液体サイクロン

液体サイクロン形状は円錐形で、円筒部分への接線方向の供給入口と各軸に出口を備えています。円筒部分の出口はボルテックスファインダーと呼ばれ、入口から直接流れる短絡流を減らすためにサイクロン内まで伸びています。円錐形の端には 2 番目の出口であるスピゴットがあります。サイズを分離するため、通常は両方の出口が大気に開放されています。液体サイクロンは一般に、スピゴットが下端にある垂直方向に操作されるため、粗い生成物はアンダーフローと呼ばれ、細かい生成物は渦ファインダー、つまりオーバーフローを残します。図 1 は、典型的なシステムの主なフローと設計機能を概略的に示しています。液体サイクロン: 2 つの渦、接線方向の供給入口と軸方向の出口。接線方向の入口の直近の領域を除いて、サイクロン内の流体の動きは放射状の対称性を持っています。出口の一方または両方が大気に開放されている場合、低圧ゾーンによって内部渦の内側に垂直軸に沿ってガスコアが発生します。

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図 1. 液体サイクロンの主な特徴。

閉粉砕回路内で微粒子サイズ (<200 µm) を処理する場合、液体サイクロンが分類の主流となっています。しかし、最近のスクリーン技術の発展 (第 8 章) により、研削回路でのスクリーンの使用に再び関心が集まっています。スクリーンはサイズに基づいて分離され、飼料ミネラルの密度分布には直接影響されません。これは利点になる可能性があります。スクリーンにはバイパス部分もありません。例 9.2 で示したように、バイパスが非常に大きくなる可能性があります (この場合は 30% 以上)。図 9.8 にサイクロンサンドスクリーンの分配曲線の違いの例を示します。データはペルーの El Brocal 濃縮装置からのもので、粉砕回路内で液体サイクロンを Derrick Stack Sizer® (第 8 章を参照) に交換する前と後の評価が含まれています (Dündar et al., 2014)。予想どおり、サイクロンと比較して、スクリーンの分離がよりシャープで (曲線の傾きがより高く)、バイパスがほとんどありませんでした。スクリーン導入後の破損率の増加により、研削回路の容量が増加したと報告されています。これはバイパスが廃止され、粉砕機に送り返される微粉の量が減り、粒子間の衝撃が緩和される傾向にあるためと考えられます。

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図9.8。 El Brocal 濃縮装置の粉砕回路におけるサイクロンとスクリーンの分配曲線。

(Dündar et al. (2014) から改変)

典型的なスパイラルフローパターン内の形状と動作条件液体サイクロン図 8.13 で説明します。操作変数は、パルプ密度、供給流量、固体特性、供給入口圧力、およびサイクロンによる圧力降下です。サイクロンの変数は、供給入口の面積、渦ファインダーの直径と長さ、スピゴットの排出直径です。抗力係数の値は形状にも影響されます。粒子の球形度が大きく異なるほど、その形状係数は小さくなり、沈降抵抗は大きくなります。臨界応力ゾーンは、サイズが 200 mm に達する一部の金粒子にまで及ぶ可能性があるため、過剰なリサイクルとその結果生じるスライムの蓄積を減らすには、分級プロセスを注意深く監視することが不可欠です。歴史的に見て、150 人の回復にはほとんど注目が払われていませんでした。μm 個の金粒子では、スライム画分中の金のキャリーオーバーが、多くの金砂金作業で 40 ～ 60% もの高さと記録された金の損失の主な原因であると考えられます。

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8.13。液体サイクロンの通常の形状と動作条件。

図 8.14 (ウォーマン選択チャート) は、9 ～ 18 ミクロンから最大 33 ～ 76 ミクロンまでのさまざまな D50 サイズで分離するためのサイクロンの予備選択です。このチャートは、サイクロンのパフォーマンスに関する他の同様のチャートと同様に、特定の種類の慎重に制御されたフィードに基づいています。選択の最初のガイドとして、水中の固形分含有量を 2,700 kg/m3 と想定しています。より大きな直径のサイクロンは粗い分離を生成するために使用されますが、適切に機能するには大量の供給量が必要です。高い供給量での微細な分離には、並行して動作する小径サイクロンのクラスターが必要です。適切なサイジングのための最終的な設計パラメータは実験的に決定する必要があり、操作の開始時に必要な微調整を行えるように、範囲の中央付近のサイクロンを選択することが重要です。

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8.14。ウォーマン予備選抜表。

CBC (循環床) サイクロンは、直径 5 mm までの漂砂金フィード材料を分類し、アンダーフローから一貫して高いジグフィードを得ることができると主張されています。分離は約D密度 2.65 のシリカをベースにした 50/150 ミクロン。 CBC サイクロン アンダーフローは、比較的滑らかなサイズ分布曲線と微細な廃棄粒子をほぼ完全に除去するため、ジグの分離に特に適していると言われています。しかし、このシステムは、比較的長いサイズ範囲の原料（鉱物砂など）からワンパスで等量の重鉱物の高品位一次濃縮物を生成すると主張されていますが、微細で薄片状の金を含む砂岩原料についてはそのような性能数値は得られていません。 。表 8.5 に AKW の技術データを示します。液体サイクロン30 ～ 100 ミクロンのカットオフ ポイントに対応。

