하이드로 사이클론

설명

하이드로 사이클론원통형 섹션에 접선 공급 흡입구가 있고 각 축의 배출구가있는 코노 계통 형태입니다. 원통형 섹션의 배출구를 와류 파인더라고하며 사이클론으로 확장되어 입구에서 직접 단락 흐름을 줄입니다. 원추형 끝에는 두 번째 출구, 스피터가 있습니다. 크기 분리의 경우, 두 아울렛은 일반적으로 대기에 개방되어 있습니다. 하이드로 사이클론은 일반적으로 하단의 스피터와 함께 수직으로 작동되므로 거친 제품을 언더 플로 및 미세한 제품이라고하며 와류 파인더 인 오버플로를 남깁니다. 그림 1은 일반적인의 주요 흐름과 설계 기능을 개략적으로 보여줍니다.하이드로 사이클론: 두 소용돌이, 접선 공급 흡입구 및 축 배출구. 접선 입구의 바로 영역을 제외하고, 사이클론 내의 유체 운동은 방사형 대칭을 갖는다. 아울렛 중 하나 또는 둘 다가 대기에 개방 된 경우, 저압 구역은 내부 소용돌이 내부의 수직 축을 따라 가스 코어를 유발합니다.

작동 원리는 간단합니다. 유체는 현탁 된 입자를 운반하고 사이클론으로 접선으로 들어가고 나선을 아래쪽으로 내리고 자유 소용돌이 흐름에서 원심 분야를 생성합니다. 더 큰 입자는 나선형 운동으로 유체를 통과하는 사이클론의 외부로 이동하고, 액체의 일부로 스파가를 통해 나옵니다. 스피히의 제한 영역으로 인해 외부와 같은 방향으로 회전하지만 위쪽으로 흐르는 내부 와류가 확립되어 소용돌이 찾기를 통해 사이클론을 떠나 대부분의 액체와 더 미세한 입자를 운반합니다. 스파가 용량이 초과되면 공기 코어가 닫히고 스파가 방전은 우산 모양의 스프레이에서 '로프'로 변하고 거친 재료가 오버 플로우로 변합니다.

원통형 섹션의 직경은 분리 될 수있는 입자의 크기에 영향을 미치는 주요 변수이지만, 출구 직경은 달성 된 분리를 변경하기 위해 독립적으로 변경 될 수 있지만. 초기 작업자는 직경 5mm 정도의 작은 사이클론을 실험했지만, 상업용 하이드로 사이클론 직경은 현재 10mm ~ 2.5m이며, 밀도의 입자의 크기는 1.5-300 μm의 2700 kg M -3의 입자에 대한 크기가 증가하여 입자 밀도가 증가함에 따라 감소합니다. 작동 압력 강하는 작은 직경의 경우 10 bar에서 큰 단위의 경우 0.5 bar 범위입니다. 용량을 높이려면 다수의 작은하이드로 사이클론단일 공급 라인에서 매니 폴드 될 수 있습니다.

작동 원리는 간단하지만, 운영의 많은 측면은 여전히 잘 이해되지 않았으며, 산업 운영에 대한 하이드로 사이클론 선택과 예측은 크게 경험적입니다.

분류

Barry A. Wills, James A. Finch Frsc, FCIM, P.Eng., Wills 'Mineral Processing Technology (8 판), 2016

9.4.3 하이드로 사이클론 대 스크린

하이드로 사이클론은 닫힌 분쇄 회로 (<200 µm)에서 미세 입자 크기를 다룰 때 분류를 지배하게되었습니다. 그러나 최근 스크린 기술의 개발 (8 장)은 연삭 회로에서 화면 사용에 대한 관심을 새롭게했습니다. 스크린은 크기를 기준으로 분리되어 있으며 공급 광물의 밀도에 의해 직접 영향을받지 않습니다. 이것은 이점이 될 수 있습니다. 스크린은 또한 우회 분수가 없으며, 예 9.2에서 알 수 있듯이 바이 패스는 상당히 클 수 있습니다 (이 경우 30% 이상). 그림 9.8은 사이클론과 스크린의 분할 곡선 차이의 예를 보여줍니다. 데이터는 페루의 El Brocal 농축기에서 나온 후, 하이드로 사이클론이 연삭 회로에서 Derrick Stack Sizer® (8 장 참조)로 대체 된 후에 평가되었습니다 (Dündar et al., 2014). 사이클론과 비교할 때 기대에 따라 스크린은 더 선명한 분리 (곡선의 기울기가 높음)와 우회가 거의 없었습니다. 화면을 구현 한 후 파손 속도가 높아서 연삭 회로 용량의 증가가보고되었습니다. 이는 바이 패스의 제거로 인한 것이며, 분쇄 millswhich로 다시 전송 된 미세한 재료의 양이 입자 - 입자 - 입자 영향을 방해하는 경향이 있습니다.

