Hydrocyklony

Opis

Hydrocyklonymają kształt ston-cylindryczny, z stycznym wlotem zasilającym do cylindrycznego przekroju i wylotem na każdej osi. Gniazdko w sekcji cylindrycznej nazywa się wyszukiwarką wiru i rozciąga się na cyklon w celu zmniejszenia przepływu zwarcia bezpośrednio z wlotu. Na stożkowym końcu znajduje się drugi ujście, czop. W przypadku rozdziału wielkości oba gniazda są na ogół otwarte na atmosferę. Hydrocyklony są ogólnie obsługiwane pionowo z czopem w dolnym końcu, stąd gruboziarnisty produkt nazywany jest podkładem i drobnym produktem, pozostawiając wyszukiwarkę wirów, przepełnienie. Rysunek 1 schematycznie pokazuje główny przepływ i cechy projektowe typowegoHydrocyklon: Dwie wiry, styczny wlot zasilający i osiowe gniazda. Z wyjątkiem bezpośredniego regionu wlotu stycznego, ruch płynu w cyklonie ma symetrię promieniową. Jeśli jeden lub oba gniazdki są otwarte na atmosferę, strefa niskiego ciśnienia powoduje rdzeń gazowy wzdłuż osi pionowej, wewnątrz wiru wewnętrznego.

Zasada pracy jest prosta: płyn, niosący zawieszone cząstki, wchodzi do cyklonu stycznie, spira się w dół i wytwarza pole odśrodkowe w wolnym przepływie wiru. Większe cząstki przemieszczają się przez płyn na zewnątrz cyklonu ruchem spiralnym i wychodzą przez czop z ułamkiem cieczy. Ze względu na granicę czopu wiru wewnętrzny, obracający się w tym samym kierunku co wir zewnętrzny, ale płynie w górę, jest ustalany i pozostawia cyklon przez wyszukiwarkę wirową, niosąc z nim większość cieczy i drobniejszych cząstek. Jeśli pojemność SPIGOT zostanie przekroczona, rdzeń powietrza jest zamknięty, a rozładowanie Spigota zmienia się z sprayu w kształcie parasola na „linę” i utratę gruboziarnistego materiału na przepełnienie.

Średnica cylindrycznego przekroju jest główną zmienną wpływającą na wielkość cząstek, którą można oddzielić, chociaż średnice wylotowe można zmienić niezależnie w celu zmiany osiągniętego separacji. Podczas gdy wczesni pracownicy eksperymentowali z cyklonami o średnicy 5 mm, komercyjne średnice hydrocyklonu wynoszą obecnie od 10 mm do 2,5 m, z rozmiarami rozdzielenia cząstek gęstości 2700 kg m -3 1,5–300 μm, zmniejszając się wraz ze zwiększoną gęstością cząstek. Spadek ciśnienia roboczego waha się od 10 barów dla małych średnic do 0,5 bara dla dużych jednostek. Aby zwiększyć pojemność, wiele małychHydrocyklonymoże być różnorodny z jednej linii zasilającej.

Chociaż zasada działania jest prosta, wiele aspektów ich działania jest nadal słabo poznanych, a wybór i przewidywanie hydrocyklonu do działania przemysłowego są w dużej mierze empiryczne.

Klasyfikacja

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.eng., W Wills 'Mineral Processing Technology (Eighth Edition), 2016

