 30 dan 100 mikron.

Tabel 8.5. Data teknis untuk hidrosiklon AKW

Tipe (KRS)	Diameternya (mm)	Penurunan tekanan	Kapasitas		Titik potong (mikron)
Tipe (KRS)	Diameternya (mm)	Penurunan tekanan	Bubur (m3/jam)	Padatan (t/h maks).	Titik potong (mikron)
tahun 2118	100	1–2,5	9.27	5	30–50
tahun 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 teknologi penggilingan dan klasifikasi bijih besi

A. Jankovic, dalam Bijih Besi, 2015

8.3.3.1 Pemisah hidrosiklon

Hidrosiklon, yang juga disebut siklon, adalah alat pengklasifikasi yang memanfaatkan gaya sentrifugal untuk mempercepat laju pengendapan partikel bubur dan memisahkan partikel menurut ukuran, bentuk, dan berat jenis. Alat ini banyak digunakan dalam industri mineral, dengan penggunaan utamanya dalam pemrosesan mineral sebagai pengklasifikasi, yang telah terbukti sangat efisien pada ukuran pemisahan yang halus. Alat ini banyak digunakan dalam operasi penggilingan sirkuit tertutup tetapi telah menemukan banyak kegunaan lain, seperti penghilangan kapur, penghilangan kerikil, dan pengentalan.

Hidrosiklon yang umum (Gambar 8.12a) terdiri dari bejana berbentuk kerucut, terbuka di puncaknya, atau aliran bawah, yang disambungkan ke bagian silinder, yang memiliki saluran masuk umpan tangensial. Bagian atas bagian silinder ditutup dengan pelat yang dilalui pipa luapan yang dipasang secara aksial. Pipa tersebut diperpanjang ke dalam badan siklon oleh bagian pendek yang dapat dilepas yang dikenal sebagai pencari pusaran, yang mencegah hubungan arus pendek umpan langsung ke luapan. Umpan dimasukkan di bawah tekanan melalui saluran masuk tangensial, yang memberikan gerakan berputar ke pulp. Hal ini menghasilkan pusaran di dalam siklon, dengan zona bertekanan rendah di sepanjang sumbu vertikal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.12b. Inti udara terbentuk di sepanjang sumbu, biasanya terhubung ke atmosfer melalui bukaan puncak, tetapi sebagian dibuat oleh udara terlarut yang keluar dari larutan di zona bertekanan rendah. Gaya sentrifugal mempercepat laju pengendapan partikel, sehingga memisahkan partikel menurut ukuran, bentuk, dan berat jenis. Partikel yang mengendap lebih cepat bergerak ke dinding siklon, tempat kecepatannya paling rendah, dan bermigrasi ke bukaan puncak (underflow). Karena aksi gaya hambat, partikel yang mengendap lebih lambat bergerak menuju zona bertekanan rendah di sepanjang sumbu dan dibawa ke atas melalui pencari pusaran ke overflow.

Hidrosiklon hampir secara universal digunakan dalam rangkaian penggilingan karena kapasitasnya yang tinggi dan efisiensinya yang relatif. Hidrosiklon juga dapat mengklasifikasikan berbagai ukuran partikel (biasanya 5–500 μm), unit dengan diameter yang lebih kecil digunakan untuk klasifikasi yang lebih halus. Namun, aplikasi siklon dalam rangkaian penggilingan magnetit dapat menyebabkan operasi yang tidak efisien karena perbedaan densitas antara magnetit dan mineral limbah (silika). Magnetit memiliki densitas spesifik sekitar 5,15, sedangkan silika memiliki densitas spesifik sekitar 2,7.hidrosiklon, mineral padat terpisah pada ukuran potongan yang lebih halus daripada mineral yang lebih ringan. Oleh karena itu, magnetit yang terbebas terkonsentrasi di aliran bawah siklon, dengan konsekuensi penggilingan magnetit yang berlebihan. Napier-Munn et al. (2005) mencatat bahwa hubungan antara ukuran potongan yang dikoreksi (d50c) dan kerapatan partikel mengikuti ekspresi bentuk berikut tergantung pada kondisi aliran dan faktor lainnya:

