Hidrociklonai

Aprašymas

Hidrociklonaiyra cono-cilindrinės formos, su liestinės tiekimo įleidimo angomis į cilindrinę sekciją ir išleidimo angą kiekvienoje ašyje. Cilindrinės dalies lizdas yra vadinamas sūkuriniu ieškikliu ir tęsiasi į cikloną, kad sumažintų trumpojo jungimo srautą tiesiai iš įleidimo angos. Kūno gale yra antrasis lizdas, „Spigot“. Dydžio atskyrimui abi išėjimai paprastai yra atviri atmosferai. Hidrociklonai paprastai veikia vertikaliai, naudojant „Spigot“ apatiniame gale, todėl šiurkščiavilnių produktas vadinamas perpildymu ir smulkiu produktu, paliekant sūkurio ieškiklį, perpildymą. 1 paveiksle schematiškai parodytas tipinių srautų ir projektavimo ypatybėsHidrociklonas: du sūkuriai, tangentinio tiekimo įleidimo angos ir ašinės išleidimo angos. Išskyrus tiesioginį tangentinio įleidimo angos regioną, skysčio judėjimas ciklone turi radialinę simetriją. Jei viena ar abi išėjimai yra atviri atmosferai, žemo slėgio zona sukelia dujų šerdį išilgai vertikalios ašies, vidinio sūkurio viduje.

Veiklos principas yra paprastas: skystis, nešantis suspenduotas daleles, patenka į cikloną tangentiniu būdu, spiralės žemyn ir sukuria išcentrinį lauką laisvame sūkuriniame sraute. Didesnės dalelės per skystį juda per ciklono išorę spiraliniu judesiu ir išeina per smaigalį su skysčio dalimi. Dėl ribojančio smeigtuko ploto, vidinis sūkurys, besisukantis ta pačia kryptimi kaip ir išorinis sūkurys, bet teka aukštyn, yra nustatytas ir palieka cikloną per sūkurio ieškiklį, nešdamas didžiąją dalį skysčio ir smulkesnių dalelių. Jei spigotpos talpa viršija, oro šerdis uždaroma, o spigot išmetimas keičiasi iš skėčio formos purškalo į „virvę“ ir prarandama šiurkščiavilnių medžiaga perpildymui.

Cilindrinės sekcijos skersmuo yra pagrindinis kintamasis, turintis įtakos dalelių dydžiui, kurį galima atskirti, nors išleidimo angos skersmenį galima pakeisti savarankiškai, kad pakeistumėte pasiektą atskyrimą. Nors ankstyvieji darbuotojai eksperimentavo su 5 mm skersmens ciklonais, komerciniai hidrociklono skersmenys šiuo metu svyruoja nuo 10 mm iki 2,5 m, o tankio dalelių dalelės skiriasi 2700 kg m - 3 1,5–300 μm dydžio, mažėjant padidėjus dalelių tankiui. Darbinio slėgio kritimas svyruoja nuo 10 barų mažo skersmens iki 0,5 baro dideliems įrenginiams. Norėdami padidinti talpą, kelis mažasHidrociklonaiGali būti iš vienos tiekimo linijos.

Nors veikimo principas yra paprastas, daugelis jų veikimo aspektų vis dar yra menkai suprantami, o hidrociklono pasirinkimas ir pramoninės veiklos prognozė iš esmės yra empiriniai.

Klasifikacija

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.ENG., „Wills“ mineralų perdirbimo technologija (aštuntasis leidimas), 2016 m.