9.4.3 Hydrocyklony kontra ekran

Hydrocyklony zdominowały klasyfikację w przypadku rozmiarów drobnych cząstek w zamkniętych obwodach szlifowania (<200 µm). Jednak ostatnie osiągnięcia technologii ekranu (rozdział 8) odnowiły zainteresowanie stosowaniem ekranów w obwodach szlifowania. Ekrany oddzielone na podstawie wielkości i nie mają wpływu bezpośrednio gęstość rozprzestrzeniania się w minerałach zasilających. To może być zaleta. Ekrany również nie mają frakcji obejścia, a jak pokazano przykład 9.2, obejście może być dość duże (w tym przypadku ponad 30%). Rysunek 9.8 pokazuje przykład różnicy w krzywej podziału dla ekranów cyklones i ekranów. Dane pochodzą z koncentratora El Brocal w Peru z ocenami przed i po hydrocyklonach zastąpiono Derrick Stack Sizer® (patrz rozdział 8) w obwodzie mielenia (Dündar i in., 2014). Zgodnie z oczekiwaniami, w porównaniu z cyklonem ekran miał ostrzejszy rozdział (nachylenie krzywej jest wyższe) i niewielkie obejście. Wzrost pojemności obwodu szlifowania został zgłoszony z powodu wyższych szybkości pęknięcia po wdrożeniu ekranu. Zostało to przypisane eliminacji obejściu, zmniejszając ilość drobnego materiału wysłanego z powrotem do szlifierskiego Millswhicha ma tendencję do uderzeń cząstek -cząstek.

Zmiana nie jest jednak jednym ze sposobów: najnowszym przykładem jest przejście z ekranu na cyklon, aby skorzystać z dodatkowej redukcji wielkości gęstszych płac (Sasseville, 2015).

Proces i projekt metalurgiczny

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

Hydrocyklony

Hydrocyklony są preferowanymi jednostkami do tanich rozmiarów lub rozpuszczenia dużych objętości zawiesiny, a ponieważ zajmują bardzo mało miejsca podłogowego lub sali przednich. Działają najskuteczniej, gdy są karmione przy równomiernym natężeniu przepływu i gęstości miazgi i są stosowane indywidualnie lub w klastrach w celu uzyskania pożądanych całkowitej zdolności przy wymaganych podziałach. Możliwości wielkości polegają na siłach odśrodkowych generowanych przez wysokie prędkości przepływu stycznego przez jednostkę. Pierwotny wir utworzony przez przychodzącą zawiesinę działa spiralnie w dół wokół wewnętrznej ściany stożka. Solidne są wyrzucane na zewnątrz siłą odśrodkową, tak że w miarę wzrostu pulpy w dół jej gęstość wzrasta. Pionowe elementy prędkości działają w dół w pobliżu ścian stożkowych i w górę w pobliżu osi. Mniej gęsta oddzielona odśrodkowa frakcja szlamu jest wymuszana w górę przez wyszukiwarkę wiru, aby przejść przez otwór na górnym końcu stożka. Strefa pośrednia lub obwiednia między dwoma przepływami ma zerową prędkość pionową i oddziela grubsze substancje stałe przesuwające się w dół od drobniejszych stałych poruszających się w górę. Większość przepływu przechodzi w górę w mniejszym wirze wewnętrznej, a wyższe siły odśrodkowe rzucają większe z drobniejszych cząstek na zewnątrz, zapewniając w ten sposób bardziej wydajne separacja w drobniejszych terminach. Cząstki te powracają do wiru zewnętrznego i ponownie zgłaszają się do zasilania JIG.

Geometria i warunki pracy w wzorze przepływu spiralnego typowegoHydrocyklonopisano na ryc. 8.13. Zmienne operacyjne to gęstość miazgi, szybkość przepływu zasilająca, charakterystyka ciał stałych, ciśnienie wlotowe zasilające i spadek ciśnienia przez cyklon. Zmienne cyklonowe są obszarem wlotu zasilającego, średnicy i długości znaczenia wirowego oraz średnicy zrzutu. Na wartość współczynnika oporu ma również wpływ kształt; Im bardziej cząsteczka różni się od sferyczności, tym mniejszy jest jego współczynnik kształtu i tym większy jego odporność na osiadanie. Krytyczna strefa naprężenia może rozciągnąć się na niektóre cząstki złota o wielkości o wielkości 200 mm, a staranne monitorowanie procesu klasyfikacji jest zatem niezbędne do zmniejszenia nadmiernego recyklingu i wynikającego z tego gromadzenia szlamu. Historycznie, gdy niewiele uwagi zwrócono na odzyskanie 150μZ ziarna złota, przeniesienie złota w frakcjach śluzowych wydaje się być w dużej mierze odpowiedzialna za straty złota, które zostały zarejestrowane jako wysokie, jak 40–60% w wielu operacjach parlerów złota.

