Hidrosiklon

Keterangan

Hidrosiklonberbentuk kono-silinder, dengan saluran masuk umpan tangensial ke bagian silinder dan saluran keluar pada setiap sumbu. Saluran keluar pada bagian silinder disebut pencari pusaran dan meluas ke siklon untuk mengurangi aliran hubung singkat langsung dari saluran masuk. Di ujung yang berbentuk kerucut terdapat saluran keluar kedua, yaitu keran. Untuk pemisahan ukuran, kedua gerai umumnya terbuka dengan suasana. Hidrosiklon umumnya dioperasikan secara vertikal dengan keran di ujung bawah, sehingga produk kasar disebut aliran bawah dan produk halus, meninggalkan pencari pusaran, disebut luapan. Gambar 1 secara skematis menunjukkan aliran utama dan fitur desain yang khashidrosiklon: dua vortisitas, saluran masuk umpan tangensial dan saluran keluar aksial. Kecuali di daerah sekitar saluran masuk tangensial, gerakan fluida di dalam siklon mempunyai simetri radial. Jika salah satu atau kedua saluran keluar terbuka ke atmosfer, zona bertekanan rendah menyebabkan inti gas sepanjang sumbu vertikal, di dalam pusaran bagian dalam.

Prinsip operasinya sederhana: fluida, membawa partikel tersuspensi, memasuki siklon secara tangensial, berputar ke bawah dan menghasilkan medan sentrifugal dalam aliran pusaran bebas. Partikel yang lebih besar bergerak melalui fluida ke luar siklon dalam gerakan spiral, dan keluar melalui keran dengan sebagian kecil dari cairan. Karena keterbatasan area keran, 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 halus bersamanya. Jika kapasitas spigot terlampaui, inti udara akan tertutup dan debit spigot berubah dari semprotan berbentuk payung menjadi 'tali' dan hilangnya material kasar menjadi luapan.

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

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

Klasifikasi

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

9.4.3 Hidrosiklon Versus Layar

Hidrosiklon mendominasi klasifikasi ketika berhadapan dengan ukuran partikel halus di sirkuit penggilingan tertutup (<200 µm). Namun, perkembangan terkini dalam teknologi layar (Bab 8) telah memperbaharui minat dalam menggunakan layar pada sirkuit penggilingan. Saringan dipisahkan berdasarkan ukuran dan tidak secara langsung dipengaruhi oleh penyebaran kepadatan mineral umpan. Ini bisa menjadi sebuah keuntungan. Layar juga tidak memiliki pecahan bypass, dan seperti yang ditunjukkan Contoh 9.2, bypass bisa berukuran cukup besar (dalam hal ini lebih dari 30%). Gambar 9.8 menunjukkan contoh perbedaan kurva partisi untuk siklon dan layar. Data 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). Konsisten dengan ekspektasi, dibandingkan dengan siklon, layar memiliki pemisahan yang lebih tajam (kemiringan kurva lebih tinggi) dan sedikit jalan pintas. Peningkatan kapasitas sirkuit penggilingan dilaporkan karena tingkat kerusakan yang lebih tinggi setelah penerapan penyaringan. Hal ini disebabkan oleh penghapusan jalan pintas, yang mengurangi jumlah material halus yang dikirim kembali ke pabrik penggilingan yang cenderung meredam dampak partikel-partikel.

Namun, peralihan bukanlah satu cara: contoh terbaru adalah peralihan dari layar ke siklon, untuk mengambil keuntungan dari pengurangan ukuran tambahan dari pembayaran mineral yang lebih padat (Sasseville, 2015).

