하이드로사이클론

하이드로사이클론원통형 부분에 접선 방향의 공급 입구가 있고 각 축에 출구가 있는 원추형 원통형입니다. 원통형 단면의 출구는 와류 파인더라고 불리며 입구에서 직접 단락 흐름을 줄이기 위해 사이클론으로 확장됩니다. 원뿔형 끝에는 두 번째 배출구인 마개가 있습니다. 크기 분리를 위해 두 배출구는 일반적으로 대기에 개방됩니다. 하이드로사이클론은 일반적으로 하단에 마개를 두고 수직으로 작동하므로 거친 생성물을 언더플로우라고 하고 미세한 생성물을 와류 측정기를 남기고 오버플로우라고 합니다. 그림 1은 일반적인 흐름의 주요 흐름과 설계 특징을 개략적으로 보여줍니다.하이드로사이클론: 두 개의 와류, 접선 공급 입구 및 축 출구. 접선 입구의 인접 영역을 제외하고 사이클론 내의 유체 운동은 방사형 대칭을 갖습니다. 배출구 중 하나 또는 둘 다 대기에 열려 있는 경우 저압 구역으로 인해 내부 소용돌이 내부의 수직 축을 따라 가스 코어가 생성됩니다.

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그림 1. 하이드로사이클론의 주요 특징.

폐쇄형 연삭 회로(<200 µm)에서 미세 입자 크기를 처리할 때 하이드로사이클론이 분류를 지배하게 되었습니다. 그러나 최근 스크린 기술의 발전(8장)으로 인해 연삭 회로에 스크린을 사용하는 것에 대한 관심이 다시 높아졌습니다. 스크린은 크기에 따라 분리되며 사료 미네랄의 밀도 확산에 직접적인 영향을 받지 않습니다. 이는 장점이 될 수 있습니다. 또한 스크린에는 바이패스 비율이 없으며 예 9.2에서 볼 수 있듯이 바이패스는 상당히 클 수 있습니다(이 경우 30% 이상). 그림 9.8은 사이클론과 스크린의 분배 곡선 차이의 예를 보여줍니다. 데이터는 연삭 회로(Dündar et al., 2014)에서 하이드로사이클론을 Derrick Stack Sizer®(8장 참조)로 교체하기 전후의 평가를 통해 페루의 El Brocal 농축기에서 가져온 것입니다. 예상대로 사이클론에 비해 스크린의 분리가 더 뚜렷하고(곡선의 기울기가 더 높음) 바이패스가 거의 없었습니다. 스크린 구현 후 파손율이 높아져 연삭 회로 용량이 증가한 것으로 보고되었습니다. 이는 바이패스를 제거하여 입자 간 충격을 완화하는 경향이 있는 분쇄기로 다시 보내지는 미세한 재료의 양을 줄인 데 기인합니다.

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그림 9.8. El Brocal 농축기의 분쇄 회로에 있는 사이클론 및 스크린의 분할 곡선.

(Dündar et al.(2014)에서 채택)

일반적인 나선형 흐름 패턴 내의 기하학적 구조와 작동 조건하이드로사이클론그림 8.13에 설명되어 있습니다. 운영 변수는 펄프 밀도, 공급 유량, 고형물 특성, 공급 입구 압력 및 사이클론을 통한 압력 강하입니다. 사이클론 변수는 공급 입구 면적, 와류 측정기 직경 및 길이, 마개 배출 직경입니다. 항력 계수의 값은 모양의 영향도 받습니다. 입자의 구형도가 다양할수록 형상 인자는 작아지고 정착 저항은 커집니다. 임계 응력 영역은 크기가 200mm에 달하는 일부 금 입자까지 확장될 수 있으므로 과도한 재활용과 그에 따른 점액 축적을 줄이기 위해서는 분류 과정을 주의 깊게 모니터링하는 것이 필수적입니다. 역사적으로 150의 회복에 거의 관심이 없었을 때μm 금 알갱이, 점액 부분에 있는 금의 이월은 많은 금 사금 작업에서 40~60%까지 높은 것으로 기록된 금 손실의 큰 원인인 것으로 보입니다.