Rysunek 8.14 (wykres selekcji Warmana) jest wstępnym wyborem cyklonów do oddzielania się w różnych terminach D50 od 9–18 mikronów do 33–76 mikronów. Ten wykres, podobnie jak w przypadku innych takich wykresów wydajności cyklonu, opiera się na starannie kontrolowanym kanale określonego typu. Zakłada zawartość ciał stałych 2700 kg/m3 w wodzie jako pierwszy przewodnik po selekcji. Cyklony o większej średnicy są wykorzystywane do wytwarzania gruboziarnistych separacji, ale wymagają wysokiej objętości zasilania dla prawidłowej funkcji. Drobne separacje przy dużych objętościach zasilających wymagają klastrów cyklonów małej średnicy działających równolegle. Ostateczne parametry projektowe do ścisłej wielkości muszą być określone eksperymentalnie i ważne jest, aby wybrać cyklon wokół środka zakresu, aby na początku operacji można było dokonać wszelkich drobnych korekt, które mogą być wymagane.

Twierdzi się, że cyklon CBC (złoża krążącego) klasyfikuje aluwialne materiały zasilające złoto o średnicy do 5 mm i uzyskuje konsekwentnie wysoką zasilanie przyrządu z podwozia. Separacja odbywa się w przybliżeniuD50/150 mikronów na podstawie krzemionki o gęstości 2.65. Uważa się, że niedobór cyklonu CBC jest szczególnie podatny na separację przyrządów ze względu na jego stosunkowo gładką krzywą rozkładu wielkości i prawie całkowitego usuwania drobnych cząstek odpadów. Jednakże, chociaż twierdzi się, że ten system wytwarza pierwotne koncentrat wysokiej jakości ciężkich minerałów w jednym przejściu ze stosunkowo długiego zasięgu zasięgu (np. Piaski mineralne), nie są dostępne takie figurki dla materiału paszowego zawierającego drobne i łuszczące się złoto. Tabela 8.5 udziela danych technicznych dla AKWHydrocyklonydla punktów odcięcia między 30 a 100 mikronami.

Tabela 8.5. Dane techniczne dla hydrocyklonów AKW

Typ (KRS)	Średnica (MM)	Spadek ciśnienia	Pojemność		Punkt wycięcia (mikrony)
Typ (KRS)	Średnica (MM)	Spadek ciśnienia	Zawiesina (M3/HR)	Solidne (T/H Max).	Punkt wycięcia (mikrony)
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

Rozwój technologii powściągliwości i klasyfikacji rudy żelaza

A. Jankovic, w rudzie żelaza, 2015

8.3.3.1 Separatory hydrocyklonu

Hydrocyklon, zwany również cyklonem, jest urządzeniem klasyfikującym, które wykorzystuje siłę odśrodkową do przyspieszenia szybkości osadzania gnojowic i oddzielnych cząstek zgodnie z wielkością, kształtem i ciężarnością właściwą. Jest szeroko stosowany w branży minerałów, a jego główne zastosowanie w przetwarzaniu minerałów jest klasyfikatorem, który okazał się niezwykle wydajny w rozmiarach separacji. Jest szeroko stosowany w operacjach szlifowania obwodu zamkniętego, ale znalazł wiele innych zastosowań, takich jak rozpuszczenie, degrtowanie i pogrubienie.

