Hydrocyclones

Penerangan

Hydrocyclonesadalah bentuk cono-silinder, dengan salur masuk tangen ke dalam bahagian silinder dan saluran di setiap paksi. Cawangan di bahagian silinder dipanggil pencari vorteks dan meluas ke dalam siklon untuk mengurangkan aliran litar pintas terus dari salur masuk. Di hujung kerucut adalah outlet kedua, Spigot. Untuk pemisahan saiz, kedua -dua cawangan umumnya terbuka kepada atmosfera. Hydrocyclones biasanya dikendalikan secara menegak dengan spigot di bahagian bawah, oleh itu produk kasar dipanggil aliran bawah dan produk halus, meninggalkan pencari vorteks, limpahan. Rajah 1 secara skematik menunjukkan aliran utama dan ciri reka bentuk yang biasaHydrocyclone: Kedua -dua vorteks, salur masuk makanan tangen dan kedai paksi. Kecuali untuk rantau terdekat salur masuk tangen, gerakan bendalir dalam siklon mempunyai simetri radial. Jika satu atau kedua -dua cawangan terbuka ke atmosfera, zon tekanan rendah menyebabkan teras gas di sepanjang paksi menegak, di dalam vorteks dalaman.

Prinsip operasi adalah mudah: cecair, yang membawa zarah -zarah yang digantung, memasuki siklon secara tangen, spiral ke bawah dan menghasilkan medan sentrifugal dalam aliran vorteks bebas. Zarah -zarah yang lebih besar bergerak melalui cecair ke luar siklon dalam gerakan lingkaran, dan keluar melalui spigot dengan pecahan cecair. Oleh kerana kawasan pembatas spigot, vorteks dalaman, berputar ke arah yang sama seperti vorteks luar tetapi mengalir ke atas, ditubuhkan dan meninggalkan siklon melalui pencari vorteks, membawa sebahagian besar zarah cecair dan halus dengannya. Sekiranya kapasiti spigot melebihi, teras udara ditutup dan perubahan spigot berubah dari semburan berbentuk payung ke 'tali' dan kehilangan bahan kasar ke limpahan.

Diameter bahagian silinder adalah pemboleh ubah utama yang mempengaruhi saiz zarah yang boleh dipisahkan, walaupun diameter outlet dapat diubah secara bebas untuk mengubah pemisahan yang dicapai. Walaupun pekerja awal bereksperimen dengan siklon sekecil diameter 5 mm, diameter hidrokiklon komersial kini berkisar antara 10 mm hingga 2.5 m, dengan memisahkan saiz untuk zarah ketumpatan 2700 kg m -3 dari 1.5-300 μm, berkurangan dengan ketumpatan zarah yang meningkat. Penurunan tekanan operasi berkisar dari 10 bar untuk diameter kecil hingga 0.5 bar untuk unit besar. Untuk meningkatkan kapasiti, banyak kecilHydrocyclonesboleh ditunjukkan dari satu saluran suapan.

Walaupun prinsip operasi adalah mudah, banyak aspek operasi mereka masih kurang difahami, dan pemilihan hidrokiklon dan ramalan untuk operasi perindustrian sebahagian besarnya empirikal.

Klasifikasi

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., Dalam Teknologi Pemprosesan Mineral Wills (Edisi Kelapan), 2016

