Hydrocykloner

Beskrivelse

Hydrocyklonerer cono-sylindrisk i form, med et tangentielt fôrinntak i det sylindriske seksjonen og et utløp ved hver akse. Utløpet i den sylindriske delen kalles virvelfinneren og strekker seg inn i syklonen for å redusere kortslutningsstrømmen direkte fra innløpet. I den koniske enden er det andre utløpet, tappen. For størrelsesseparasjon er begge utsalgssteder generelt åpne for atmosfæren. Hydrocykloner drives generelt vertikalt med tappen i den nedre enden, derav kalles det grove produktet understrømmen og det fine produktet, og etterlater virvelfinneren, overløpet. Figur 1 viser skjematisk de viktigste flyt- og designfunksjonene til en typiskhydrocyklon: De to virvlene, tangentiell fôrinnløp og aksialutsalg. Bortsett fra den umiddelbare regionen av tangentiell innløp, har væskebevegelsen i syklonen radial symmetri. Hvis en eller begge utsalgsstedene er åpne for atmosfæren, forårsaker en lavtrykkssone en gasskjerne langs den vertikale aksen, inne i den indre virvelen.

Driftsprinsippet er enkelt: væsken, som bærer de suspenderte partiklene, kommer inn i syklonen tangentielt, spiraler nedover og produserer et sentrifugalfelt i fri virvelstrøm. Større partikler beveger seg gjennom væsken til utsiden av syklonen i en spiralbevegelse, og går ut gjennom tappen med en brøkdel av væsken. På grunn av det begrensende området av nissen, etableres en indre virvel, som roterer i samme retning som den ytre virvelen, men strømmer oppover, og forlater syklonen gjennom virvelfinneren, og bærer det meste av væsken og finere partikler med den. Hvis tappekapasiteten overskrides, lukkes luftkjernen og spigotutladningen endres fra en paraplyformet spray til et "tau" og tap av grovt materiale til overløpet.

Diameteren til den sylindriske delen er den viktigste variabelen som påvirker størrelsen på partikkel som kan skilles, selv om utløpsdiametrene kan endres uavhengig for å endre den oppnådde separasjonen. Mens tidlige arbeidere eksperimenterte med sykloner så små som 5 mm diameter, varierer kommersielle hydrocyklondiametre for øyeblikket fra 10 mm til 2,5 m, med separasjonsstørrelser for partikler av tetthet 2700 kg m - 3 på 1,5–300 um, og avtok med økt partikkeltetthet. Driftstrykkfall varierer fra 10 bar for små diametre til 0,5 bar for store enheter. For å øke kapasiteten, flere småhydrocyklonerkan manifoldes fra en enkelt fôrlinje.

Selv om operasjonsprinsippet er enkelt, er mange aspekter ved driften fortsatt dårlig forstått, og hydrocyklonvalg og prediksjon for industriell drift er stort sett empiriske.

Klassifikasjon

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., I Wills 'Mineral Processing Technology (åttende utgave), 2016

9.4.3 Hydrocykloner kontra skjermer

Hydrocykloner har kommet til å dominere klassifisering når de arbeider med fine partikkelstørrelser i lukkede slipekretser (<200 um). Nyere utviklinger innen skjermteknologi (kapittel 8) har imidlertid fornyet interessen for å bruke skjermer i slipekretser. Skjermbilder skiller seg på grunnlag av størrelse og påvirkes ikke direkte av tetthetsspredningen i fôrmineralene. Dette kan være en fordel. Skjermene har heller ikke en bypass -brøkdel, og som eksempel 9.2 har vist, kan bypass være ganske stor (over 30% i så fall). Figur 9.8 viser et eksempel på forskjellen i partisjonskurve for cyclonesand -skjermer. Dataene er fra El Brocal -konsentratoren i Peru med evalueringer før og etter hydrocyklonene ble erstattet med en Derrick Stack Sizer® (se kapittel 8) i slipekretsen (Dündar et al., 2014). I samsvar med forventningene, sammenlignet med syklonen, hadde skjermen en skarpere separasjon (kurvehellingen er høyere) og lite bypass. Det ble rapportert om en økning i slipekretskapasitet på grunn av høyere bruddhastigheter etter implementering av skjermen. Dette ble tilskrevet eliminering av bypass, noe som reduserte mengden fint materiale som ble sendt tilbake til det slipende Millswhich har en tendens til å pute partikkel -partikkel -påvirkningene.