典型的な液体サイクロン (図 8.12a) は、接線方向の供給入口を備えた円筒形セクションに接続された、頂点またはアンダーフローが開いた円錐形の容器で構成されています。円筒形セクションの上部は、軸方向に取り付けられたオーバーフロー パイプを通過するプレートで閉じられています。パイプは、渦ファインダーとして知られる短い取り外し可能なセクションによってサイクロンの本体内に延長されており、供給物がオーバーフローに直接流れる短絡を防ぎます。原料は圧力下で接線方向の入口から導入され、パルプに旋回運動を与えます。これにより、図 8.12b に示すように、垂直軸に沿って低圧ゾーンを持つサイクロン内に渦が生成されます。空芯は軸に沿って発達し、通常は頂点の開口部を通じて大気に接続されていますが、部分的には低圧ゾーンの溶液から出てくる溶解空気によって生成されます。遠心力により粒子の沈降速度が加速され、サイズ、形状、比重に応じて粒子が分離されます。より速く沈降する粒子は、速度が最も低いサイクロンの壁に移動し、頂点開口部 (アンダーフロー) に移動します。抗力の作用により、沈降の遅い粒子は軸に沿って低圧のゾーンに向かって移動し、渦ファインダーを通ってオーバーフローまで上方に運ばれます。

 

図8.12。ハイドロサイクロン (https://www.aeroprobe.com/applications/examples/australian-mining-industry-uses-aeroprobe-equipment-to-study-hydr-cyclone) とハイドロサイクロン バッテリー。 Cavex ハイドロサイクロンの概要パンフレット、https://www.weirminerals.com/products_services/cavex.aspx。

液体サイクロンは、その大容量と相対的な効率のため、粉砕回路でほぼ広く使用されています。また、非常に広範囲の粒子サイズ (通常 5 ～ 500 μm) にわたって分類することもでき、より細かい分類にはより小さな直径の単位が使用されます。ただし、マグネタイト粉砕回路にサイクロンを適用すると、マグネタイトと廃鉱物 (シリカ) の密度差により非効率な動作が発生する可能性があります。マグネタイトの比密度は約 5.15 ですが、シリカの比密度は約 2.7 です。で液体サイクロン、密度の高いミネラルは、軽いミネラルよりも細かいカットサイズで分離されます。したがって、遊離したマグネタイトはサイクロンのアンダーフローに集中し、その結果、マグネタイトが過剰に粉砕されます。ネイピアマンら。 (2005) は、修正されたカット サイズ (d50c)、粒子密度は、流れの条件やその他の要因に応じて次の形式の式に従います。

どこρs は固体密度、ρl は液体の密度であり、nは 0.5 から 1.0 の間です。これは、鉱物密度がサイクロンのパフォーマンスに与える影響が非常に大きくなる可能性があることを意味します。たとえば、dマグネタイトの 50c は 25 μm です。d50c のシリカ粒子は 40 ～ 65 μm になります。図 8.13 は、工業用ボールミルマグネタイト粉砕回路の調査から得られたマグネタイト (Fe3O4) とシリカ (SiO2) のサイクロン分級効率曲線を示しています。シリカのサイズ分離ははるかに粗く、d29 μm の Fe3O4 の場合は 50c、SiO2 の場合は 68 μm です。この現象により、液体サイクロンを備えた閉回路のマグネタイト粉砕機は、他のベースメタル粉砕回路に比べて効率が低く、処理能力も低くなります。

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図8.13。マグネタイト Fe3O4 およびシリカ SiO2 のサイクロン効率 - 業界調査。

クリーナーとか液体サイクロン汚染物質と水の密度差に基づいてパルプから汚染物質を除去します。これらの装置は、パルプが大径端で接線方向に供給される円錐形または円筒円錐形の圧力容器で構成されています (図 6)。クリーナーを通過する際、パルプはサイクロンと同様の渦流パターンを形成します。流れは、入口から遠ざかり、クリーナー壁の内側に沿って頂点またはアンダーフロー開口部に向かって通過するときに、中心軸の周りを回転します。円錐の直径が小さくなると、回転流速が加速します。頂端付近では、小径の開口部により流れの大部分の放出が妨げられ、代わりにクリーナーの中心部の内部渦の中で回転します。内部コアの流れは、クリーナーの中心の大径端にある渦ファインダーを通って排出されるまで、頂点開口部から流れ去ります。遠心力によりクリーナーの壁に集中した高密度の物質は、円錐の頂点から排出されます (Bliss、1994、1997)。

 

図 6. 液体サイクロンの部品、主な流れパターンおよび分離傾向。

リバース クリーナーとスルーフロー クリーナーは、ワックス、ポリスチレン、粘着性の物質などの低密度汚染物質を除去するように設計されています。リバース クリーナーは、受け入れストリームがクリーナーの頂点で収集され、拒否ストリームがオーバーフローで終了するため、このように名付けられました。スルーフロー クリーナーでは、図 7 に示すように、受入れと拒否の出口がクリーナーの同じ端にあり、クリーナーの壁近くの受入れは、クリーナーのコア近くの中央チューブによって拒否から分離されています。

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図 7. スルーフロー クリーナーの概略図。