9.4.3 Hydrocyclones berbanding skrin

Hydrocyclones telah menguasai klasifikasi apabila berurusan dengan saiz zarah halus dalam litar pengisaran tertutup (<200 μm). Walau bagaimanapun, perkembangan baru -baru ini dalam teknologi skrin (Bab 8) telah memperbaharui minat dalam menggunakan skrin dalam litar pengisaran. Skrin berasingan berdasarkan saiz dan tidak dipengaruhi secara langsung oleh ketumpatan yang tersebar di mineral makanan. Ini boleh menjadi kelebihan. Skrin juga tidak mempunyai pecahan pintasan, dan sebagai Contoh 9.2 telah menunjukkan, pintasan boleh agak besar (lebih daripada 30% dalam kes itu). Rajah 9.8 Suatu contoh perbezaan dalam lengkung partition untuk skrin siklon dan siklus. Data ini adalah dari concentrator El Brocal di Peru dengan penilaian sebelum dan selepas hidrokiklon digantikan dengan Derrick Stack Sizer® (lihat Bab 8) dalam litar pengisaran (Dündar et al., 2014). Selaras dengan jangkaan, berbanding dengan siklon skrin mempunyai pemisahan yang lebih tajam (cerun lengkung lebih tinggi) dan sedikit pintasan. Peningkatan kapasiti litar pengisaran dilaporkan disebabkan kadar kerosakan yang lebih tinggi selepas melaksanakan skrin. Ini disebabkan oleh penghapusan pintasan, mengurangkan jumlah bahan halus yang dihantar kembali ke millswhich pengisaran cenderung kepada kesan zarah -zarah.

Perubahan bukanlah satu cara, bagaimanapun: contoh baru -baru ini adalah suis dari skrin ke siklon, untuk memanfaatkan pengurangan saiz tambahan paymineral yang lebih padat (Sasseville, 2015).

Proses dan reka bentuk metalurgi

Eoin H. MacDonald, dalam Buku Panduan Eksplorasi dan Penilaian Emas, 2007

Hydrocyclones

Hydrocyclones adalah unit pilihan untuk saiz atau desliming jumlah buburan besar dengan murah dan kerana mereka menduduki ruang lantai atau ruang kepala yang sangat sedikit. Mereka beroperasi dengan berkesan apabila diberi makan pada kadar aliran dan ketumpatan pulpa dan digunakan secara individu atau dalam kelompok untuk mendapatkan kapasiti jumlah yang dikehendaki pada pecahan yang diperlukan. Keupayaan saiz bergantung kepada daya sentrifugal yang dihasilkan oleh halaju aliran tangen yang tinggi melalui unit. Vorteks utama yang dibentuk oleh buburan yang masuk bertindak ke bawah di sekitar dinding kerucut dalaman. Pepejal dilepaskan ke luar oleh daya sentrifugal supaya pulpa bergerak ke bawah ketumpatannya meningkat. Komponen menegak tindakan halaju ke bawah berhampiran dinding kerucut dan ke atas berhampiran paksi. Pecahan lendir yang kurang padat dipisahkan dipaksa ke atas melalui pencari vorteks untuk melepasi pembukaan di hujung atas kerucut. Zon perantaraan atau sampul antara kedua -dua aliran mempunyai halaju menegak sifar dan memisahkan pepejal kasar yang bergerak ke bawah dari pepejal yang lebih baik bergerak ke atas. Sebahagian besar aliran melepasi ke atas dalam vorteks dalaman yang lebih kecil dan daya sentrifugal yang lebih tinggi membuang lebih besar zarah -zarah yang lebih halus di luar sehingga memberikan pemisahan yang lebih efisien dalam siaran yang lebih halus. Zarah -zarah ini kembali ke vorteks luar dan melaporkan sekali lagi ke suapan jig.

Keadaan geometri dan operasi dalam corak aliran lingkaran yang biasaHydrocyclonediterangkan dalam Rajah 8.13. Pembolehubah operasi adalah ketumpatan pulpa, kadar aliran suapan, ciri pepejal, tekanan masuk dan penurunan tekanan melalui siklon. Pembolehubah siklon adalah kawasan umpan masuk, diameter dan panjang pencari vorteks, dan diameter pelepasan spigot. Nilai pekali seret juga dipengaruhi oleh bentuk; Semakin banyak zarah berbeza dari sphericity semakin kecil adalah faktor bentuknya dan semakin besar rintangannya. Zon tekanan kritikal boleh diperluaskan kepada beberapa zarah emas yang sebesar saiz 200 mm dan pemantauan yang teliti terhadap proses klasifikasi adalah penting untuk mengurangkan kitar semula yang berlebihan dan pembentukan slimes yang terhasil. Dari segi sejarah, apabila sedikit perhatian diberikan kepada pemulihan 150μBiad-bijian emas m, pembawa emas dalam pecahan lendir nampaknya sebahagian besarnya bertanggungjawab terhadap kerugian emas yang direkodkan setinggi 40-60% dalam banyak operasi placer emas.