Overgang er imidlertid ikke en måte: Et nylig eksempel er en bytte fra skjerm til syklon, for å dra nytte av den ekstra størrelsesreduksjonen av tettere Payminerals (Sasseville, 2015).

Metallurgisk prosess og design

Eoin H. MacDonald, i Handbook of Gold Exploration and Evaluation, 2007

Hydrocykloner

Hydrocykloner er foretrukne enheter for størrelse eller deslimerende store slurryvolum billig og fordi de okkuperer veldig lite gulvplass eller takhøyde. De opererer mest effektivt når de mates med en jevn strømningshastighet og massetetthet og brukes individuelt eller i klynger for å oppnå ønsket total kapasitet ved nødvendige splitter. Størrelsesegenskaper er avhengige av sentrifugale krefter generert av høye tangensielle strømningshastigheter gjennom enheten. Den primære virvelen som dannes av den innkommende oppslemmingen virker spiralt nedover rundt den indre kjeglveggen. Faststoffer kastes utover av sentrifugalkraft, slik at når massen beveger seg nedover øker tettheten. Vertikale komponenter i hastigheten virker nedover nær kjeglveggene og oppover nær aksen. Den mindre tette sentrifugalt separerte slimfraksjonen tvinges oppover gjennom virvelfinneren til å passere ut gjennom åpningen i den øvre enden av kjeglen. En mellomliggende sone eller konvolutt mellom de to strømningene har null vertikal hastighet og skiller de grovere faste stoffene som beveger seg nedover fra de finere faste stoffer som beveger seg oppover. Hovedtyngden av strømmen passerer oppover innenfor den mindre indre virvelen og høyere sentrifugalkrefter kaster den større av de finere partiklene utover og gir en mer effektiv separasjon i de finere størrelsene. Disse partiklene vender tilbake til den ytre virvelen og rapporterer nok en gang til jig -feeden.

Geometrien og driftsforholdene i spiralstrømningsmønsteret til en typiskhydrocykloner beskrevet i fig. 8.13. Operasjonelle variabler er masse tetthet, fôrstrømningshastighet, faste stoffer, fôrinnløpstrykk og trykkfall gjennom syklonen. Syklonvariabler er areal med fôrinnløp, virvelfinnerdiameter og lengde, og spigotutladningsdiameter. Verdien av dragkoeffisienten påvirkes også av form; Jo mer en partikkel varierer fra sfærisitet jo mindre er formfaktoren og jo større er dens bosettingsmotstand. Den kritiske spenningssonen kan strekke seg til noen gullpartikler så store som 200 mm i størrelse og nøye overvåking av klassifiseringsprosessen er dermed viktig for å redusere overdreven resirkulering og den resulterende oppbyggingen av SLIMES. Historisk sett, når det ble gitt lite oppmerksomhet til utvinningen av 150μM gullkorn, overføring av gull i slimfraksjonene ser ut til å ha vært i stor grad ansvarlig for gulltap som ble registrert for å være så høye som 40–60% i mange gullplaceroperasjoner.

Figur 8.14 (Warman Selection Chart) er et foreløpig utvalg av sykloner for å skille ved forskjellige D50 -størrelser fra 9–18 mikron opp til 33–76 mikron. Dette diagrammet, som med andre slike diagrammer med syklonytelse, er basert på en nøye kontrollert feed av en bestemt type. Det antar et faststoffinnhold på 2700 kg/m3 i vann som en første guide til valg. Syklonene i større diameter brukes til å produsere grove separasjoner, men krever høye fôrvolum for riktig funksjon. Fine separasjoner ved høye fôrvolum krever klynger av sykloner med liten diameter som opererer parallelt. De endelige designparametrene for nær størrelse må bestemmes eksperimentelt, og det er viktig å velge en syklon rundt midten av området slik at eventuelle mindre justeringer som kan være nødvendige kan gjøres ved operasjonsstart.