Typowy hydrocyklon (ryc. 8.12a) składa się ze stożkowego naczynia, otwartego na jego wierzchołku, czyli uwolnieniu, połączonego z cylindrycznym przekroczeniem, który ma styczny wlot zasilający. Góra cylindrycznego przekroju jest zamknięta płytą, przez którą przechodzi osiowo zamontowaną rurę przelewową. Rura jest rozciągana na korpus cyklonu przez krótką, zdejmowaną sekcję znaną jako wyszukiwarka wiru, która zapobiega zwarciu zasilania bezpośrednio w przepełnieniu. Pasze jest wprowadzane pod ciśnieniem przez wejście styczne, które nadaje ruchowi ruchowi miąższowi. Generuje to wiru w cyklonie, ze strefą niskiego ciśnienia wzdłuż osi pionowej, jak pokazano na rysunku 8.12b. Rdzeń powietrza rozwija się wzdłuż osi, zwykle podłączony do atmosfery przez otwór wierzchołkowy, ale częściowo stworzony przez rozpuszczone powietrze wychodzące z roztworu w strefie niskiego ciśnienia. Siła odśrodkowa przyspiesza szybkość osiadania cząstek, tym samym oddzielając cząstki według wielkości, kształtu i ciężaru właściwego. Szybsze osadające cząstki przenoszą się do ściany cyklonu, gdzie prędkość jest najniższa, i migrują do otworu wierzchołkowego (podszewki). Ze względu na działanie siły oporu, wolniejsze cząsteczki rozkładane poruszają się w kierunku strefy niskiego ciśnienia wzdłuż osi i są przenoszone w górę przez wyszukiwarkę wirową do przepełnienia.

Hydrocyklony są prawie powszechnie stosowane w obwodach szlifowania ze względu na ich wysoką pojemność i wydajność względną. Mogą również sklasyfikować w bardzo szerokim zakresie wielkości cząstek (zwykle 5–500 μm), a do drobniejszej klasyfikacji stosowane są jednostki o mniejszej średnicy. Jednak zastosowanie cyklonu w obwodach mielenia magnetytu może powodować nieefektywne działanie ze względu na różnicę gęstości między minerałami magnetytu a odpadami (krzemionka). Magnetyt ma gęstość właściwą około 5,15, podczas gdy krzemionka ma gęstość właściwą około 2,7. WHydrocyklony, gęste minerały oddzielają się z drobniejszym rozmiarem niż jaśniejsze minerały. Dlatego wyzwolony magnetyt koncentruje się w niedopuszczaniu cyklonu, z konsekwencją przerostu magnetytu. Napier-Munn i in. (2005) zauważyli, że związek między skorygowanym rozmiarem cięcia (d50c), a gęstość cząstek wynika z wyrażenia następującej formy w zależności od warunków przepływu i innych czynników:

D50C∝ρS -ρl -n

GdzieρS to gęstość stałych,ρL to gęstość cieczy inwynosi od 0,5 do 1,0. Oznacza to, że wpływ gęstości mineralnej na wydajność cyklonu może być dość znaczący. Na przykład, jeślid50c magnetytu wynosi 25 μm, a następnied50c cząstek krzemionki wyniesie 40–65 μm. Rysunek 8.13 pokazuje krzywe wydajności klasyfikacji cyklonu dla magnetytu (Fe3O4) i krzemionki (SiO2) uzyskanych z badania obwodu szlifowania magnetytu w młynie przemysłowej. Separacja wielkości krzemionki jest znacznie grubsza, zd50C dla Fe3O4 o 29 μm, podczas gdy dla SiO2 wynosi 68 μm. Z powodu tego zjawiska młyny do szlifowania magnetytu w zamkniętych obwodach z hydrocyklonami są mniej wydajne i mają niższą pojemność w porównaniu z innymi obwodami szlifowania metalowego bazy.

Technologia procesów wysokiego ciśnienia: podstawy i zastosowania

Dr MJ Cocero, w bibliotece chemii przemysłowej, 2001

Urządzenia do separacji stałych

• •

Hydrocyklon

Jest to jeden z najprostszych rodzajów separatorów stałych. Jest to urządzenie do separacji o wysokiej wydajności i może być używane do skutecznego usuwania substancji stałych w wysokich temperaturach i ciśnieniach. Jest to ekonomiczne, ponieważ nie ma ruchomych części i wymaga niewielkiej konserwacji.

Wydajność separacji stałych jest silną funkcją wielkości cząstek i temperatury. Wydajność rozdziału brutto w pobliżu 80% można osiągnąć dla krzemionki i temperatur powyżej 300 ° C, podczas gdy w tym samym zakresie temperatur wydajność separacji brutto dla gęstszych cząstek cyrkonu jest większa niż 99% [29].