Rajah 8.14 (Carta Pemilihan Warman) adalah pemilihan awal siklon untuk memisahkan pada pelbagai sizings D50 dari 9-18 mikron sehingga 33-76 mikron. Carta ini, seperti carta prestasi siklon yang lain, didasarkan pada suapan yang dikawal dengan teliti jenis tertentu. Ia menganggap kandungan pepejal sebanyak 2,700 kg/m3 dalam air sebagai panduan pertama untuk pemilihan. Siklon diameter yang lebih besar digunakan untuk menghasilkan pemisahan kasar tetapi memerlukan jumlah makanan yang tinggi untuk fungsi yang sesuai. Pemisahan halus pada jumlah makanan yang tinggi memerlukan kelompok siklon diameter kecil yang beroperasi selari. Parameter Reka Bentuk Akhir untuk saiz rapat mesti ditentukan secara eksperimen, dan penting untuk memilih siklon di sekitar tengah julat supaya sebarang pelarasan kecil yang mungkin diperlukan dapat dibuat pada permulaan operasi.

Cyclone CBC (katil beredar) diklasifikasikan untuk mengklasifikasikan bahan makanan emas aluvial sehingga diameter 5 mm dan mendapatkan suapan jig yang konsisten tinggi dari aliran bawah. Pemisahan berlaku pada kira -kiraD50/150 mikron berdasarkan silika ketumpatan 2.65. Aliran bawah CBC Cyclone dikatakan sangat sesuai untuk pemisahan jig kerana lengkung pengedaran saiz yang agak lancar dan penghapusan zarah sisa halus yang hampir lengkap. Walau bagaimanapun, walaupun sistem ini diklaim untuk menghasilkan kepekatan utama mineral berat yang berkepentingan tinggi dalam satu lulus dari suapan pelbagai saiz yang agak panjang (contohnya pasir mineral), tiada angka prestasi sedemikian tersedia untuk bahan suapan aluvial yang mengandungi emas halus dan licin. Jadual 8.5Gives Data Teknikal untuk AKWHydrocyclonesuntuk titik pemotongan antara 30 dan 100 mikron.

Jadual 8.5. Data Teknikal untuk AKW Hydrocyclones

Taip (KRS)	Diameter (mm)	Penurunan tekanan	Kapasiti		Titik potong (mikron)
Taip (KRS)	Diameter (mm)	Penurunan tekanan	Slurry (m3/jam)	Pepejal (t/h max).	Titik potong (mikron)
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

Perkembangan dalam teknologi kominisi bijih besi dan klasifikasi

A. Jankovic, dalam bijih besi, 2015

8.3.3.1 Pemisah Hydrocyclone

Hydrocyclone, yang juga disebut sebagai siklon, adalah peranti klasifikasi yang menggunakan daya sentrifugal untuk mempercepatkan kadar penetapan slurryparticles dan zarah berasingan mengikut saiz, bentuk, dan graviti tertentu. Ia digunakan secara meluas dalam industri mineral, dengan penggunaan utamanya dalam pemprosesan mineral sebagai pengelas, yang telah terbukti sangat efisien pada saiz pemisahan yang baik. Ia digunakan secara meluas dalam operasi pengisaran litar tertutup tetapi telah menemui banyak kegunaan lain, seperti desliming, degritt, dan penebalan.