Proses dan desain metalurgi

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

Hidrosiklon

Hidrosiklon merupakan unit yang disukai untuk mengukur atau menghilangkan volume lumpur dalam jumlah besar dengan harga murah dan karena hanya menempati ruang lantai atau ruang kepala yang sangat sedikit. Mereka beroperasi paling efektif ketika diumpankan pada laju aliran dan kepadatan pulp yang merata dan digunakan secara individu atau dalam kelompok untuk mendapatkan kapasitas total yang diinginkan pada pemisahan yang diperlukan. Kemampuan pengukuran bergantung pada gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh kecepatan aliran tangensial tinggi melalui unit. Pusaran primer yang dibentuk oleh bubur yang masuk bekerja secara spiral ke bawah mengelilingi dinding kerucut bagian dalam. Padatan terlempar ke luar karena gaya sentrifugal sehingga seiring dengan bergeraknya pulp ke bawah, densitasnya meningkat. Komponen vertikal kecepatan bekerja ke bawah di dekat dinding kerucut dan ke atas di dekat sumbu. Fraksi slime yang kurang padat dan dipisahkan secara sentrifugal dipaksa ke atas melalui pencari pusaran untuk keluar melalui lubang di ujung atas kerucut. Zona perantara atau selubung antara dua aliran mempunyai kecepatan vertikal nol dan memisahkan padatan kasar yang bergerak ke bawah dari padatan halus yang bergerak ke atas. Sebagian besar aliran mengalir ke atas dalam pusaran dalam yang lebih kecil dan gaya sentrifugal yang lebih tinggi melemparkan partikel-partikel halus yang lebih besar ke luar sehingga memberikan pemisahan yang lebih efisien dalam ukuran yang lebih halus. Partikel-partikel ini kembali ke pusaran luar dan melaporkan sekali lagi ke jig feed.

Geometri dan kondisi pengoperasian dalam pola aliran spiral yang khashidrosiklondijelaskan pada Gambar 8.13. Variabel operasionalnya 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 pelepasan keran. Nilai koefisien drag juga dipengaruhi oleh bentuk; semakin besar variasi suatu partikel dari kebulatannya, semakin kecil faktor bentuknya dan semakin besar ketahanan pengendapannya. Zona tekanan kritis dapat meluas ke beberapa partikel emas berukuran hingga 200 mm dan pemantauan yang cermat terhadap proses klasifikasi sangat penting untuk mengurangi daur ulang yang berlebihan dan penumpukan slime. Secara historis, ketika sedikit perhatian diberikan pada pemulihan 150μDalam butiran emas, sisa emas dalam pecahan slime tampaknya bertanggung jawab atas kehilangan emas yang tercatat mencapai 40–60% di banyak operasi penempatan emas.

Gambar 8.14 (Bagan Seleksi Warman) merupakan seleksi 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 jenis umpan tertentu yang dikontrol dengan cermat. Asumsi ini mengasumsikan kandungan padatan sebesar 2.700 kg/m3 dalam air sebagai panduan pertama dalam seleksi. Siklon berdiameter lebih besar digunakan untuk menghasilkan pemisahan kasar tetapi memerlukan volume umpan yang tinggi agar dapat berfungsi dengan baik. Pemisahan halus pada volume umpan tinggi memerlukan kelompok siklon berdiameter kecil yang beroperasi secara paralel. Parameter desain akhir untuk pengukuran jarak dekat harus ditentukan secara eksperimental, dan penting untuk memilih siklon di sekitar pertengahan kisaran sehingga penyesuaian kecil apa pun yang mungkin diperlukan dapat dilakukan pada awal pengoperasian.

Siklon CBC (circulated bed) diklaim dapat mengklasifikasikan material umpan emas aluvial hingga diameter 5 mm dan memperoleh umpan jig tinggi secara konsisten dari aliran bawah. Pemisahan terjadi sekitar pukulD50/150 mikron berdasarkan silika dengan kepadatan 2,65. Aliran bawah siklon CBC diklaim sangat dapat menerima pemisahan jig karena kurva distribusi ukurannya yang relatif mulus dan penghilangan partikel limbah halus yang hampir sempurna. Namun, meskipun sistem ini diklaim menghasilkan konsentrat primer bermutu tinggi yang terdiri dari mineral-mineral berat dalam jumlah yang sama dalam sekali 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 bersisik. . Tabel 8.5 memberikan data teknis untuk AKWhidrosiklonuntuk titik potong antara 30 dan 100 mikron.

Tabel 8.5. Data teknis hidrosiklon AKW

Tipe (KRS)	Diameter (mm)	Penurunan tekanan	Kapasitas		Titik potong (mikron)
Tipe (KRS)	Diameter (mm)	Penurunan tekanan	Bubur (m3/jam)	Padat (t/h maks).	Titik potong (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 teknologi kominusi dan klasifikasi bijih besi