그러나 전환은 한 가지 방법이 아닙니다. 최근의 예는 화면에서 사이클론으로 전환하여 밀도가 높은 급여의 추가 크기 감소를 활용하는 것입니다 (Sasseville, 2015).

야금 과정 및 설계

Eoin H. MacDonald, 금 탐사 및 평가 핸드북, 2007

하이드로 사이클론

하이드로 사이클론은 큰 슬러리 볼륨을 저렴하게 사이징하거나 배제하는 데 선호되는 단위이며 바닥 공간이나 헤드 룸을 거의 차지하기 때문입니다. 이들은 균일 한 유량 및 펄프 밀도로 공급 될 때 가장 효과적으로 작동하며 개별적으로 또는 클러스터로 사용하여 필요한 분할에서 원하는 총 용량을 얻습니다. 사이징 기능은 장치를 통해 높은 접선 유속으로 생성 된 원심력에 의존합니다. 들어오는 슬러리에 의해 형성된 1 차 소용돌이는 내부 원뿔 벽 주위에서 나선형으로 하향으로 작용한다. 고체는 원심력에 의해 바깥쪽으로 향하여 펄프가 아래쪽으로 움직일 때 밀도가 증가합니다. 속도의 수직 성분은 원뿔 벽 근처에서 아래쪽으로 그리고 축 근처에서 위쪽으로 작용합니다. 덜 밀집된 원심 분리 된 분리 된 점액 분획은 소용돌이 파인더를 통해 위쪽으로 원뿔의 상단의 개구부를 통과합니다. 두 흐름 사이의 중간 영역 또는 봉투는 수직 속도가 0이며 더 거친 고체가 더 미세한 고체에서 위쪽으로 이동하는 것을 분리시킵니다. 흐름의 대부분은 더 작은 내부 소용돌이 내에서 위쪽으로 지나가고 더 높은 원심력은 더 큰 입자의 더 큰 입자를 바깥쪽으로 던져서 더 미세한 사이징에서보다 효율적인 분리를 제공합니다. 이 입자는 외부 와류로 돌아와 지그 피드에 다시 한 번보고합니다.

전형적인 나선 흐름 패턴 내의 형상 및 작동 조건하이드로 사이클론그림 8.13에 기술되어있다. 작동 변수는 펄프 밀도, 공급 유량, 고체 특성, 사이클론을 통한 공급 입구 압력 및 압력 강하입니다. 사이클론 변수는 공급 입구, 와류 파인더 직경 및 길이 및 스키처 방전 직경의 영역입니다. 드래그 계수의 값은 또한 형상에 의해 영향을받습니다. 입자가 구형에 따라 다를수록 모양이 작고 침전 저항이 커집니다. 임계 응력 구역은 크기가 200mm의 큰 금 입자로 확장 될 수 있으며 분류 프로세스의 신중한 모니터링이 과도한 재활용과 슬라임의 축적을 줄이기 위해 필수적입니다. 역사적으로 150의 회복에주의를 기울이지 않았을 때μM 골드 곡물, 점액 분획에서 금의 이월은 많은 골드 플레이어 작전에서 40-60%까지 기록 된 금 손실에 크게 책임이있는 것으로 보입니다.

그림 8.14 (Warman Selection Chart)는 9-18 미크론에서 33-76 미크론까지 다양한 D50 Sizings에서 분리하기위한 사이클론의 예비 선택입니다. 이 차트는 다른 사이클론 성능의 다른 차트와 마찬가지로 특정 유형의 신중하게 제어되는 피드를 기반으로합니다. 그것은 선택의 첫 번째 안내서로 물에 2,700 kg/m3의 고체 함량을 가정합니다. 더 큰 직경 사이클론은 거친 분리를 생성하는 데 사용되지만 적절한 기능을 위해 높은 공급량이 필요합니다. 높은 공급 부피에서의 미세 분리는 병렬로 작동하는 작은 직경의 사이클론 클러스터가 필요합니다. 근접 크기를위한 최종 DesignParameters는 실험적으로 결정되어야하며, 운영 시작시 작은 조정이 필요할 수 있도록 범위 중간에 사이클론을 선택하는 것이 중요합니다.