Hydrocyclone biasa (Rajah 8.12a) terdiri daripada kapal berbentuk konik, dibuka pada puncaknya, atau aliran bawah, bergabung dengan seksyen silinder, yang mempunyai salur masuk tangen. Bahagian atas bahagian silinder ditutup dengan plat yang melepasi paip limpahan yang dipasang secara paksi. Paip ini dilanjutkan ke dalam badan siklon dengan seksyen pendek dan boleh ditanggalkan yang dikenali sebagai pencari vorteks, yang menghalang litar pintas makanan terus ke dalam limpahan. Suapan diperkenalkan di bawah tekanan melalui entri tangen, yang memberikan gerakan berputar ke pulpa. Ini menghasilkan vorteks dalam siklon, dengan zon tekanan rendah di sepanjang paksi menegak, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 8.12b. Teras udara berkembang di sepanjang paksi, biasanya disambungkan ke atmosfera melalui pembukaan puncak, tetapi sebahagiannya dicipta oleh udara terlarut yang keluar dari larutan di zon tekanan rendah. Daya sentrifugal mempercepatkan kadar penyelesaian zarah, dengan itu memisahkan zarah mengikut saiz, bentuk, dan graviti tertentu. Zarah menetap lebih cepat bergerak ke dinding siklon, di mana halaju paling rendah, dan berhijrah ke pembukaan puncak (aliran bawah). Oleh kerana tindakan daya seret, zarah-zarah yang lebih perlahan bergerak ke arah zon tekanan rendah di sepanjang paksi dan dibawa ke atas melalui pencari vorteks ke limpahan.

Hydrocyclones hampir digunakan secara universal dalam litar pengisaran kerana kapasiti tinggi dan kecekapan relatifnya. Mereka juga boleh mengklasifikasikan pelbagai saiz zarah yang sangat luas (biasanya 5-500 μm), unit diameter yang lebih kecil digunakan untuk klasifikasi yang lebih baik. Walau bagaimanapun, aplikasi siklon dalam litar pengisaran magnetit boleh menyebabkan operasi yang tidak cekap disebabkan oleh perbezaan ketumpatan antara magnetit dan mineral sisa (silika). Magnetite mempunyai ketumpatan tertentu kira -kira 5.15, manakala silika mempunyai ketumpatan tertentu kira -kira 2.7. DalamHydrocyclones, mineral padat terpisah pada saiz potong yang lebih baik daripada mineral yang lebih ringan. Oleh itu, magnetit yang dibebaskan sedang tertumpu dalam aliran bawah siklon, dengan akibatnya melampaui magnetit. Napier-Munn et al. (2005) menyatakan bahawa hubungan antara saiz potong yang diperbetulkan (d50c) dan ketumpatan zarah mengikuti ungkapan bentuk berikut bergantung kepada keadaan aliran dan faktor lain:

D50C∝ρs -ρl -n

di manaρs adalah kepadatan pepejal,ρsaya adalah ketumpatan cecair, dannadalah antara 0.5 dan 1.0. Ini bermakna kesan ketumpatan mineral pada prestasi siklon boleh menjadi sangat ketara. Contohnya, jikad50c magnetite adalah 25 μm, makad50c zarah silika akan menjadi 40-65 μm. Rajah 8.13 menunjukkan lengkung kecekapan klasifikasi siklon untuk magnetite (Fe3O4) dan silika (SiO2) yang diperolehi daripada tinjauan litar penggiling magnetit bola industri. Pemisahan saiz untuk silika jauh lebih kasar, dengand50C untuk Fe3O4 daripada 29 μm, manakala untuk SiO2 adalah 68 μm. Oleh kerana fenomena ini, kilang -kilang pengisaran magnetit dalam litar tertutup dengan hidrokiklon kurang cekap dan mempunyai kapasiti yang lebih rendah berbanding dengan litar pengisar metalore asas lain.

Teknologi Proses Tekanan Tinggi: Asas dan Aplikasi

MJ COCERO PhD, di Perpustakaan Kimia Perindustrian, 2001

Peranti pemisahan pepejal

•

Hydrocyclone

Ini adalah salah satu jenis pemisah pepejal yang paling mudah. Ia adalah peranti pemisahan kecekapan tinggi dan boleh digunakan untuk menghapuskan pepejal dengan berkesan pada suhu tinggi dan tekanan. Ia adalah ekonomi kerana ia tidak mempunyai bahagian yang bergerak dan memerlukan sedikit penyelenggaraan.