A. Jankovic, dalam Bijih Besi, 2015

8.3.3.1 Pemisah hidrosiklon

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

Hidrosiklon tipikal (Gambar 8.12a) terdiri dari bejana berbentuk kerucut, terbuka pada puncaknya, atau aliran bawah, dihubungkan ke bagian silinder, yang mempunyai saluran masuk umpan tangensial. Bagian atas bagian silinder ditutup dengan pelat yang dilalui pipa pelimpah yang dipasang secara aksial. Pipa tersebut diperluas ke badan siklon melalui 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 dalam siklon, dengan zona tekanan rendah sepanjang sumbu vertikal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.12b. Inti udara berkembang di sepanjang sumbu, biasanya terhubung ke atmosfer melalui bukaan puncak, tetapi sebagian diciptakan 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 berpindah ke dinding siklon, yang kecepatannya paling rendah, dan bermigrasi ke bukaan puncak (aliran bawah). Karena aksi gaya tarik, partikel yang mengendap lebih lambat bergerak menuju zona bertekanan rendah sepanjang sumbu dan terbawa ke atas melalui pencari pusaran menuju luapan.

Hidrosiklon hampir secara universal digunakan dalam sirkuit penggilingan karena kapasitasnya yang tinggi dan efisiensinya yang relatif. Mereka juga dapat mengklasifikasikan rentang ukuran partikel yang sangat luas (biasanya 5–500 μm), unit diameter yang lebih kecil digunakan untuk klasifikasi yang lebih halus. Namun penerapan siklon pada sirkuit penggilingan magnetit dapat menyebabkan pengoperasian yang tidak efisien karena perbedaan densitas antara magnetit dan mineral limbah (silika). Magnetit memiliki kepadatan spesifik sekitar 5,15, sedangkan silika memiliki kepadatan spesifik sekitar 2,7. Di dalamhidrosiklon, mineral padat terpisah pada ukuran potongan yang lebih halus dibandingkan mineral ringan. Oleh karena itu, magnetit yang dibebaskan terkonsentrasi di aliran bawah siklon, yang mengakibatkan magnetit mengalami penggilingan berlebihan. Napier-Munn dkk. (2005) mencatat bahwa hubungan antara ukuran potongan yang dikoreksi (d50c) dan kepadatan partikel mengikuti ekspresi bentuk berikut tergantung pada kondisi aliran dan faktor lainnya:

d50c∝ρs−ρl−n

Di manaρs adalah kepadatan padatan,ρl adalah massa jenis cairan, dannadalah antara 0,5 dan 1,0. Artinya pengaruh kepadatan mineral terhadap kinerja siklon bisa sangat signifikan. Misalnya, jikad50c 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 silika jauh lebih kasar, dengan ad50c untuk Fe3O4 sebesar 29 μm, sedangkan untuk SiO2 sebesar 68 μm. Karena fenomena ini, pabrik penggilingan magnetit dalam sirkuit tertutup dengan hidrosiklon kurang efisien dan memiliki kapasitas lebih rendah dibandingkan dengan sirkuit penggilingan logam dasar lainnya.

Teknologi Proses Tekanan Tinggi: Dasar-dasar dan Aplikasi

MJ Cocero PhD, di Perpustakaan Kimia Industri, 2001

Perangkat pemisahan padatan

•

Hidrosiklon

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

Efisiensi pemisahan 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 menempel pada dinding siklon.

•

Mikrofiltrasi silang

Filter aliran silang berperilaku serupa dengan yang biasanya diamati pada filtrasi aliran silang dalam kondisi sekitar: peningkatan laju geser dan penurunan 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%. Goemansdkk.[30] mempelajari pemisahan natrium nitrat dari air superkritis. Dalam kondisi penelitian, natrium nitrat hadir sebagai garam cair dan mampu melewati filter. Efisiensi pemisahan diperoleh bervariasi menurut suhu, karena kelarutan menurun seiring dengan peningkatan suhu, berkisar antara 40% dan 85%, masing-masing untuk 400 °C dan 470 °C. Para pekerja ini menjelaskan mekanisme pemisahan sebagai konsekuensi dari perbedaan permeabilitas media penyaringan terhadap larutan superkritis, dibandingkan dengan garam cair, berdasarkan pada viskositasnya yang jelas berbeda. Oleh karena itu, dimungkinkan tidak hanya untuk 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 pada filter oleh garam.