CBC (sirkulerende seng) syklon hevdes å klassifisere alluviale gullmatematerialer opp til 5 mm diameter og oppnå en gjennomgående høy jig -fôr fra understrømmen. Separasjon finner sted omtrentD50/150 mikron basert på silika av tetthet 2,65. CBC Cyclone Under Flow hevdes å være spesielt mottagelig for jig -separasjon på grunn av den relativt glatte størrelsesfordelingskurven og nesten fullstendig fjerning av fine avfallspartikler. Selv om dette systemet hevdes å produsere et høykvalitets primærkonsentrat av like store mineraler i en passering fra en relativt lang størrelsesomfôr (f.eks. Mineralsand), er ingen slike ytelsestall tilgjengelig for alluvialt fôrmateriale som inneholder fint og flakete gull. Tabell 8.5 gir de tekniske dataene for AKWhydrocyklonerFor avskjæringspunkter mellom 30 og 100 mikron.

Tabell 8.5. Tekniske data for AKW hydrocykloner

Type (KRS)	Diameter (mm)	Trykkfall	Kapasitet		Kuttpunkt (mikron)
Type (KRS)	Diameter (mm)	Trykkfall	Slurry (M3/HR)	Faste stoffer (t/h maks).	Kuttpunkt (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

Utviklingen innen jernmalmforbindelse og klassifiseringsteknologier

A. Jankovic, i Iron Ore, 2015

8.3.3.1 Hydrosyklonseparatorer

Hydrocyklonen, også referert til som syklon, er en klassifiserende enhet som bruker sentrifugalkraft for å akselerere settingshastigheten til slurrypartikler og separate partikler i henhold til størrelse, form og spesifikk tyngdekraft. Det er mye brukt i mineralindustrien, med den viktigste bruken i mineralprosessering som en klassifiserer, noe som har vist seg å være ekstremt effektiv i fine separasjonsstørrelser. Det brukes omfattende i lukkede operasjoner med lukket krets, men har funnet mange andre bruksområder, for eksempel desliming, nedbrytning og fortykning.

En typisk hydrocyklon (figur 8.12a) består av et konisk formet kar, åpent ved spissen, eller understrømmen, sammen med en sylindrisk seksjon, som har et tangentielt fôrinntak. Toppen av den sylindriske delen er lukket med en plate som passerer et aksialt montert overløpsrør. Røret forlenges inn i syklonens kropp med en kort, avtakbar seksjon kjent som Vortex Finder, som forhindrer kortslutning av fôr direkte i overløpet. Fôret introduseres under press gjennom tangentiell oppføring, som gir en virvlende bevegelse til massen. Dette genererer en virvel i syklonen, med en lavtrykkssone langs den vertikale aksen, som vist i figur 8.12b. En luftkjerne utvikler seg langs aksen, som normalt er koblet til atmosfæren gjennom spissåpningen, men delvis skapt av oppløst luft som kommer ut av løsningen i sonen med lavt trykk. Sentrifugalkraften akselererer settingshastigheten til partiklene, og skiller dermed partiklene i henhold til størrelse, form og spesifikk tyngdekraft. Raskere setting av partikler beveger seg til veggen i syklonen, der hastigheten er lavest og migrerer til spissåpningen (understrømning). På grunn av virkningen av dragkraften beveger de langsommere setting av partikler seg mot sonen med lavt trykk langs aksen og føres oppover gjennom virvelfinneren til overløpet.

Hydrocykloner brukes nesten universelt i slipekretser på grunn av deres høye kapasitet og relative effektivitet. De kan også klassifisere over et veldig bredt spekter av partikkelstørrelser (typisk 5–500 μm), med mindre diameterenheter som brukes til finere klassifisering. Imidlertid kan syklonpåføring i magnetitt -slipekretser forårsake ineffektiv drift på grunn av tetthetsforskjellen mellom magnetitt- og avfallsmineraler (silika). Magnetitt har en spesifikk tetthet på omtrent 5,15, mens silika har en spesifikk tetthet på omtrent 2,7. Ihydrocykloner, Tette mineraler skiller seg i en finere kuttstørrelse enn lettere mineraler. Derfor blir frigjort magnetitt konsentrert i syklonens understrømning, med følgelig gjenginding av magnetitten. Napier-Munn et al. (2005) bemerket at forholdet mellom den korrigerte kuttstørrelsen (d50c) og partikkeltetthet følger et uttrykk for følgende form avhengig av strømningsforhold og andre faktorer:

