Hidrociclone

Descriere

Hidrocicloneau formă cono-cilindrică, cu o intrare tangențială de alimentare în secțiunea cilindrică și o ieșire la fiecare axă. Ieșirea din secțiunea cilindrică se numește căutătorul de vortex și se extinde în ciclon pentru a reduce fluxul de scurtcircuit direct de la intrare. La capătul conic se află a doua ieșire, spigotul. Pentru separarea dimensiunilor, ambele puncte de vânzare sunt în general deschise atmosferei. Hidrociclonele sunt, în general, operate vertical cu spigotul la capătul inferior, de aceea produsul grosier se numește flori de suroz și produs fin, lăsând căutătorul vortex, revărsarea. Figura 1 prezintă schematic caracteristicile principale de flux și de design ale unui tipichidrociclon: cele două vortice, intrarea tangențială de alimentare și prizele axiale. Cu excepția regiunii imediate a intrării tangențiale, mișcarea fluidă din ciclon are simetrie radială. Dacă una sau ambele puncte de vânzare sunt deschise către atmosferă, o zonă de joasă presiune provoacă un miez de gaz de -a lungul axei verticale, în interiorul vortexului interior.

Principiul de funcționare este simplu: fluidul, purtând particulele suspendate, intră în tangențial ciclon, spirale în jos și produce un câmp centrifugal în fluxul de vortex liber. Particulele mai mari se deplasează prin fluid spre exteriorul ciclonului într -o mișcare în spirală și ies prin spigot cu o fracție din lichid. Datorită zonei de limitare a spigotului, un vortex interior, care se rotește în aceeași direcție cu vortexul exterior, dar care curge în sus, este stabilit și lasă ciclonul prin căutătorul de vortex, purtând cea mai mare parte a lichidului și particulelor mai fine cu acesta. Dacă capacitatea de spigot este depășită, miezul de aer este închis și descărcarea de spigot se schimbă de la un spray în formă de umbrelă la o „frânghie” și o pierdere de material grosier la revărsare.

Diametrul secțiunii cilindrice este variabila majoră care afectează dimensiunea particulei care poate fi separată, deși diametrele de ieșire pot fi schimbate independent pentru a modifica separarea obținută. În timp ce lucrătorii timpurii au experimentat cu cicloni până la 5 mm diametru, diametrele comerciale de hidrociclonă variază în prezent de la 10 mm la 2,5 m, cu dimensiuni de separare pentru particule de densitate 2700 kg m - 3 1,5-300 μm, scăzând cu o densitate crescută de particule. Căderea de presiune de funcționare variază de la 10 bar pentru diametre mici până la 0,5 bar pentru unități mari. Pentru a crește capacitatea, multiple micihidrociclonePoate fi colectat dintr -o singură linie de alimentare.

Deși principiul funcționării este simplu, multe aspecte ale funcționării lor sunt încă slab înțelese, iar selecția și predicția hidrociclonilor pentru funcționarea industrială sunt în mare parte empirice.

Clasificare

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.ENG., În Tehnologia de procesare a mineralelor Wills (ediția a opta), 2016

9.4.3 hidrociclone versus ecrane

Hidrociclonele au ajuns să domine clasificarea atunci când se ocupă de dimensiuni fine de particule în circuitele de măcinare închise (<200 µm). Cu toate acestea, evoluțiile recente ale tehnologiei ecranului (capitolul 8) au reînnoit interesul în utilizarea ecranelor în circuitele de măcinare. Ecranele separate pe baza dimensiunii și nu sunt influențate direct de răspândirea densității în mineralele de alimentare. Acesta poate fi un avantaj. Ecranele nu au, de asemenea, o fracție de bypass și, de exemplu, a arătat exemplul 9.2, bypass -ul poate fi destul de mare (peste 30% în acest caz). Figura 9.8ss Un exemplu de diferență de curbă de partiție pentru ecranele Cyclonesand. Datele sunt de la concentratorul de blocal EL din Peru, cu evaluări înainte și după ce hidrociclonele au fost înlocuite cu un Stack Sizer® Derrick (vezi Capitolul 8) în circuitul de măcinare (Dündar și colab., 2014). În concordanță cu așteptarea, în comparație cu ciclonul, ecranul a avut o separare mai accentuată (panta curbei este mai mare) și puțin ocolire. O creștere a capacității circuitului de măcinare a fost raportată din cauza ratelor de rupere mai mari după implementarea ecranului. Acest lucru a fost atribuit eliminării bypass -ului, reducând cantitatea de material fin trimis înapoi la Millswhich -ul de măcinare tinde să amortizeze impacturile particulelor - particule.

Schimbarea nu este însă o modalitate: un exemplu recent este o trecere de la ecran la ciclon, pentru a profita de reducerea suplimentară a mărimii a plăților de mai dense (Sasseville, 2015).

