Idrocicloni

Idrociclonisono di forma cono-cilindrica, con un ingresso di alimentazione tangenziale nella sezione cilindrica e una presa su ciascun asse. L'uscita nella sezione cilindrica è chiamata Finder Vortex e si estende nel ciclone per ridurre il flusso di cortocircuito direttamente dall'ingresso. All'estremità conica è il secondo uscita, il gusto. Per la separazione delle dimensioni, entrambi i punti vendita sono generalmente aperti all'atmosfera. Gli idrocicloni sono generalmente azionati verticalmente con il gusto all'estremità inferiore, quindi il prodotto grossolana è chiamato underflow e il prodotto fine, lasciando il cercatore di vortice, l'overflow. La Figura 1 mostra schematicamente il flusso principale e le caratteristiche di progettazione di un tipicoidrociclone: i due vortici, l'ingresso di alimentazione tangenziale e le prese assiali. Ad eccezione della regione immediata dell'ingresso tangenziale, il movimento del fluido all'interno del ciclone ha una simmetria radiale. Se uno o entrambi i punti vendita sono aperti all'atmosfera, una zona a bassa pressione provoca un nucleo di gas lungo l'asse verticale, all'interno del vortice interno.

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Figura 1. Caratteristiche principali dell'idrociclone.

Gli idrocicloni sono arrivati ​​a dominare la classificazione quando si tratta di dimensioni di particelle fini nei circuiti di macinazione chiusa (<200 µm). Tuttavia, i recenti sviluppi della tecnologia dello schermo (capitolo 8) hanno rinnovato interesse nell'uso degli schermi nei circuiti di macinazione. Gli schermi si separano sulla base delle dimensioni e non sono direttamente influenzati dalla diffusione della densità nei minerali di alimentazione. Questo può essere un vantaggio. Gli schermi non hanno inoltre una frazione di bypass e, come ha mostrato l'esempio 9.2, il bypass può essere piuttosto grande (oltre il 30% in quel caso). La Figura 9.8 mostra un esempio della differenza nella curva delle partizioni per gli schermi Cyclones e. I dati provengono dal concentratore broco El in Perù con valutazioni prima e dopo gli idrocicloni sono stati sostituiti con uno stack derrick Sizer® (vedi capitolo 8) nel circuito di macinazione (Dündar et al., 2014). Coerentemente con le aspettative, rispetto al ciclone, lo schermo aveva una separazione più nitida (la pendenza della curva è più alta) e poco bypass. Un aumento della capacità del circuito di macinazione è stato riportato a causa di tassi di rottura più elevati dopo l'implementazione dello schermo. Ciò è stato attribuito all'eliminazione del bypass, riducendo la quantità di materiale fine inviato ai mulini di macinazione tende a attutire gli impatti particelle -particelle.

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Figura 9.8. Curve di partizione per cicloni e schermi nel circuito di macinazione al concentratore broce El.

(Adattato da Dündar et al. (2014))

La geometria e le condizioni operative all'interno del modello di flusso a spirale di un tipicoidrociclonesono descritti in Fig. 8.13. Le variabili operative sono la densità della polpa, la portata dell'alimentazione, le caratteristiche dei solidi, la pressione di ingresso dell'alimentazione e la caduta di pressione attraverso il ciclone. Le variabili del ciclone sono area di ingresso di alimentazione, diametro e lunghezza del ricerca di vortice e diametro di scarica del gusto. Il valore del coefficiente di resistenza è anche influenzato dalla forma; Più una particella varia dalla sfericità, il più piccolo è il suo fattore di forma e maggiore è la sua resistenza di assestamento. La zona di sollecitazione critica può estendersi ad alcune particelle d'oro di dimensioni di 200 mm e un attento monitoraggio del processo di classificazione è quindi essenziale per ridurre il riciclaggio eccessivo e l'accumulo risultante di clima. Storicamente, quando fu data poca attenzione al recupero di 150μI cereali d'oro M, il riporto dell'oro nelle frazioni di melma sembra essere stato in gran parte responsabile delle perdite d'oro che sono state registrate fino al 40-60% in molte operazioni di placer d'oro.