Kecekapan pemisahan untuk pepejal adalah fungsi yang kuat dari saiz zarah dan suhu. Kecekapan pemisahan kasar berhampiran 80% boleh dicapai untuk silika dan suhu melebihi 300 ° C, manakala dalam julat suhu yang sama, kecekapan pemisahan kasar untuk zarah zirkon yang lebih padat lebih besar daripada 99% [29].

Handicap utama operasi hidrokiklon adalah kecenderungan beberapa garam untuk mematuhi dinding siklon.

•

Cross Micro-filtration

Penapis aliran silang berkelakuan dengan cara yang serupa dengan yang biasanya diperhatikan dalam penapisan aliran silang di bawah keadaan ambien: peningkatan kadar ricih dan mengurangkan kelulusan cecair dalam peningkatan bilangan penapis. Microfiltration silang telah digunakan untuk pemisahan garam yang dicetuskan sebagai pepejal, memberikan kecekapan pemisahan zarah biasanya melebihi 99.9%. Goemanset al.[30] mempelajari pemisahan natrium nitrat dari air superkritikal. Di bawah keadaan kajian, natrium nitrat hadir sebagai garam cair dan mampu menyeberangi penapis. Kecekapan pemisahan diperolehi yang bervariasi dengan suhu, kerana kelarutan berkurangan apabila suhu meningkat, antara 40% dan 85%, masing -masing untuk 400 ° C dan 470 ° C. Pekerja -pekerja ini menjelaskan mekanisme pemisahan sebagai akibat dari kebolehtelapan yang berbeza dari medium penapisan ke arah penyelesaian superkritikal, yang bertentangan dengan garam cair, berdasarkan kelikatan yang jelas berbeza. Oleh itu, ia mungkin bukan sahaja untuk menapis garam yang dicetuskan semata-mata sebagai pepejal tetapi juga untuk menapis garam titik-titik rendah yang berada dalam keadaan cair.

Masalah operasi terutamanya disebabkan oleh karat penapis oleh garam.

Kertas: Bahan kitar semula dan kitar semula

Encik Doshi, JM Dyer, dalam Modul Rujukan dalam Kejuruteraan Sains dan Bahan Bahan, 2016

3.3 Pembersihan

Pembersih atauHydrocyclonesKeluarkan bahan cemar dari pulpa berdasarkan perbezaan ketumpatan antara bahan pencemar dan air. Peranti ini terdiri daripada kapal tekanan conical atau silinder-conical ke mana pulpa diberi makan secara tangen pada hujung diameter besar (Rajah 6). Semasa laluan melalui pembersih pulpa mengembangkan corak aliran vorteks, sama dengan siklon. Aliran berputar di sekitar paksi pusat kerana ia melepaskan diri dari salur masuk dan ke arah puncak, atau pembukaan aliran bawah, di sepanjang bahagian dalam dinding bersih. Halaju aliran putaran mempercepatkan apabila diameter kon berkurangan. Berhampiran puncak akhir pembukaan diameter kecil menghalang pelepasan sebahagian besar aliran yang sebaliknya berputar dalam vorteks dalaman di teras pembersih. Aliran di aliran teras dalaman dari pembukaan puncak sehingga ia melepaskan melalui pencari vorteks, yang terletak di hujung diameter besar di tengah pembersih. Bahan ketumpatan yang lebih tinggi, yang tertumpu di dinding pembersih kerana daya sentrifugal, dilepaskan pada puncak kerucut (Bliss, 1994, 1997).

Pembersih diklasifikasikan sebagai ketumpatan tinggi, sederhana, atau rendah bergantung kepada ketumpatan dan saiz bahan cemar yang dikeluarkan. Pembersih ketumpatan yang tinggi, dengan diameter antara 15 hingga 50 cm (6-20 in) digunakan untuk mengeluarkan logam tramp, klip kertas, dan staples dan biasanya diposisikan dengan segera selepas pulper. Apabila diameter bersih berkurangan, kecekapannya dalam membuang bahan pencemar bersaiz kecil meningkat. Atas sebab-sebab praktikal dan ekonomi, siklon diameter 75 mm (3 inci) umumnya pembersih terkecil yang digunakan dalam industri kertas.