9.4.3 Hidrociklonai, palyginti su ekranais

Hidrociklonai dominuoja klasifikacijoje, kai susiduria su smulkiais dalelių dydžiais uždarose šlifavimo grandinėse (<200 µm). Tačiau naujausi ekrano technologijos pokyčiai (8 skyrius) atnaujino susidomėjimą naudoti ekranus šlifavimo grandinėse. Ekranai yra atskirti pagal dydį ir neturi tiesioginės įtakos tankio, plintančio pašarų mineraluose, tankis. Tai gali būti pranašumas. Ekranai taip pat neturi apėjimo frakcijos, ir, kaip parodė 9.2 pavyzdys, aplinkkelis gali būti gana didelis (tokiu atveju daugiau nei 30%). 9.8 pav. Duomenys yra iš „El Brocal“ koncentratoriaus Peru su vertinimais prieš ir po hidrociklonų buvo pakeistos „Derrick Stack Sizer®“ (žr. 8 skyrių) šlifavimo grandinėje (Dündar ir kt., 2014). Remiantis lūkesčiais, palyginti su ciklonu, ekranas turėjo aštresnį atskyrimą (kreivės nuolydis yra didesnis) ir mažai aplinkkelio. Buvo pranešta apie didėjantį šlifavimo grandinės talpą dėl didesnių lūžių greičio, įdiegus ekraną. Tai buvo priskiriama aplinkkelio pašalinimui, sumažinant smulkios medžiagos kiekį, siunčiamą atgal į šlifavimo Millswhichą, linkęs į pagalvėlės dalelių ir dalelių poveikį.

Vis dėlto pertvarkymas nėra vienas iš būdų: neseniai pateiktas pavyzdys yra perėjimas nuo ekrano į cikloną, kad būtų galima pasinaudoti papildomu tankesnių pažiniklių dydžio sumažinimu (Sasseville, 2015).

Metalurginis procesas ir dizainas

Eoin H. MacDonald, Aukso tyrinėjimo ir įvertinimo vadove, 2007 m.

Hidrociklonai

Pageidaujami hidrociklonai, skirti pigiai dydžiui ar atidėti didelius srutų kiekius ir todėl, kad jie užima labai mažai plotų ar aukšto ploto. Jie efektyviausiai veikia, kai maitinami lygiomis srauto greičiu ir plaušienos tankiu, ir yra naudojami atskirai arba klasteriuose, kad gautų norimas bendras pajėgumus, esant reikiamam skilimui. Dydžių nustatymo galimybės priklauso nuo išcentrinių jėgų, kurias sukuria didelis tangentinio srauto greitis per įrenginį. Pagrindinis sūkurys, kurį suformuoja įeinančių srutų aktai, spiralės žemyn aplink vidinę kūgio sieną. Kietosios dalelės yra išorės į išorę išcentrine jėga, kad, kai minkštimas juda žemyn, jos tankis padidėja. Vertikalūs greičio komponentai veikia žemyn šalia kūgio sienų ir aukštyn šalia ašies. Mažiau tanki, centrifugaliai atskirta gleivinė frakcija yra priversta per „Vortex Finder“ praeiti pro angą viršutiniame kūgio gale. Tarp dviejų srautų tarpinė zona arba apvalkalas turi nulinį vertikalųjį greitį ir atskiria šiurkštesnes kietas medžiagas, judančias žemyn nuo smulkesnių kietųjų medžiagų, judančių aukštyn. Didžioji srauto dalis patenka į viršų mažesniame vidiniame sūkuryje, o aukštesnės išcentrinės jėgos išmeta didesnes smulkesnes daleles į išorę, taip užtikrinant efektyvesnį atskyrimą smulkesniuose sizinguose. Šios dalelės grįžta į išorinį sūkurį ir dar kartą praneša apie JIG tiekimą.

Geometrija ir veikimo sąlygos tipiško spiralinio srauto modelyjeHidrociklonasyra aprašyti 8.13 pav. Operaciniai kintamieji yra plaušienos tankis, pašaro srauto greitis, kietųjų medžiagų charakteristikos, pašarų įleidimo slėgio ir slėgio kritimas per cikloną. Ciklono kintamieji yra pašarų įleidimo angos plotas, sūkurinio ieškiklio skersmuo ir ilgis bei smaigalio išleidimo skersmuo. Drago koeficiento vertei taip pat veikia forma; Kuo daugiau dalelė skiriasi nuo sferiškumo, tuo mažesnis yra jos formos faktorius ir tuo didesnis atsparumas nusėdimui. Taigi, norint sumažinti per didelį perdirbimą, ir dėl to, kad sukaupta gleives, kritinė streso zona gali būti susijusi su kai kuriomis 200 mm dydžio aukso dalelėmis, kurių dydis yra 200 mm dydžio ir kruopštus klasifikavimo proceso stebėjimas. Istoriškai, kai mažai dėmesio buvo skiriama 150 atsigavimuiμA, atrodo, daugelyje auksinių vietų operacijų, kurios, kaip buvo užfiksuota, daugelyje auksinių vietų operacijų, daugiausia atsakingas už aukso grūdus, aukso pernešimas lieknose frakcijose buvo daugiausia atsakingas už aukso nuostolius.