CBC (순환 침대) 사이클론은 직경 5mm의 충적 금 사료 물질을 분류하고 지하실로부터 일관되게 높은 지그 피드를 얻는 것으로 주장됩니다. 분리는 대략적으로 발생합니다D밀도의 실리카에 기초한 50/150 미크론 2.65. CBC 사이클론 언더 플로우는 비교적 부드러운 크기 분포 곡선과 미세 폐기물 입자의 거의 완전한 제거로 인해 JIG 분리에 특히 적합하다고 주장된다. 그러나,이 시스템은 비교적 긴 크기 범위 공급 (예 : 미네랄 모래)에서 한 번의 패스로 고급 1 차 중형 광물 농도를 생산한다고 주장되지만, 미세하고 벗겨진 금을 함유 한 충적 공급 물질에는 이러한 성능 수치가 없습니다. 표 8.5 기기 AKW의 기술 데이터하이드로 사이클론30 ~ 100 미크론 사이의 컷오프 포인트의 경우.

표 8.5. AKW 하이드로 사이클론에 대한 기술 데이터

유형 (KRS)	직경 (mm)	압력 강하	용량		컷 포인트 (Microns)
유형 (KRS)	직경 (mm)	압력 강하	슬러리 (m3/hr)	고형물 (t/h max).	컷 포인트 (Microns)
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

철광석 컨퍼런스 및 분류 기술 개발

A. Jankovic, Iron Ore, 2015

8.3.3.1 하이드로 사이클론 분리기

사이클론이라고도하는 하이드로 사이클론은 원심력을 사용하여 크기, 모양 및 비중에 따라 슬러리 파티클의 침전 속도와 별도의 입자를 가속화하는 분류 장치입니다. 미네랄 산업에서 널리 사용되며, 미네랄 가공의 주요 사용은 분류기로서 미세 분리 크기가 매우 효율적으로 입증되었습니다. 폐쇄 회로 연삭 작업에 광범위하게 사용되지만 탈진, 탈지 및 두껍게하는 많은 다른 용도를 발견했습니다.

전형적인 하이드로 사이클론 (그림 8.12A)은 원뿔 모양의 용기로 구성되며, 정점에서 열리거나 지하 플로우는 원통형 섹션으로 결합되어 접선 공급 흡입구가 있습니다. 원통형 섹션의 상단은 축 방향으로 장착 된 오버플로 파이프를 통과하는 플레이트로 닫힙니다. 파이프는 와류 파인더로 알려진 짧고 탈착식 섹션에 의해 사이클론의 본체로 확장되어 공급이 오버 플로우로 직접 분리되는 것을 방지합니다. 이 공급은 접선 진입을 통해 압력으로 도입되며, 이는 펄프에 소용돌이 치는 움직임을 유발합니다. 이것은 사이클론에서 와류를 생성하며, 그림 8.12b와 같이 수직 축을 따라 저압 구역이 있습니다. 에어 코어는 축을 따라 발생하며 일반적으로 정점 개구부를 통해 대기에 연결되지만 부분적으로 저압 영역에서 용액에서 나오는 용해 된 공기에 의해 생성됩니다. 원심력은 입자의 침전 속도를 가속화하여 크기, 모양 및 비중에 따라 입자를 분리합니다. 더 빠른 침전 입자는 사이클론의 벽으로 이동하여 속도가 가장 낮은 곳에서 정점 개구부 (언더 플로)로 이동합니다. 드래그 력의 작용으로 인해, 느린 세트 링 입자는 축을 따라 저압 영역을 향해 이동하고 와류 파인더를 통해 오버 플로우로 위로 운반됩니다.

하이드로 사이클론은 높은 용량과 상대 효율로 인해 연삭 회로에 거의 보편적으로 사용됩니다. 또한 매우 광범위한 입자 크기 (일반적으로 5-500 μm)로 분류 할 수 있으며, 더 작은 직경 단위는 더 미세 분류에 사용됩니다. 그러나, 자철석 분쇄 회로에서 사이클론 적용은 자철석과 폐수 (실리카)의 밀도 차이로 인해 비효율적 인 작동을 유발할 수있다. 자철석의 특정 밀도는 약 5.15이고, 실리카는 특정 밀도는 약 2.7입니다. ~ 안에하이드로 사이클론, 밀집된 미네랄은 가벼운 미네랄보다 더 미세한 크기로 분리됩니다. 따라서, 해방 된 마그네타이트는 사이클론 언더 플로우에 집중되어 있으며, 그 결과 자철광이 과도하게 빛납니다. Napier-Munn et al. (2005)는 보정 된 컷 크기 사이의 관계가 (d50c) 및 입자 밀도는 흐름 조건 및 기타 요인에 따라 다음 형태의 발현을 따릅니다.