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8.13. 하이드로사이클론의 일반적인 기하학과 작동 조건.

그림 8.14(Warman 선택 차트)는 9~18미크론에서 최대 33~76미크론까지 다양한 D50 크기로 분리하기 위한 사이클론의 예비 선택입니다. 다른 사이클론 성능 차트와 마찬가지로 이 차트는 신중하게 제어되는 특정 유형의 피드를 기반으로 합니다. 선택의 첫 번째 기준으로 물 속의 고형분 함량이 2,700kg/m3라고 가정합니다. 더 큰 직경의 사이클론은 거친 분리를 생성하는 데 사용되지만 적절한 기능을 위해서는 높은 공급량이 필요합니다. 높은 공급량에서 정밀하게 분리하려면 병렬로 작동하는 작은 직경의 사이클론 클러스터가 필요합니다. 정밀한 크기 조정을 위한 최종 설계 매개변수는 실험적으로 결정되어야 하며, 필요할 수 있는 사소한 조정이 작업 시작 시 이루어질 수 있도록 범위 중간 부근에서 사이클론을 선택하는 것이 중요합니다.

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8.14. 워만 예비선발표.

CBC(순환층) 사이클론은 최대 직경 5mm의 충적 금 공급 재료를 분류하고 언더플로우에서 지속적으로 높은 지그 공급을 얻는다고 주장됩니다. 분리는 대략적으로 이루어집니다.D밀도 2.65의 실리카를 기준으로 50/150미크론입니다. CBC 사이클론 언더플로우는 상대적으로 부드러운 크기 분포 곡선과 미세한 폐기물 입자를 거의 완벽하게 제거하기 때문에 지그 분리가 특히 용이하다고 주장됩니다. 그러나 이 시스템은 상대적으로 긴 크기 범위의 공급물(예: 광물 모래)로부터 한 번의 통과로 동일한 양의 중광물의 고급 1차 농축물을 생산한다고 주장하지만 미세한 금과 얇은 금을 포함하는 충적 공급 물질에 대해서는 그러한 성능 수치를 사용할 수 없습니다. . 표 8.5는 AKW의 기술 데이터를 제공합니다.하이드로사이클론30~100미크론 사이의 컷오프 지점용.

일반적인 하이드로사이클론(그림 8.12a)은 정점이 개방된 원뿔 모양의 용기 또는 접선 공급 입구가 있는 원통형 부분에 연결된 언더플로우로 구성됩니다. 원통형 섹션의 상단은 축 방향으로 장착된 오버플로 파이프를 통과하는 플레이트로 닫혀 있습니다. 파이프는 와류 파인더(vortex finder)로 알려진 짧고 제거 가능한 섹션에 의해 사이클론 본체 안으로 연장되어 공급물이 오버플로로 직접 단락되는 것을 방지합니다. 공급물은 펄프에 소용돌이 운동을 전달하는 접선 입구를 통해 압력을 받아 도입됩니다. 이는 그림 8.12b에 표시된 것처럼 수직 축을 따라 저압 영역이 있는 사이클론에 소용돌이를 생성합니다. 공기 코어는 축을 따라 발달하며 일반적으로 정점 개구부를 통해 대기와 연결되지만 부분적으로는 저압 영역의 용액에서 나오는 용해된 공기에 의해 생성됩니다. 원심력은 입자의 침강 속도를 가속화시켜 입자를 크기, 모양, 비중에 따라 분리합니다. 더 빠르게 침전되는 입자는 속도가 가장 낮은 사이클론의 벽으로 이동하고 정점 개구부(언더플로우)로 이동합니다. 항력의 작용으로 인해 느리게 침전되는 입자는 축을 따라 낮은 압력 영역을 향해 이동하고 와류 측정기를 통해 오버플로로 위쪽으로 운반됩니다.

 

그림 8.12. 하이드로사이클론(https://www.aeroprobe.com/applications/examples/australian-mining-industry-uses-aeroprobe-equipment-to-study-hydro-cyclone) 및 하이드로사이클론 배터리. Cavex 하이드로사이클론 개요 브로셔, https://www.weirminerals.com/products_services/cavex.aspx.