8.14 pav. („Warman“ pasirinkimo diagrama) yra preliminarus ciklonų pasirinkimas, skirtas atskirti įvairiuose D50 sizinguose nuo 9–18 mikronų iki 33–76 mikronų. Ši diagrama, kaip ir kitose tokiose ciklono našumo diagramose, yra pagrįsta kruopščiai kontroliuojamu konkretaus tipo tiekimu. Tai reiškia, kad kietųjų dalelių kiekis yra 2 700 kg/m3 vandenyje kaip pirmasis pasirinkimo vadovas. Didesnio skersmens ciklonai yra naudojami grubiems atskyrimams gaminti, tačiau norint tinkamai funkcionuoti, reikia didelių tiekimo tūrių. Norint smulkiems atskyrimams esant dideliam pašaro tūriui, reikia mažo skersmens ciklonų, veikiančių lygiagrečiai, grupes. Galutiniai „DesignParameters“, skirtas uždaryti dydį, turi būti nustatytas eksperimentiniu būdu, ir svarbu pasirinkti cikloną aplink diapazono vidurį, kad operacijų pradžioje būtų galima atlikti bet kokius nedidelius pakeitimus, kurių reikia.

Teigiama, kad CBC (cirkuliacinė lova) ciklonas klasifikuoja aliuvines aukso tiekimo medžiagas iki 5 mm skersmens ir iš povandeninio srauto gauna nuolat aukštą dėlionės pašarą. Atsiskyrimas vyksta maždaugD50/150 mikronų, pagrįstų tankio siliciu dioksidu 2,65. Teigiama, kad CBC ciklono nutekėjimas yra ypač pritaikytas nuo JIG atskyrimo dėl santykinai sklandaus dydžio pasiskirstymo kreivės ir beveik visiško smulkių atliekų dalelių pašalinimo. Vis dėlto, nors teigiama, kad ši sistema sukuria aukštos kokybės pirminį lygių sunkiųjų mineralų koncentratą viename perdavime iš santykinai ilgo dydžio diapazono (pvz. 8.5 lentelė pateikia AKW techninius duomenisHidrociklonaiuž ribinius taškus nuo 30 iki 100 mikronų.

8.5 lentelė. AKW hidrociklonų techniniai duomenys

Tipas (KRS)	Skersmuo (mm)	Slėgio kritimas	Pajėgumas		Supjaustykite tašką (mikronai)
Tipas (KRS)	Skersmuo (mm)	Slėgio kritimas	Srutas (m3/val.)	Kietosios dalys (t/h max).	Supjaustykite tašką (mikronai)
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

Geležies rūdos ir klasifikavimo technologijų pokyčiai

A. Jankovic, geležies rūdoje, 2015 m

8.3.3.1 Hidrociklono separatoriai

Hidrociklonas, dar vadinamas ciklonu, yra klasifikuojantis įtaisas, kuris naudoja išcentrinę jėgą, kad pagreitintų slirripartijų ir atskirų dalelių nustatymo greitį pagal dydį, formą ir specifinį sunkumą. Jis plačiai naudojamas mineralų pramonėje, o pagrindinis mineralų perdirbimo naudojimas yra klasifikatorius, kuris pasirodė esąs ypač efektyvus esant smulkiajam atskyrimo dydžiui. Jis plačiai naudojamas atliekant uždaros grandinės šlifavimo operacijas, tačiau rado daugybę kitų naudojimo būdų, tokių kaip nusileidimas, griovimas ir sustorėjimas.