d50c∝ρs -ρl -n

어디ρS는 고체 밀도이며ρL은 액체 밀도이며n0.5에서 1.0 사이입니다. 이것은 사이클론 성능에 미네랄 밀도의 영향이 상당히 중요 할 수 있음을 의미합니다. 예를 들어, 경우d마그네타이트의 50C는 25 μm이고, 이후d실리카 입자 50C는 40-65 μm입니다. 그림 8.13은 산업용 볼 밀 마그네타이트 그라인딩 회로의 조사에서 얻은 마그네타이트 (Fe3O4) 및 실리카 (SIO2)에 대한 사이클론 분류 효율 곡선을 보여줍니다. 실리카의 크기 분리는 훨씬 거칠고d29 μm의 Fe3O4의 경우 50C, SiO2의 경우는 68 μm입니다. 이 현상으로 인해, 하이드로 사이클론을 갖는 폐쇄 회로의 마그네타이트 분쇄 공장은 다른 기본 금속 모리 연삭 회로에 비해 효율적이지 않고 용량이 낮다.

고압 공정 기술 : 기본 및 응용

MJ Cocero PhD, Industrial Chemistry Library, 2001

고체-분리 장치

•

하이드로 사이클론

이것은 가장 간단한 유형의 고체 분리기 중 하나입니다. 고효율 분리 장치이며 고온 및 압력에서 고체를 효과적으로 제거하는 데 사용될 수 있습니다. 움직이는 부품이없고 유지 보수가 거의 없기 때문에 경제적입니다.

고체의 분리 효율은 입자 크기와 온도의 강력한 기능입니다. 실리카 및 300 ° C 이상의 온도에서 80%에 가까운 총 분리 효율은 달성 될 수있는 반면, 동일한 온도 범위에서 밀도가 높은 지르콘 입자의 총 분리 효율은 99%보다 큽니다 [29].

하이드로 사이클론 작동의 주요 핸디캡은 일부 염이 사이클론 벽에 부착되는 경향입니다.

•

교차 미세 여과

크로스 플로 필터는 주변 조건 하에서 크로스 플로 여과에서 정상적으로 관찰되는 것과 유사한 방식으로 행동합니다. 전단 상승 증가 및 유체-습도 감소는 여과 액을 증가시킵니다. 교차-마이크로 필 감기는 고체로서 침전 된 염의 분리에 적용되어 입자 분리 효율이 전형적으로 99.9%를 초과한다. GOEMANSet al.[30]은 초 임계수로부터 질산 나트륨 분리를 연구했다. 연구의 조건 하에서, 질산나트륨은 용융 소로 존재했으며 필터를 가로 질러 갈 수있었습니다. 온도가 각각 400 ° C 및 470 ° C에 대해 온도가 40%에서 85% 사이에 증가함에 따라 용해도가 감소하기 때문에 온도에 따라 변하는 분리 효율이 얻어졌다. 이 작업자들은 분리 메커니즘을 분리 된 소금과는 반대로, 분명히 별개의 점도에 기초하여, 초 임계 용액에 대한 필터링 매체의 뚜렷한 투과성의 결과로 설명했다. 따라서, 침전 된 염을 단지 고체로 필터링 할뿐만 아니라 용융 상태에있는 낮은 멜팅 지점 염을 여과하는 것이 가능할 것이다.

운영 문제는 주로 소금에 의한 필터-발사로 인한 것입니다.

종이 : 재활용 및 재활용 재료

Mr Doshi, JM Dyer, 재료 과학 및 재료 공학의 참조 모듈, 2016

3.3 청소

클리너 또는하이드로 사이클론오염 물질과 물의 밀도 차이에 따라 펄프에서 오염 물질을 제거하십시오. 이들 장치는 펄프가 큰 직경 끝에서 접선 적으로 공급되는 원뿔형 또는 원통형 압력 용기로 구성됩니다 (그림 6). 클리너를 통과하는 동안 펄프는 사이클론과 유사한 와류 흐름 패턴을 개발합니다. 흐름은 흡입구 내부를 따라 입구와 정점을 향하거나 지하 흐름 개구부를 향해 중앙 축을 주위로 회전합니다. 원뿔의 직경이 감소함에 따라 회전 유속이 가속화됩니다. 정점 끝 근처에서 작은 직경의 개구부는 대부분의 흐름의 배출을 방지하여 대신 클리너의 코어에서 내부 소용돌이에서 회전합니다. 정점 개구부에서 내부 코어 흐름에서의 흐름은 클리너 중심의 큰 직경 끝에 위치한 소용돌이 찾기를 통해 방전 될 때까지. 원심력으로 인해 클리너의 벽에 집중된 고밀도 물질은 원뿔의 정점에서 배출된다 (Bliss, 1994, 1997).