d50c∝ρs−ρl−n

Di manaρs adalah kepadatan padatan,ρl adalah densitas cairan, dannadalah antara 0,5 dan 1,0. Ini berarti bahwa pengaruh kepadatan mineral pada kinerja siklon bisa sangat signifikan. Misalnya, jikad50c dari magnetit adalah 25 μm, makad50c partikel silika akan berukuran 40–65 μm. Gambar 8.13 menunjukkan kurva efisiensi klasifikasi siklon untuk magnetit (Fe3O4) dan silika (SiO2) yang diperoleh dari survei sirkuit penggilingan magnetit ball mill industri. Pemisahan ukuran untuk silika jauh lebih kasar, dengand50c untuk Fe3O4 sebesar 29 μm, sedangkan untuk SiO2 sebesar 68 μm. Karena fenomena ini, penggilingan magnetit dalam sirkuit tertutup dengan hidrosiklon kurang efisien dan memiliki kapasitas lebih rendah dibandingkan dengan sirkuit penggilingan bijih logam dasar lainnya.

Teknologi Proses Tekanan Tinggi: Dasar-dasar dan Aplikasi

MJ Cocero PhD, di Perpustakaan Kimia Industri, 2001

Alat pemisah padatan

•

Hidrosiklon

Ini adalah salah satu jenis pemisah padatan yang paling sederhana. Ini adalah alat pemisah dengan efisiensi tinggi dan dapat digunakan untuk memisahkan padatan secara efektif pada suhu dan tekanan tinggi. Alat ini ekonomis karena tidak memiliki bagian yang bergerak dan memerlukan sedikit perawatan.

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

Kendala utama pengoperasian hidrosiklon adalah kecenderungan beberapa garam untuk melekat pada dinding siklon.

•

Mikrofiltrasi silang

Filter aliran silang berperilaku dengan cara yang mirip dengan yang biasanya diamati dalam filtrasi aliran silang dalam kondisi sekitar: peningkatan laju geser dan penurunan viskositas fluida menghasilkan peningkatan jumlah filtrat. Mikrofiltrasi silang telah diterapkan pada pemisahan garam yang diendapkan sebagai padatan, menghasilkan efisiensi pemisahan partikel yang biasanya melebihi 99,9%. Goemansdan lain-lain.[30] mempelajari pemisahan natrium nitrat dari air superkritis. Dalam kondisi penelitian, natrium nitrat hadir sebagai garam cair dan mampu melewati filter. Efisiensi pemisahan diperoleh yang bervariasi dengan suhu, karena kelarutan menurun saat suhu meningkat, berkisar antara 40% dan 85%, untuk 400 °C dan 470 °C, masing-masing. Para pekerja ini menjelaskan mekanisme pemisahan sebagai konsekuensi dari permeabilitas yang berbeda dari media penyaringan terhadap larutan superkritis, dibandingkan dengan garam cair, berdasarkan viskositas mereka yang jelas berbeda. Oleh karena itu, akan mungkin untuk tidak hanya menyaring garam yang diendapkan hanya sebagai padatan tetapi juga untuk menyaring garam dengan titik leleh rendah yang berada dalam keadaan cair.

Masalah pengoperasian terutama disebabkan oleh korosi filter akibat garam.

Kertas: Daur Ulang dan Bahan Daur Ulang

MR Doshi, JM Dyer, dalam Modul Referensi dalam Ilmu Material dan Teknik Material, 2016

3.3 Pembersihan

Pembersih atauhidrosiklonmenghilangkan kontaminan dari pulp berdasarkan perbedaan kepadatan antara kontaminan dan air. Perangkat ini terdiri dari bejana bertekanan berbentuk kerucut atau silinder-kerucut tempat pulp dimasukkan secara tangensial pada ujung diameter besar (Gambar 6). Selama melewati pembersih, pulp mengembangkan pola aliran pusaran, mirip dengan siklon. Aliran berputar di sekitar sumbu pusat saat melewati saluran masuk dan menuju puncak, atau bukaan aliran bawah, di sepanjang bagian dalam dinding pembersih. Kecepatan aliran rotasi bertambah cepat saat diameter kerucut berkurang. Di dekat ujung puncak, bukaan diameter kecil mencegah pembuangan sebagian besar aliran yang malah berputar dalam pusaran bagian dalam di inti pembersih. Aliran di inti bagian dalam mengalir menjauh dari bukaan puncak hingga dibuang melalui pencari pusaran, yang terletak di ujung diameter besar di tengah pembersih. Material dengan kepadatan lebih tinggi, yang telah terkonsentrasi di dinding pembersih karena gaya sentrifugal, dibuang di puncak kerucut (Bliss, 1994, 1997).