Tipišką hidrocikloną (8.12a pav.) Sudaro kūginės formos indas, atidarytas viršūnėje arba perpilas, sujungtas su cilindrine dalimi, kurioje yra liestinio pašaro įleidimo angos. Cilindrinės sekcijos viršus uždaromas plokštele, per kurią praeina ašisys pritvirtintas perpildymo vamzdis. Vamzdis į ciklono korpusą išplečiamas trumpa, nuimama sekcija, vadinama „Vortex Finder“, kuri apsaugo nuo trumpalaikio pašaro sujungimo tiesiai į perpildymą. Tiekimas įvedamas esant slėgiui per tangentinį įėjimą, o tai sukelia suktąjį judesį minkštimui. Tai sukuria sūkurį ciklone, su žemo slėgio zona išilgai vertikalios ašies, kaip parodyta 8.12b paveiksle. Oro šerdis susidaro išilgai ašies, paprastai sujungtos su atmosfera per viršūnės angą, tačiau iš dalies sukuriama ištirpinto oro, išeinančio iš tirpalo žemo slėgio zonoje. Išcentrinė jėga pagreitina dalelių nusistovėjimo greitį, taip atskiriant daleles pagal dydį, formą ir savitą sunkumą. Greitesnės nusistovėjimo dalelės juda į ciklono sieną, kur greitis yra žemiausias, ir migruoja į viršūnės angą (perteklius). Dėl tempimo jėgos veikimo lėtesnės dalelės juda link žemo slėgio zonos išilgai ašies ir per sūkurio ieškiklį perpildytos į viršų.

Hidrociklonai yra beveik visuotinai naudojami šlifavimo grandinėse dėl jų didelės talpos ir santykinio efektyvumo. Jie taip pat gali klasifikuoti labai platų dalelių dydžio diapazoną (paprastai 5–500 μm), mažesnio skersmens vienetai naudojami tikslesniam klasifikavimui. Tačiau ciklono pritaikymas magnetito šlifavimo grandinėse gali sukelti neefektyvų veikimą dėl tankio skirtumo tarp magneto ir mineralų atliekų (silicio dioksido). Magnetito savitasis tankis yra apie 5,15, o silicio dioksido savitasis tankis yra apie 2,7. ĮHidrociklonai, tankūs mineralai skiriasi nuo smulkesnio dydžio nei lengvesni mineralai. Todėl išlaisvintas magnetas yra sutelktas į ciklono perteklių, dėl to per daug magneto. Napier-Munn ir kt. (2005) pažymėjo, kad santykis tarp pataisyto pjūvio dydžio (d50c) ir dalelių tankis seka šios formos išraiška, atsižvelgiant į srauto sąlygas ir kitus veiksnius:

d50c∝ρs - ρl - n

KurρS yra kietųjų medžiagų tankis,ρl yra skysčio tankis irnyra nuo 0,5 iki 1,0. Tai reiškia, kad mineralų tankio poveikis ciklono veikimui gali būti gana reikšmingas. Pavyzdžiui, jeid50c magnetito yra 25 μm, tadad50C silicio dioksido dalelių bus 40–65 μm. 8.13 paveiksle pavaizduotos magneto (Fe3O4) ir silicio dioksido (SiO2) ciklono klasifikavimo efektyvumo kreivės, gautos apžiūrint pramoninio rutulio malūno magneto šlifavimo grandinę. Silicio dioksido dydžio atskyrimas yra daug šiurkštesnis, su ad50c Fe3O4 29 μm, o SiO2 - 68 μm. Dėl šio reiškinio magneto šlifavimo malūnai uždarose grandinėse su hidrociklonais yra ne tokie efektyvūs ir jų talpa yra mažesnė, palyginti su kitomis „Base Metalore“ šlifavimo grandinėmis.

Aukšto slėgio proceso technologija: pagrindai ir programos

MJ Cocero PhD, Pramonės chemijos bibliotekoje, 2001 m.

Kietųjų medžiagų atskyrimo įtaisai

•

Hidrociklonas

Tai yra vienas iš paprasčiausių kietųjų dalelių separatorių tipų. Tai yra didelio efektyvumo atskyrimo įtaisas ir gali būti naudojamas efektyviai pašalinti kietąsias medžiagas aukštoje temperatūroje ir slėgyje. Tai ekonomiška, nes neturi judančių dalių ir reikalauja mažai priežiūros.

Kietųjų dalelių atskyrimo efektyvumas yra stipri dalelių dydžio ir temperatūros funkcija. Bendrasis atskyrimo efektyvumas beveik 80% yra pasiekiamas silicio dioksido ir temperatūrai, viršijančioms 300 ° C, tuo tarpu toje pačioje temperatūros diapazone tankesnių cirkonio dalelių bendras atskyrimo efektyvumas yra didesnis nei 99% [29].