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8.13. Geometria normale e condizioni operative di un idrociclone.

La Figura 8.14 (Warman Selection Chart) è una selezione preliminare di cicloni per la separazione a vari sizing D50 da 9-18 micron fino a 33-76 micron. Questo grafico, come con altri tali grafici delle prestazioni del ciclone, si basa su un feed attentamente controllato di un tipo specifico. Presuppone un contenuto di solidi di 2.700 kg/m3 in acqua come prima guida alla selezione. I cicloni di diametro maggiore vengono utilizzati per produrre separazioni grossolane ma richiedono elevati volumi di alimentazione per la corretta funzione. Le separazioni fine a volumi di alimentazione elevati richiedono cluster di cicloni di piccolo diametro che operano in parallelo. I parametri di design finale per il dimensionamento ravvicinato devono essere determinati sperimentalmente ed è importante selezionare un ciclone intorno al centro dell'intervallo in modo da poter effettuare eventuali regolazioni minori che possano essere necessarie all'inizio delle operazioni.

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8.14. Warman Preliminary Selection Chart.

Si afferma che il ciclone CBC (letto circolante) classifica i materiali alluvionali dell'alimentazione in oro fino a 5 mm di diametro e ottengono un mangime per un sottofondo costantemente elevato. La separazione avviene approssimativamenteD50/150 micron basati sulla silice di densità 2.65. Si afferma che il sottofondo del ciclone CBC sia particolarmente suscettibile alla separazione della maschera a causa della sua curva di distribuzione delle dimensioni relativamente liscia e della rimozione quasi completa di particelle di rifiuti fine. Tuttavia, sebbene questo sistema produca un concentrato primario di alto grado di minerali pesanti equanti in un passaggio da un mangime per intervallo di dimensioni relativamente lungo (ad es. Sabbie minerali), non sono disponibili tali figure di prestazione per materiale alluvionale di alimentazione contenente oro fine e traballante. Tabella 8.5Give i dati tecnici per AKWidrocicloniPer punti di interruzione tra 30 e 100 micron.

Un tipico idrociclone (Figura 8.12a) è costituito da una nave a forma di conico, aperto all'apice, o underflow, unito a una sezione cilindrica, che ha un ingresso di alimentazione tangenziale. La parte superiore della sezione cilindrica è chiusa con una piastra attraverso la quale passa un tubo di overflow montato assialmente. Il tubo viene esteso nel corpo del ciclone da una sezione corta e rimovibile nota come Finder Vortex, che impedisce l'abbreviazione di cortocircuiti di alimentazione direttamente nell'overflow. L'alimentazione viene introdotto sotto pressione attraverso l'ingresso tangenziale, che impartisce un movimento vorticoso alla polpa. Ciò genera un vortice nel ciclone, con una zona a bassa pressione lungo l'asse verticale, come mostrato nella Figura 8.12b. Un core d'aria si sviluppa lungo l'asse, normalmente collegato all'atmosfera attraverso l'apertura dell'apice, ma in parte creata dall'aria disciolta che esce dalla soluzione nella zona a bassa pressione. La forza centrifuga accelera la velocità di insediamento delle particelle, separando così le particelle in base alla dimensione, alla forma e alla gravità specifica. Le particelle di insediamento più veloci si spostano sulla parete del ciclone, dove la velocità è più bassa e migrano verso l'apertura dell'apice (underflow). A causa dell'azione della forza di trascinamento, le particelle più lente si muovono verso la zona a bassa pressione lungo l'asse e vengono trasportate verso l'alto attraverso il cercatore di vortice sull'overflow.

 

Figura 8.12. Hydrocyclone (https://www.aeroprobe.com/applications/examples/australian-mining-industry-uses-aeroprobe-equipment-to-study-hydro-cyclone) e batteria idrociclone. Cavex Hydrocicone Overvew Brochure, https://www.weirminerals.com/products_services/cavex.aspx.