Pembersih diklasifikasikan sebagai pembersih dengan kepadatan tinggi, sedang, atau rendah, tergantung pada kepadatan dan ukuran kontaminan yang dihilangkan. Pembersih dengan kepadatan tinggi, dengan diameter berkisar antara 15 hingga 50 cm (6–20 in) digunakan untuk menghilangkan logam sisa, klip kertas, dan staples dan biasanya ditempatkan tepat setelah pulper. Saat diameter pembersih mengecil, efisiensinya dalam menghilangkan kontaminan berukuran kecil meningkat. Untuk alasan praktis dan ekonomis, siklon berdiameter 75 mm (3 in) umumnya merupakan pembersih terkecil yang digunakan dalam industri kertas.

Pembersih terbalik dan pembersih aliran tembus dirancang untuk menghilangkan kontaminan dengan kepadatan rendah seperti lilin, polistirena, dan bahan lengket. Pembersih terbalik dinamakan demikian karena aliran yang diterima dikumpulkan di puncak pembersih sementara bahan buangan keluar di luapan. Pada pembersih aliran tembus, bahan buangan dan bahan buangan keluar di ujung pembersih yang sama, dengan bahan buangan di dekat dinding pembersih dipisahkan dari bahan buangan oleh tabung pusat di dekat inti pembersih, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.

Sentrifus kontinyu yang digunakan pada tahun 1920-an dan 1930-an untuk menghilangkan pasir dari pulp dihentikan setelah pengembangan hidrosiklon. Gyroclean, yang dikembangkan di Centre 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 yang tinggi memungkinkan kontaminan dengan kepadatan rendah memiliki waktu yang cukup untuk bermigrasi ke inti pembersih tempat kontaminan tersebut dibuang melalui pelepasan pusaran pusat.

MT Thew, dalam Ensiklopedia Ilmu Pemisahan, 2000

Ringkasan

Meskipun zat padat-cairhidrosiklontelah ditetapkan selama sebagian besar abad ke-20, kinerja pemisahan cairan-cairan yang memuaskan baru muncul pada tahun 1980-an. Industri minyak lepas pantai membutuhkan peralatan yang ringkas, kuat, dan andal untuk menghilangkan kontaminan minyak yang terbagi halus dari air. Kebutuhan ini dipenuhi oleh jenis hidrosiklon yang jauh 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, diberikan keuntungan yang diberikan hidrosiklon dibandingkan jenis peralatan yang dipasang sebelumnya untuk memenuhi tugas tersebut.

Kriteria penilaian kinerja pemisahan dicantumkan sebelum membahas kinerja dalam hal konstitusi umpan, kendali operator, dan energi yang dibutuhkan, yaitu hasil kali penurunan tekanan dan laju aliran.

Lingkungan untuk produksi minyak bumi menetapkan beberapa kendala untuk material dan ini termasuk masalah erosi partikulat. Material yang umum digunakan disebutkan. Data biaya relatif untuk jenis pabrik pemisahan minyak, baik yang modal maupun yang berulang, diuraikan, meskipun sumbernya terbatas. Akhirnya, beberapa petunjuk untuk pengembangan lebih lanjut dijelaskan, karena industri minyak mencari peralatan yang dipasang di dasar laut atau bahkan di dasar sumur bor.

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

Contoh 3.15 adalah contoh minimisasi ketidakseimbangan simpul; contoh ini menyediakan, misalnya, nilai awal untuk minimisasi kuadrat terkecil umum. Pendekatan grafis ini dapat digunakan setiap kali terdapat data komponen "berlebih"; dalam Contoh 3.9 pendekatan ini dapat digunakan.

Contoh 3.15 menggunakan siklon sebagai simpul. Simpul kedua adalah bak penampung: ini adalah contoh 2 masukan (umpan segar dan pembuangan ball mill) dan satu keluaran (umpan siklon). Ini memberikan keseimbangan massa lainnya (Contoh 3.16).

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

Waktu posting: 07-Mei-2019