Kertas: Daur Ulang dan Bahan Daur Ulang

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

3.3 Pembersihan

Pembersih atauhidrosiklonmenghilangkan kontaminan dari pulp berdasarkan perbedaan kepadatan antara kontaminan dan air. Peralatan ini terdiri dari bejana bertekanan berbentuk kerucut atau silinder-kerucut dimana pulp diumpankan secara tangensial pada ujung berdiameter besar (Gambar 6). Selama melewati pembersih, pulp mengembangkan pola aliran pusaran, mirip dengan siklon. Aliran berputar mengelilingi sumbu tengah ketika mengalir menjauhi saluran masuk dan menuju puncak, atau bukaan aliran bawah, di sepanjang bagian dalam dinding pembersih. Kecepatan aliran rotasi meningkat seiring dengan mengecilnya diameter kerucut. Di dekat ujung puncak, bukaan berdiameter kecil mencegah keluarnya sebagian besar aliran yang malah berputar dalam pusaran bagian dalam pada inti pembersih. Aliran pada inti bagian dalam mengalir menjauh dari bukaan puncak hingga mengalir melalui pencari pusaran, yang terletak di ujung berdiameter besar di tengah pembersih. Bahan dengan kepadatan lebih tinggi, yang terkonsentrasi pada dinding pembersih karena gaya sentrifugal, dibuang pada puncak kerucut (Bliss, 1994, 1997).

Pembersih diklasifikasikan menjadi kepadatan tinggi, sedang, atau rendah tergantung pada kepadatan dan ukuran kontaminan yang dihilangkan. Pembersih berkepadatan tinggi, dengan diameter berkisar antara 15 hingga 50 cm (6–20 inci) digunakan untuk menghilangkan logam bekas, klip kertas, dan staples dan biasanya ditempatkan tepat setelah pulper. Ketika diameter pembersih berkurang, 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 dirancang untuk menghilangkan kontaminan dengan kepadatan rendah seperti lilin, polistiren, dan perekat. Pembersih terbalik dinamakan demikian karena aliran penerimaan dikumpulkan pada puncak pembersih sedangkan aliran penolakan keluar pada luapan. Dalam pembersih aliran tembus, pintu keluar penerimaan dan penolakan berada di ujung pembersih yang sama, dengan penerimaan di dekat dinding pembersih dipisahkan dari penolakan oleh tabung pusat di dekat inti pembersih, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.

Mesin sentrifugal berkelanjutan yang digunakan pada tahun 1920an dan 1930an untuk menghilangkan pasir dari pulp dihentikan setelah pengembangan hidrosiklon. Gyroclean, yang dikembangkan di Centre Technique du Papier, Grenoble, Perancis, 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 memberikan waktu yang cukup bagi kontaminan dengan kepadatan rendah untuk bermigrasi ke inti pembersih di mana kontaminan tersebut dibuang melalui pelepasan pusaran tengah.

MT Thew, dalam Ensiklopedia Ilmu Pemisahan, 2000

Ringkasan

Padahal padat-cairhidrosiklontelah ditetapkan hampir sepanjang abad ke-20, kinerja pemisahan cair-cair yang memuaskan baru tercapai pada tahun 1980-an. Industri minyak lepas pantai memerlukan peralatan yang ringkas, 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 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 produk dari penurunan tekanan dan laju aliran.

Lingkungan produksi minyak bumi menimbulkan beberapa kendala pada material dan hal ini termasuk masalah erosi partikulat. Bahan-bahan khas yang digunakan disebutkan. Data biaya relatif untuk jenis pabrik pemisahan minyak, baik modal maupun rutin, diuraikan, meskipun sumbernya sedikit. Terakhir, beberapa petunjuk untuk pengembangan lebih lanjut juga dijelaskan, karena industri minyak mengandalkan peralatan yang dipasang di dasar laut atau bahkan di dasar lubang sumur.

Pengambilan Sampel, Kontrol, dan Penyeimbangan Massal

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., dalam Teknologi Pengolahan 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 minimalisasi ketidakseimbangan node; ini memberikan, misalnya, nilai awal untuk minimalisasi kuadrat terkecil yang digeneralisasi. Pendekatan grafis ini dapat digunakan bilamana terdapat “kelebihan” komponen data; dalam Contoh 3.9 ini bisa saja digunakan.

Contoh 3.15 menggunakan siklon sebagai simpulnya. Node kedua adalah sump: ini adalah contoh dari 2 input (umpan segar dan pelepasan ball mill) dan satu output (umpan siklon). Hal ini menghasilkan keseimbangan massa yang lain (Contoh 3.16).

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

Waktu posting: 07 Mei 2019