Gli idrocicloni sono quasi universalmente utilizzati nei circuiti di macinazione a causa della loro alta capacità e relativa efficienza. Possono anche classificare su una gamma molto ampia di dimensioni di particelle (in genere 5-500 μm), unità di diametro più piccole utilizzate per la classificazione più fine. Tuttavia, l'applicazione del ciclone nei circuiti di macinazione della magnetite può causare un funzionamento inefficiente a causa della differenza di densità tra magnetite e minerali di rifiuti (silice). La magnetite ha una densità specifica di circa 5,15, mentre la silice ha una densità specifica di circa 2,7. Inidrocicloni, minerali densi separati a dimensioni più fini rispetto ai minerali più chiari. Pertanto, la magnetite liberata si sta concentrando nel sottofondo del ciclone, con conseguente sovrappandimento della magnetite. Napier-Munn et al. (2005) hanno osservato che la relazione tra la dimensione del taglio corretta (d50c) e la densità delle particelle segue un'espressione della seguente forma a seconda delle condizioni di flusso e di altri fattori:

Doveρs è la densità dei solidi,ρL è la densità liquida enè tra 0,5 e 1,0. Ciò significa che l'effetto della densità minerale sulle prestazioni del ciclone può essere abbastanza significativo. Ad esempio, se ild50c della magnetite è di 25 μm, quindi ild50c di particelle di silice saranno 40–65 μm. La Figura 8.13 mostra le curve di efficienza della classificazione del ciclone per la magnetite (Fe3O4) e la silice (SIO2) ottenute dal rilevamento di un circuito di macinazione della magnetite a sfera industriale. La separazione delle dimensioni per la silice è molto più grossolana, con ad50c per Fe3o4 di 29 μm, mentre quello per SIO2 è di 68 μm. A causa di questo fenomeno, i mulini a magnetite in circuiti chiusi con idrocicloni sono meno efficienti e hanno una capacità inferiore rispetto ad altri circuiti di macinazione di Metalore di base.

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Figura 8.13. Efficienza del ciclone per la magnetite Fe3O4 e Silica SIO2 - Survey industriale.

Detergenti oidrocicloniRimuovere i contaminanti dalla polpa in base alla differenza di densità tra il contaminante e l'acqua. Questi dispositivi sono costituiti da vasi di pressione conica o cilindrica-conica in cui la polpa viene alimentata tangenzialmente all'estremità di grande diametro (Figura 6). Durante il passaggio attraverso il detergente la polpa sviluppa un modello di flusso di vortice, simile a quello di un ciclone. Il flusso ruota attorno all'asse centrale mentre passa dall'ingresso e verso l'apice, o l'apertura del flusso, lungo l'interno della parete più pulita. La velocità di flusso di rotazione accelera quando il diametro del cono diminuisce. Vicino all'estremità dell'apice l'apertura del piccolo diametro impedisce la scarica della maggior parte del flusso che ruota invece in un vortice interno nel nucleo del detergente. Il flusso sul nucleo interno fluttua dall'apertura dell'apice fino a quando non si scarica attraverso il Finder Vortex, situato all'estremità di grande diametro al centro del detergente. Il materiale di densità più elevata, essendo stato concentrato sulla parete del detergente dovuto alla forza centrifuga, viene dimesso all'apice del cono (Bliss, 1994, 1997).

 

Figura 6. Parti di un idrociclone, principali modelli di flusso e tendenze di separazione.

I detergenti inversi e i detergenti per flusso di attraverso sono progettati per rimuovere i contaminanti a bassa densità come cera, polistirolo e stickies. I detergenti inversi sono così chiamati perché il flusso accetta viene raccolto all'apice più detergente mentre gli rifiuti escono all'overflow. Nel detergente per il flusso di attraverso, accetta e rifiuta l'uscita alla stessa estremità del detergente, con accettazioni vicino alla parete più pulita separata dai rifiuti da una provetta centrale vicino al nucleo del detergente, come mostrato nella Figura 7.

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Figura 7. Schemi di un detergente per il flusso attraverso.