Pagrindinis hidrociklono veikimo kliūtis yra kai kurių druskų tendencija prilipti prie ciklono sienų.

•

Kryžminis mikrofiltracija

Kryžminio srauto filtrai elgiasi panašiai kaip paprastai stebimas skersinio srauto filtravimo aplinkos sąlygomis: padidėjęs šlyties laipsnis ir dėl sumažėjusio skysčio klasifikavimo padidėja filtrato skaičius. Kryžminė mikrofiltracija buvo taikoma nusodintų druskų atskyrimui kaip kietoms medžiagoms, suteikiant dalelių atskyrimo efektyvumą, paprastai viršijantį 99,9%. Goemanaiet al.[30] ištyrė natrio nitratų atskyrimą nuo superkritinio vandens. Tyrimo sąlygomis natrio nitratas buvo kaip išlydyta druska ir sugebėjo peržengti filtrą. Buvo gautas atskyrimo efektyvumas, kuris kinta atsižvelgiant į temperatūrą, nes tirpumas mažėja, kai temperatūra padidėja, svyruoja nuo 40% iki 85%, atitinkamai 400 ° C ir 470 ° C. Šie darbuotojai paaiškino atskyrimo mechanizmą kaip aiškų filtravimo terpės pralaidumą superkritinio tirpalo link, o ne išlydytos druskos, remiantis jų aiškiai skirtingais klampumais. Todėl būtų įmanoma ne tik filtruoti nusistovėjusias druskas tik kaip kietąsias medžiagas, bet ir filtruoti tas mažo tirpimo taško druskas, kurios yra išlydytos.

Veikimo problemas daugiausia lėmė druskos dėl filtrų korozijos.

Popierius: perdirbimo ir perdirbtos medžiagos

Ponas Doshi, JM Dyer, „Medžiagų mokslo ir medžiagų inžinerijos“ atskaitos modulis, 2016 m.

3.3 valymas

Valikliai arbaHidrociklonaiPašalinkite teršalus nuo minkštimo, atsižvelgiant į tankio skirtumą tarp teršalų ir vandens. Šie įtaisai susideda iš kūgio ar cilindrinio-kon-conical slėgio indo, į kurį minkštimas šeriamas tangentiniu būdu esant dideliam skersmens gale (6 paveikslas). Pravažiuodamas valiklį, minkštimas sukuria sūkurinį srauto modelį, panašų į ciklono. Srautas sukasi aplink centrinę ašį, kai jis eina nuo įleidimo angos ir link viršūnės, arba perpildymo angos, išilgai švaresnės sienos vidinės pusės. Sukimosi srauto greitis pagreitėja, nes kūgio skersmuo mažėja. Netoli viršūnės galo mažo skersmens angos užkerta kelią daugumai srauto, kuris vietoj to sukasi vidiniame sūkuryje, valiklio šerdyje. Srautas vidinėje šerdyje teka iš viršūnės angos, kol jis išleidžiamas per „Vortex“ ieškiklį, esantį didelio skersmens gale valiklio centre. Didesnio tankio medžiaga, sukoncentruota prie valiklio sienos dėl išcentrinės jėgos, išleidžiama į kūgio viršūnę (Bliss, 1994, 1997).

Valikliai klasifikuojami kaip didelis, vidutinio ar mažo tankio, atsižvelgiant į pašalinamų teršalų tankį ir dydį. Didelio tankio valiklis, kurio skersmuo svyruoja nuo 15 iki 50 cm (6–20 colių), norint pašalinti tramplino metalą, popieriaus spaustukus ir kabės, ir paprastai yra iškart po pulperio. Mažėjant švaresnio skersmens, padidėja jo efektyvumas pašalinant mažų dydžių teršalus. Dėl praktinių ir ekonominių priežasčių 75 mm (3 colių) skersmens ciklonas paprastai yra mažiausias valiklis, naudojamas popieriaus pramonėje.