Głównym handicapem operacji hydrocyklonu jest tendencja niektórych soli do przylegania do ścian cyklonu.

• •

Mikro-filtracja krzyżowa

Filtry krzyżowe zachowują się w sposób podobny do tego normalnie obserwowanego w filtracji przepływu krzyżowego w warunkach otoczenia: zwiększone wskaźniki ścinania i zmniejszona żywotność płynu powodują zwiększenie liczby przesączników. Krzyżowo-frofiltracja zastosowano do oddzielenia wytrąconych soli jako ciał stałych, co daje wydajność setekowania cząstek zwykle przekraczających 99,9%. Goemansi in.[30] badali separację azotanów sodu od wody nadkrytycznej. W warunkach badania azotan sodu był obecny jako stopiona sól i był w stanie przekroczyć filtr. Uzyskano wydajność separacji, która zmieniała się wraz z temperaturą, ponieważ rozpuszczalność maleje wraz ze wzrostem temperatury, w zakresie od 40% do 85%, odpowiednio dla 400 ° C i 470 ° C. Pracownicy ci wyjaśnili mechanizm separacji w wyniku wyraźnej przepuszczalności pożywki filtrującej w kierunku roztworu nadkrytycznego, w przeciwieństwie do stopionej soli, w oparciu o ich wyraźnie wyraźne lepkości. Dlatego możliwe byłoby nie tylko filtrowane sole wytrącone jedynie jako ciśnienie stałe, ale także filtrowanie tych soli o niskim poziomie pomieszczenia, które są w stanie stopionym.

Kłopoty operacyjne wynikały głównie z korozji filtra przez sole.

Papier: recykling i materiały recyklingowe

Pan Doshi, JM Dyer, w module referencyjnym w Material Science and Material Engineering, 2016

3.3 Czyszczenie

Sprzątacze lubHydrocyklonyUsuń zanieczyszczenia z miazgi na podstawie różnicy gęstości między zanieczyszczeniem a wodą. Urządzenia te składają się z stożkowego lub cylindrycznego naczynia ciśnieniowego, do którego miazga jest zasilana stycznie na końcu dużej średnicy (ryc. 6). Podczas przejścia przez środki czyszczące miazga rozwija wzór przepływu wirów, podobny do cyklonu. Przepływ obraca się wokół osi środkowej, gdy przechodzi od wlotu i w kierunku wierzchołka lub otworu poddrzewanego, wzdłuż wnętrza ściany czystszej. Prędkość przepływu obrotowego przyspiesza, gdy zmniejsza się średnica stożka. W pobliżu końca wierzchołka otwieranie małej średnicy zapobiega rozładowaniu większości przepływu, który zamiast tego obraca się w wirze wewnętrznym u rdzenia środka czyszczącego. Przepływ w wewnętrznym rdzeniu płyną z otworu wierzchołkowego, aż rozładuje się przez wyszukiwarkę wirową, znajdującą się na dużej średnicy na środku środka czyszczącego. Materiał o wyższej gęstości, stężony na ścianie środka czyszczącego z powodu siły odśrodkowej, jest wypisywany na wierzchołku stożka (Bliss, 1994, 1997).

Czyszki są klasyfikowane jako wysoka, średnia lub niska gęstość w zależności od gęstości i wielkości usuwania zanieczyszczeń. Do usunięcia metalu, papierowych klipsów i zszywek i zszywek, o wysokiej gęstości o średnicy o średnicy o średnicy od 15 do 50 cm (6–20 cali). Wraz ze spadkiem czystszej średnicy wzrasta jego wydajność w usuwaniu małych wielkości zanieczyszczeń. Z powodów praktycznych i ekonomicznych cyklon o średnicy 75 mm (3 cale) jest ogólnie najmniejszym środkiem czyszczącym stosowanym w branży papierowej.