하이드로사이클론은 높은 용량과 상대적 효율성으로 인해 연삭 회로에서 거의 보편적으로 사용됩니다. 또한 매우 넓은 범위의 입자 크기(일반적으로 5~500μm)를 분류할 수 있으며 더 미세한 분류에는 더 작은 직경 단위가 사용됩니다. 그러나 자철석 연삭 회로에 사이클론을 적용하면 자철석과 폐광물(실리카)의 밀도 차이로 인해 비효율적인 작동이 발생할 수 있습니다. 자철석의 비중은 약 5.15인 반면, 실리카의 비중은 약 2.7입니다. ~ 안에하이드로사이클론, 밀도가 높은 광물은 가벼운 광물보다 미세한 절단 크기로 분리됩니다. 따라서, 유리된 자철석은 사이클론 언더플로우에 집중되고 결과적으로 자철석이 과도하게 분쇄됩니다. 네이피어-문(Napier-Munn) 외. (2005)은 수정된 절단 크기(d50c) 입자 밀도는 유동 조건 및 기타 요인에 따라 다음과 같은 형태로 표현됩니다.

어디ρs는 고체 밀도이고,ρl은 액체 밀도이고,n0.5에서 1.0 사이이다. 이는 광물 밀도가 사이클론 성능에 미치는 영향이 상당히 클 수 있음을 의미합니다. 예를 들어,d자철석의 50c는 25μm이고,d50c의 실리카 입자는 40-65μm입니다. 그림 8.13은 산업용 볼밀 자철석 연삭 회로 조사에서 얻은 자철광(Fe3O4) 및 실리카(SiO2)에 대한 사이클론 분류 효율 곡선을 보여줍니다. 실리카의 크기 분리는 훨씬 더 거칠습니다.dFe3O4의 경우 29μm, SiO2의 경우 68μm입니다. 이러한 현상으로 인해 하이드로사이클론이 있는 폐쇄 회로의 자철석 분쇄기는 다른 기본 금속 분쇄 회로에 비해 효율이 낮고 용량도 낮습니다.

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그림 8.13. 자철석 Fe3O4 및 실리카 SiO2에 대한 사이클론 효율 - 산업 조사.

청소부 또는하이드로사이클론오염물질과 물의 밀도차를 바탕으로 펄프의 오염물질을 제거합니다. 이 장치는 펄프가 직경이 큰 끝 부분에서 접선 방향으로 공급되는 원추형 또는 원통형-원추형 압력 용기로 구성됩니다(그림 6). 세척기를 통과하는 동안 펄프는 사이클론과 유사한 소용돌이 흐름 패턴을 형성합니다. 흐름은 입구에서 멀어지고 청소기 벽 내부를 따라 정점 또는 언더플로 개구부를 향하여 중심 축을 중심으로 회전합니다. 원뿔의 직경이 감소함에 따라 회전 유속이 가속화됩니다. 정점 끝 근처의 작은 직경의 개구부는 대부분의 흐름이 배출되는 것을 방지하며 대신 청소기 코어의 내부 소용돌이에서 회전합니다. 내부 코어의 흐름은 정점 개구부에서 흘러나와 청소기 중앙의 큰 직경 끝에 위치한 와류 측정기를 통해 배출됩니다. 원심력에 의해 세척기의 벽면에 집중된 밀도가 높은 물질은 원뿔의 정점으로 배출된다(Bliss, 1994, 1997).

 

그림 6. 하이드로사이클론의 부품, 주요 흐름 패턴 및 분리 추세.

리버스 클리너와 스루플로우 클리너는 왁스, 폴리스티렌, 끈적끈적한 물질과 같은 저밀도 오염물질을 제거하도록 설계되었습니다. 역방향 클리너는 허용 스트림이 클리너 정점에서 수집되고 거부 스트림은 오버플로에서 종료되기 때문에 그렇게 명명되었습니다. 스루플로우 클리너에서 수용 및 리젝트 출구는 클리너의 동일한 끝 부분에 있으며, 그림 7과 같이 클리너 코어 근처의 중앙 튜브에 의해 리젝트와 분리된 클리너 벽 근처의 수용이 있습니다.

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그림 7. 스루플로우 클리너의 회로도.