d50c∝ρs - ρl - n

hvorρs er faststoffets tetthet,ρl er væsketettheten, ogner mellom 0,5 og 1,0. Dette betyr at effekten av mineraltetthet på syklonytelsen kan være ganske betydelig. For eksempel, hvisd50c av magnetitten er 25 μm, deretterd50C silikapartikler vil være 40–65 μm. Figur 8.13 viser syklonklassifiseringseffektivitetskurvene for magnetitt (Fe3O4) og silika (SiO2) oppnådd fra undersøkelsen av en industriell kule magnetittslipingskrets. Størrelsesseparasjonen for silika er mye grovere, med end50C for Fe3O4 på 29 μm, mens det for SiO2 er 68 μm. På grunn av dette fenomenet er magnetitt -slipemøllene i lukkede kretsløp med hydrocykloner mindre effektive og har lavere kapasitet sammenlignet med andre base metalore slipekretser.

Teknologi med høyt trykk: grunnleggende og applikasjoner

MJ Cocero PhD, i Industrial Chemistry Library, 2001

Faststoffs-separasjonsenheter

•

Hydrocyklon

Dette er en av de enkleste typene av faste stoffer. Det er en høyeffektiv separasjonsenhet og kan brukes til å fjerne faste stoffer effektivt ved høye temperaturer og trykk. Det er økonomisk fordi det ikke har noen bevegelige deler og krever lite vedlikehold.

Separasjonseffektiviteten for faste stoffer er en sterk funksjon av partikkelstørrelsen og temperaturen. Brutto separasjonseffektivitet nær 80% er oppnåelig for silika og temperaturer over 300 ° C, mens i samme temperaturområde er brutto separasjonseffektivitet for tettere zirkonpartikler større enn 99% [29].

Det viktigste handikapet for hydrosyklonoperasjon er tendensen til noen salter til å feste seg til syklonveggene.

•

Kryss mikrofiltrering

Tverrstrømningsfilter oppfører seg på en måte som den som normalt observeres i kryssstrømningsfiltrering under omgivelsesforhold: økt skjærhastighet og redusert væskevisositet resulterer i et økt filtratnummer. Kryss-mikrofiltrering er blitt påført separasjon av utfelte salter som faste stoffer, noe som gir partikkel-separasjonseffektivitet som vanligvis overstiger 99,9%. Goemanset al.[30] studerte natriumnitrat separasjon fra superkritisk vann. Under studiens forhold var natriumnitrat til stede som det smeltede saltet og var i stand til å krysse filteret. Det ble oppnådd separasjonseffektivitet som varierte med temperatur, siden løseligheten avtar når temperaturen øker, og varierer mellom 40% og 85%, for henholdsvis 400 ° C og 470 ° C. Disse arbeiderne forklarte separasjonsmekanismen som en konsekvens av en tydelig permeabilitet av filtreringsmediet mot den superkritiske løsningen, i motsetning til det smeltede saltet, basert på deres tydelig distinkte viskositeter. Derfor ville det være mulig ikke bare å filtrere utfelt salter bare som faste stoffer, men også å filtrere de lavmeltingspunktsaltene som er i en smeltet tilstand.

Driftsproblemene skyldtes hovedsakelig filterkorrosjon av saltene.

Papir: Gjenvinning og resirkulert materiale

Mr Doshi, JM Dyer, i referansemodul i Materials Science and Materials Engineering, 2016

3.3 Rengjøring

Rengjøringsmidler ellerhydrocyklonerFjern forurensninger fra masse basert på tetthetsforskjellen mellom forurensning og vann. Disse enhetene består av konisk eller sylindrisk-konisk trykkbeholder som masse mates tangentielt i den store diameterenden (figur 6). Under gjennomgangen gjennom renholderen utvikler massen et virvelstrømningsmønster, lik den for en syklon. Strømmen roterer rundt den sentrale aksen når den går bort fra innløpet og mot spissen, eller underløp, langs innsiden av renere veggen. Rotasjonsstrømningshastigheten akselererer når diameteren på kjeglen avtar. I nærheten av spissenderen forhindrer den lille diameteråpningen utslipp av mesteparten av strømmen som i stedet roterer i en indre virvel i kjernen av renholderen. Strømmen ved den indre kjernen flowsaway fra spissåpningen til den slipper ut gjennom virvelfinneren, som ligger i den store diameterenden i midten av renholderen. Materialet med høyere tetthet, etter å ha blitt konsentrert ved renholderveggen på grunn av sentrifugalkraft, blir utskrevet ved spissen til kjeglen (Bliss, 1994, 1997).