Odwrotne środki czyszczące i środki czyszczące przepływy są zaprojektowane w celu usunięcia zanieczyszczeń o niskiej gęstości, takich jak wosk, polistyren i laski. Odwrotne środki czyszczące są tak nazwane, ponieważ strumień akceptacji jest zbierany na czyszczniejszym wierzchołku, podczas gdy odrzuty wychodzą z przepełnienia. W środku czyszczenia przepływu akceptuje i odrzuca wyjście na tym samym końcu środka czyszczącego, a akceptuje w pobliżu środka czyszczącej oddzielonej od odrzuconych rurki centralnej w pobliżu rdzenia środka czyszczącego, jak pokazano na ryc. 7.

Ciągłe wirowania stosowane w latach dwudziestych i 30. XX wieku w celu usunięcia piasku z miazgi zostały przerwane po opracowaniu hydrocyklonów. Gyroclean, opracowany w Center Technique du Papier, Grenoble, Francja, składa się z cylindra, który obraca się przy 1200–1500 obr./min (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002). Połączenie stosunkowo długiego czasu przebywania i wysokiej siły odśrodkowej pozwala na zanieczyszczenia o niskiej gęstości wystarczające czas na migrację do rdzenia sprzątacza, gdzie są one odrzucane przez wyładowanie wiru środkowego.

MT Thew, w Encyclopedia of Separation Science, 2000

Streszczenie

Chociaż stały -likHydrocyklonZostało ustanowione przez większość XX wieku, zadowalająca wydajność separacji cieczy i likwidów dotarła dopiero w latach 80. Przemysł naftowy na morzu potrzebował kompaktowego, solidnego i niezawodnego sprzętu do usuwania drobno podzielonego oleju zanieczyszczającego z wody. Ta potrzeba była zaspokojona przez znacząco odmienny rodzaj hydrocyklonu, który oczywiście nie miał ruchomych części.

Po wyjaśnieniu tej potrzeby pełniejszego i porównania z nią z cyklonicznym separacją stałą i cieczy w przetwarzaniu minerałów, podano zalety, które hydrocyklon nadał rodzaje sprzętu zainstalowane wcześniej, aby spełnić obowiązek.

Kryteria oceny wyników separacji są wymienione przed omówieniem wydajności w kategoriach konstytucji paszowej, kontroli operatora i wymaganej energii, tj. Produktu spadku ciśnienia i przepływu.

Środowisko produkcji ropy naftowej ustawia pewne ograniczenia materiałów, co obejmuje problem erozji cząstek stałych. Wymieniono typowe zastosowane materiały. Względne dane dotyczące kosztów rodzajów separacji ropy, zarówno kapitału, jak i nawracającego, są przedstawione, chociaż źródła są rzadkie. Wreszcie opisano niektóre wskazówki do dalszego rozwoju, ponieważ przemysł naftowy wygląda na sprzęt zainstalowany na łóżku morskim, a nawet na dnie odwiertu.

Próbkowanie, kontrola i równoważenie masowe

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.eng., W Wills 'Mineral Processing Technology (Eighth Edition), 2016

3.7.1 Zastosowanie wielkości cząstek

Wiele jednostek, takich jakHydrocyklonyi separatory grawitacyjne wytwarzają stopień rozdziału wielkości, a dane wielkości cząstek można wykorzystać do równoważenia masy (przykład 3.15).

Przykład 3.15 jest przykładem minimalizacji nierównowagi węzłów; Zapewnia na przykład początkową wartość minimalizacji uogólnionych najmniejszych kwadratów. To podejście graficzne można stosować, gdy pojawiają się dane komponentów „nadmiar”; W przykładzie 3.9 można go było użyć.

Przykład 3.15 używa cyklonu jako węzła. Drugi węzeł to studzienka: jest to przykład 2 wejść (świeże pasze i młynka kulowa) i jednej mocy (pasza cyklonu). Daje to kolejną równowagę masy (przykład 3.16).

W rozdziale 9 wracamy do tego przykładu obwodu szlifowania przy użyciu skorygowanych danych w celu ustalenia krzywej partycji cyklonu.

Czas po: 07-2019