클리너는 제거되는 오염 물질의 밀도 및 크기에 따라 높고, 중간 또는 저밀도로 분류됩니다. 직경의 15 ~ 50cm (6-20 인치) 범위의 고밀도 클리너는 트램프 금속, 종이 클립 및 스테이플을 제거하는 데 사용되며 일반적으로 펄퍼 바로 다음에 위치합니다. 클리너 직경이 감소함에 따라 작은 크기의 오염 물질 제거의 효율이 증가합니다. 실용적이고 경제적 인 이유로, 75mm (3 인치) 직경 사이클론은 일반적으로 제지 산업에서 사용되는 가장 작은 클리너입니다.

리버스 클리너와 흐름 클리너는 왁스, 폴리스티렌 및 스티키와 같은 저밀도 오염 물질을 제거하도록 설계되었습니다. Reverse Cleeners의 이름은 클리너에 정점에서 수집되므로 오버플로에서 종료됩니다. 통 플로우 클리너에서는 클리너의 동일한 끝에서 종료를 수락하고 거부하며, 그림 7과 같이 클리너의 코어 근처의 중앙 튜브에 의해 거부로부터 분리 된 클리너 벽 근처에 허용됩니다.

하이드로 사이클론의 발달 후 펄프에서 모래를 제거하기 위해 1920 년대와 1930 년대에 사용 된 연속 원심 분리기가 중단되었습니다. 프랑스 Grenoble의 Center Technique Du Papier에서 개발 된 Gyroclean은 1200-1500 rpm에서 회전하는 실린더로 구성됩니다 (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002). 비교적 긴 거주 시간과 높은 원심력의 조합은 저밀도 오염 물질이 중심 소용돌이 배출을 통해 거부되는 클리너의 핵심으로 이동하기에 충분한 시간을 허용합니다.

분리 과학 백과 사전, 2000

개요

비록 고체 - 액체하이드로 사이클론20 세기 대부분 동안 설립되었으며, 만족스러운 액체 - 액체 분리 성능은 1980 년대까지 도착하지 않았습니다. 해양 석유 산업은 물에서 미세하게 분할 된 오염 된 오일을 제거하기 위해 소형적이고 강력하며 신뢰할 수있는 장비가 필요했습니다. 이 요구는 상당히 다른 유형의 하이드로 사이클론에 의해 충족되었으며, 물론 움직이는 부분이 없었습니다.

이를 설명하고 미네랄 가공에서 고체 - 액체 사이클론 분리와 비교 한 후, 의무를 충족시키기 위해 이전에 설치된 장비 유형에 대해 양도 된 장점이 제공됩니다.

분리 성능 평가 기준은 사료 구성, 운영자 제어 및 필요한 에너지, 즉 압력 강하 및 유량의 산물 측면에서 성능을 논의하기 전에 나열됩니다.

석유 생산 환경은 재료에 대한 몇 가지 제약을 설정하며 여기에는 미립자 침식 문제가 포함됩니다. 사용 된 전형적인 재료가 언급되어 있습니다. 자본과 재발 성 석유 분리 플랜트 유형에 대한 상대 비용 데이터는 소스가 드물지만 요약되어 있습니다. 마지막으로, 석유 산업이 해저 또는 웰 보어의 바닥에 설치된 장비를보고 있기 때문에 추가 개발에 대한 일부 포인터가 설명됩니다.

샘플링, 제어 및 질량 밸런싱

Barry A. Wills, James A. Finch Frsc, FCIM, P.Eng., Wills 'Mineral Processing Technology (8 판), 2016

3.7.1 입자 크기 사용

같은 많은 단위하이드로 사이클론중력 분리기, 크기 분리 정도를 생성하고 입자 크기 데이터를 질량 밸런싱에 사용될 수 있습니다 (예 3.15).

예 3.15는 노드 불균형 최소화의 예입니다. 예를 들어 일반화 된 최소 제곱 최소화의 초기 값을 제공합니다. 이 그래픽 접근법은 "초과"구성 요소 데이터가있을 때마다 사용할 수 있습니다. 예 3.9에서는 사용될 수있었습니다.

예 3.15는 사이클론을 노드로 사용합니다. 두 번째 노드는 섬프입니다. 이것은 2 개의 입력 (신선한 피드 및 볼 밀 디스 샤워)과 하나의 출력 (사이클론 피드)의 예입니다. 이것은 또 다른 질량 균형을 제공합니다 (예 3.16).

9 장에서는 조정 된 데이터를 사용 하여이 연삭 회로 예제로 돌아와 사이클론 파티션 곡선을 결정합니다.

후 시간 : 07-2019