Rengjøringsmidler er klassifisert som høy, middels eller lav tetthet avhengig av tettheten og størrelsen på forurensningene som fjernes. En rengjøringsmiddel med høy tetthet, med diameter fra 15 til 50 cm (6–20 in) brukes til å fjerne trampmetall, papirklipp og stifter og er vanligvis plassert umiddelbart etter pulperen. Når den renere diameteren synker, øker effektiviteten i å fjerne forurensninger i små størrelser. Av praktiske og økonomiske årsaker er syklon på 75 mm (3 tommer) generelt den minste renholderen som brukes i papirindustrien.

Omvendte rengjøringsmidler og gjennomstrømningsrensere er designet for å fjerne forurensninger med lav tetthet som voks, polystyren og klistremerker. Omvendte rengjøringsmidler er så navngitt fordi aksepteringsstrømmen er samlet på den renere spissen mens avviser avkjørsel ved overløpet. I gjennomstrømningsrensen, aksepterer og avviser avkjørsel i samme ende av rengjøringen, med aksepterer nær den renere veggen atskilt fra avviser av et sentralt rør nær kjernen av renholderen, som vist i figur 7.

Kontinuerlige sentrifuger som ble brukt på 1920- og 1930 -tallet for å fjerne sand fra masse ble avbrutt etter utviklingen av hydrocykloner. Gyroclean, utviklet ved Center Technique du Papier, Grenoble, Frankrike, består av en sylinder som roterer ved 1200–1500 o / min (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002). Kombinasjonen av relativt lang oppholdstid og høy sentrifugalkraft tillater forurensninger med lav tetthet tilstrekkelig tid til å migrere til kjernen av renholderen der de blir avvist gjennom senterets virvelutladning.

Mt Thew, i Encyclopedia of Separation Science, 2000

Synopsis

Skjønt den faste - væskehydrocyklonDet er etablert i det meste av 1900 -tallet, tilfredsstillende ytelse for væske -væske, kom ikke før på 1980 -tallet. Offshore oljeindustrien hadde behov for kompakt, robust og pålitelig utstyr for å fjerne fint delt forurensningsolje fra vann. Dette behovet ble tilfredsstilt av en betydelig annen type hydrocyklon, som selvfølgelig ikke hadde noen bevegelige deler.

Etter å ha forklart dette behovet mer fullstendig og sammenlignet det med solid -væske -syklonisk separasjon i mineralbehandling, blir fordelene som hydrocyklonen ga over typer utstyr installert tidligere for å oppfylle plikten.

Kriterier av separasjonsytelsesvurdering er listet opp før du diskuterer ytelse når det gjelder fôrkonstitusjon, operatørkontroll og energien som kreves, dvs. produktet av trykkfall og strømningshastighet.

Miljøet for petroleumsproduksjon setter noen begrensninger for materialer, og dette inkluderer problemet med partikulær erosjon. Typiske materialer som brukes er nevnt. Relative kostnadsdata for typer oljeseparasjonsanlegg, både kapital og tilbakevendende, er skissert, selv om kilder er sparsomme. Til slutt beskrives noen pekere for videre utvikling, ettersom oljeindustrien ser ut til utstyr som er installert på sjøbedet eller til og med i bunnen av brønneren.

Prøvetaking, kontroll og massebalansering

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., I Wills 'Mineral Processing Technology (åttende utgave), 2016

3.7.1 Bruk av partikkelstørrelse

Mange enheter, for eksempelhydrocyklonerog tyngdekraftsseparatorer, produserer en grad av størrelse separasjon og partikkelstørrelsesdata kan brukes til massebalansering (eksempel 3.15).

Eksempel 3.15 er et eksempel på minimering av node ubalanse; Det gir for eksempel den opprinnelige verdien for minimering av generaliserte minste kvadrater. Denne grafiske tilnærmingen kan brukes når det er "overflødig" komponentdata; I eksempel 3.9 kunne det vært brukt.

Eksempel 3.15 bruker syklonen som noden. En andre node er sumpen: dette er et eksempel på 2 innganger (fersk fôr og kule milldischarge) og en utgang (syklonfôr). Dette gir en annen massebalanse (eksempel 3.16).

I kapittel 9 går vi tilbake til dette slipekretseksemplet ved hjelp av justerte data for å bestemme syklonpartisjonskurven.

Post Time: Mai-07-2019