Pembersih terbalik dan pembersih aliran melalui direka untuk menghilangkan bahan cemar ketumpatan rendah seperti lilin, polistirena, dan tongkat. Pembersih terbalik begitu dinamakan kerana aliran menerima dikumpulkan pada puncak yang bersih sementara penolakan keluar di limpahan. Dalam pembersih aliran melalui, menerima dan menolak keluar pada hujung yang sama pembersih, dengan menerima berhampiran dinding bersih yang dipisahkan dari penolakan oleh tiub pusat berhampiran teras pembersih, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7.

Centrifuges berterusan yang digunakan pada tahun 1920 -an dan 1930 -an untuk menghilangkan pasir dari pulpa telah dihentikan selepas perkembangan hidrokiklon. Gyroclean, yang dibangunkan di pusat teknik du Papier, Grenoble, Perancis, terdiri daripada silinder yang berputar pada 1200-1500 rpm (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002). Gabungan masa kediaman yang agak panjang dan daya sentrifugal yang tinggi membolehkan bahan cemar ketumpatan rendah yang mencukupi untuk berhijrah ke teras pembersih di mana mereka ditolak melalui pelepasan vorteks pusat.

Mt thew, dalam Ensiklopedia Sains Pemisahan, 2000

Sinopsis

Walaupun pepejal -cecairHydrocyclonetelah ditubuhkan untuk kebanyakan abad ke -20, prestasi pemisahan cecair -cecair yang memuaskan tidak sampai sehingga tahun 1980 -an. Industri minyak luar pesisir mempunyai keperluan untuk peralatan padat, teguh dan boleh dipercayai untuk mengeluarkan minyak bahan pencemar yang dibahagikan halus dari air. Keperluan ini dipenuhi oleh jenis hidrokiklon yang berbeza, yang tentunya tidak mempunyai bahagian yang bergerak.

Selepas menjelaskan keperluan ini lebih lengkap dan membandingkannya dengan pemisahan siklonik pepejal dalam pemprosesan mineral, kelebihan yang diberikan hidrokiklon ke atas jenis peralatan yang dipasang sebelum ini untuk memenuhi tugas diberikan.

Kriteria penilaian prestasi pemisahan disenaraikan sebelum membincangkan prestasi dari segi perlembagaan makanan, kawalan pengendali dan tenaga yang diperlukan, iaitu produk penurunan tekanan dan aliran.

Persekitaran untuk pengeluaran petroleum menetapkan beberapa kekangan untuk bahan dan ini termasuk masalah hakisan partikulat. Bahan tipikal yang digunakan disebutkan. Data kos relatif untuk jenis loji pemisahan minyak, modal dan berulang, digariskan, walaupun sumbernya jarang. Akhirnya, beberapa petunjuk untuk pembangunan selanjutnya diterangkan, kerana industri minyak melihat peralatan yang dipasang di atas katil laut atau bahkan di bahagian bawah sumur.

Pensampelan, kawalan, dan pengimbangan massa

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., Dalam Teknologi Pemprosesan Mineral Wills (Edisi Kelapan), 2016

3.7.1 Penggunaan saiz zarah

Banyak unit, sepertiHydrocyclonesdan pemisah graviti, menghasilkan tahap pemisahan saiz dan data saiz zarah boleh digunakan untuk mengimbangi massa (Contoh 3.15).

Contoh 3.15 adalah contoh pengurangan ketidakseimbangan nod; Ia menyediakan, sebagai contoh, nilai awal untuk pengurangan kuadrat paling umum. Pendekatan grafik ini boleh digunakan apabila terdapat data komponen "berlebihan"; Dalam Contoh 3.9 ia boleh digunakan.

Contoh 3.15 menggunakan siklon sebagai nod. Nod kedua adalah bah: ini adalah contoh 2 input (makanan segar dan bola milldischarge) dan satu output (suapan siklon). Ini memberikan keseimbangan massa lain (Contoh 3.16).

Dalam Bab 9 kita kembali ke contoh litar pengisaran ini menggunakan data yang diselaraskan untuk menentukan lengkung partition siklon.

Masa Post: Mei-07-2019