Atvirkštiniai valikliai ir pertekliniai valymo priemonės yra skirtos pašalinti mažo tankio teršalus, tokius kaip vaškas, polistirenas ir lipiai. Atvirkštiniai valikliai taip įvardyti, nes „Priėmimo srautas“ renkamas valymo viršūnėje, o atmetimas išeina perpildytą. Pernelyje valikliu priima ir atmeta išėjimą tame pačiame valiklio gale, priima prie valiklio sienos, kurią nuo atmetimo atskirta centrinis vamzdis šalia valiklio šerdies, kaip parodyta 7 paveiksle.

Nuolatiniai centrifugai, naudojami 1920–1930 m., Smėlio pašalinimui iš minkštimo, buvo nutraukti po hidrociklonų kūrimo. „Gyroclean“, sukurtą „Center Technique du Papier“, Grenoble, Prancūzijoje, susideda iš cilindro, kuris sukasi esant 1200–1500 aps / min (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002). Palyginti ilgo buvimo laiko ir didelės išcentrinės jėgos derinys suteikia mažo tankio teršalų pakankamai laiko migruoti į valiklio šerdį, kur jie atmetami per centrinio sūkurio išleidimą.

Mt thew, „Sciklation Science Encyclopedia“, 2000 m.

Santrauka

Nors kietas skystisHidrociklonasbuvo įkurtas didžiąją XX amžiaus dalį, patenkinamas skysčio ir skysčio atskyrimo efektyvumas nepasirodė iki devintojo dešimtmečio. Naftos pramonei jūroje reikėjo kompaktiškos, tvirtos ir patikimos įrangos, skirtos pašalinti smulkiai padalintą teršalų aliejų iš vandens. Šį poreikį tenkino žymiai kitokio tipo hidrociklonas, kuris, žinoma, neturėjo judančių dalių.

Paaiškinus šį poreikį ir palyginus jį su kieto ir skysčio cikloninio atskyrimu mineralų apdorojime, suteikiami pranašumai, kuriuos pateikiami hidrociklonas, suteiktas anksčiau nei anksčiau įregistruotos įrangos rūšis, yra suteikiamos.

Atskyrimo veiklos vertinimo kriterijai yra išvardyti prieš aptariant veiklos rezultatus, susijusius su pašarų konstitucija, operatoriaus kontrole ir reikalinga energija, ty slėgio kritimo ir srauto sandauga.

Naftos gamybos aplinka nustato tam tikrus medžiagų apribojimus ir tai apima kietųjų dalelių erozijos problemą. Minėtos tipinės medžiagos. Santykiniai naftos atskyrimo gamyklos, tiek kapitalo, ir pasikartojančio, santykiniai duomenys yra išdėstyti, nors šaltiniai yra nedaug. Galiausiai aprašomi kai kurie patarimai, kaip toliau tobulinti, nes naftos pramonė žvelgia į įrangą, įrengtą jūros lovoje ar net šulinio juostoje.

Mėginių ėmimas, kontrolė ir masės balansavimas

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.ENG., „Wills“ mineralų perdirbimo technologija (aštuntasis leidimas), 2016 m.

3.7.1 Dalelių dydžio naudojimas

Daugelis vienetų, pavyzdžiui,Hidrociklonaiir gravitacijos separatoriai, sukuria tam tikro dydžio atskyrimo laipsnį, o dalelių dydžio duomenys gali būti naudojami masės balansavimui (3.15 pavyzdys).

3.15 pavyzdys yra mazgo disbalanso minimizavimo pavyzdys; Pavyzdžiui, joje pateikiama pradinė apibendrintų mažiausių kvadratų minimizavimo vertė. Šis grafinis požiūris gali būti naudojamas, kai yra „perteklinių“ komponentų duomenų; 3.9 pavyzdyje jis galėjo būti naudojamas.

3.15 pavyzdyje ciklonas naudojamas kaip mazgas. Antrasis mazgas yra karjonas: tai yra 2 įvesties (šviežio tiekimo ir rutulinio milldisharge) ir vieno išėjimo (ciklono tiekimas) pavyzdys. Tai suteikia dar vieną masės balansą (3.16 pavyzdys).

9 skyriuje mes grįžtame prie šio šlifavimo grandinės pavyzdžio, naudodami pakoreguotus duomenis, kad nustatytume ciklono skaidinio kreivę.

Pašto laikas: 2019-07-07