Proces și proiectare metalurgică

Eoin H. MacDonald, în Handbook of Gold Exploration and Evaluare, 2007

Hidrociclone

Hidrociclonele sunt unități preferate pentru dimensionarea sau deslimitarea volumelor mari de nămol ieftin și pentru că ocupă foarte puțin spațiu pentru podea sau o sală de cap. Ele funcționează cel mai eficient atunci când sunt alimentate la un debit uniform și densitatea pulpei și sunt utilizate individual sau în clustere pentru a obține capacități totale dorite la despărțirile necesare. Capacitățile de dimensionare se bazează pe forțele centrifuge generate de viteze de flux tangențiale ridicate prin unitate. Vortexul primar format din nămolul care intră acționează în spirală în jos în jurul peretelui conului interior. Solidele sunt aruncate spre exterior prin forța centrifugă, astfel încât, pe măsură ce pulpa se deplasează în jos, densitatea ei crește. Componentele verticale ale vitezei acționează în jos în apropierea pereților conului și în sus lângă axă. Fracția de slime mai puțin densă centrifugă separată este forțată în sus prin căutătorul de vortex să treacă prin deschiderea de la capătul superior al conului. O zonă intermediară sau un plic între cele două fluxuri are o viteză verticală zero și separă solidele mai grosiere care se deplasează în jos de solidele mai fine care se deplasează în sus. Cea mai mare parte a fluxului trece în sus în cadrul vortexului interior mai mic și forțele centrifuge superioare aruncă cea mai mare dintre particulele mai fine exterioare, oferind astfel o separare mai eficientă în dimensiunile mai fine. Aceste particule se întorc la vortexul exterior și se raportează încă o dată la feedul de jig.

Geometria și condițiile de funcționare în cadrul modelului de flux în spirală a unui tipichidrociclonsunt descrise în Fig. 8.13. Variabilele operaționale sunt densitatea pulpei, debitul de alimentare, caracteristicile solidelor, presiunea de intrare a alimentației și căderea presiunii prin ciclon. Variabilele ciclone sunt aria intrării de alimentare, diametrul și lungimea căutătorului de vortex și diametrul de descărcare a spigotului. Valoarea coeficientului de tracțiune este, de asemenea, afectată de formă; Cu cât o particulă variază mai mult de sfericitate, cu atât mai mică este factorul său de formă și cu atât rezistența sa de decontare mai mare. Zona de stres critică se poate extinde la unele particule de aur până la dimensiunea de 200 mm, iar monitorizarea atentă a procesului de clasificare este astfel esențială pentru a reduce reciclarea excesivă și acumularea rezultată a slimelor. Istoric, când s -a acordat puțină atenție recuperării a 150μMreale de aur M, transportul de aur în fracțiile de slime pare să fi fost în mare măsură responsabile pentru pierderile de aur care au fost înregistrate la 40-60% în multe operațiuni de plasare a aurului.

Figura 8.14 (graficul de selecție Warman) este o selecție preliminară a ciclonilor pentru separarea la diferite dimensiuni D50 de la 9-18 microni până la 33–76 microni. Acest grafic, ca și în cazul altor diagrame de performanță a ciclonului, se bazează pe o alimentare cu un tip specific controlat cu atenție. Presupune un conținut de solide de 2.700 kg/m3 în apă ca prim ghid pentru selecție. Ciclonii cu diametru mai mare sunt utilizate pentru a produce separații grosiere, dar necesită volume de alimentare ridicate pentru o funcție adecvată. Separațiile fine la volumele mari de alimentare necesită clustere de cicloni cu diametrul mic care funcționează în paralel. Parametrele finale pentru dimensionarea închisă trebuie să fie determinate experimental și este important să selectați un ciclon în jurul mijlocului intervalului, astfel încât orice ajustare minoră care poate fi necesară poate fi făcută la începutul operațiunilor.

Ciclonul CBC (patul circulant) se pretinde că clasifică materialele de alimentare cu aur aluvial de până la 5 mm diametru și obține o alimentare constantă ridicată de pericol din subsol. Separarea are loc aproximativD50/150 microni pe baza silicei de densitate 2,65. Se pretinde că stratul de ciclon CBC este deosebit de susceptibil de separarea jigului din cauza curbei sale de distribuție a mărimii relativ netede și a îndepărtării aproape complete a particulelor fine de deșeuri. Cu toate acestea, deși se pretinde că acest sistem produce un concentrat primar de înaltă calitate de minerale grele echivalente într-o singură trecere dintr-o furaje de dimensiuni relativ lungi (de exemplu, nisipuri minerale), nu sunt disponibile astfel de cifre de performanță pentru materialul de alimentare aluvial care conține aur fin și fulger. Tabelul 8.5 oferă datele tehnice pentru AKWhidrociclonepentru puncte de întrerupere între 30 și 100 microni.

Tabelul 8.5. Date tehnice pentru hidrociclone AKW

Tip (KRS)	Diametru (mm)	Cădere de presiune	Capacitate		Punct de tăiere (microni)
Tip (KRS)	Diametru (mm)	Cădere de presiune	Slurry (M3/HR)	Solide (T/H Max).	Punct de tăiere (microni)
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

Evoluții în tehnologiile de cominution și clasificare a minereului de fier

A. Jankovic, în minereu de fier, 2015

8.3.3.1 Separatoare de hidrociclone

Hidrociclon, denumit și ciclon, este un dispozitiv de clasificare care utilizează forța centrifugă pentru a accelera rata de așezare a slurryparticulelor și particule separate în funcție de dimensiune, formă și gravitație specifică. Este utilizat pe scară largă în industria mineralelor, utilizarea principală în procesarea mineralelor fiind ca un clasificator, care s -a dovedit extrem de eficient la dimensiuni fine de separare. Este utilizat pe scară largă în operațiunile de măcinare a circuitului închis, dar a găsit multe alte utilizări, cum ar fi deslimitarea, degradarea și îngroșarea.

Un hidrociclon tipic (figura 8.12a) este format dintr -o navă în formă conică, deschisă la vârful său, sau sub -flux, unită la o secțiune cilindrică, care are o intrare tangențială de alimentare. Partea superioară a secțiunii cilindrice este închisă cu o placă prin care trece o țeavă de revărsat montată axial. Țeava este extinsă în corpul ciclonului printr-o secțiune scurtă, detașabilă, cunoscută sub numele de căutătorul de vortex, care împiedică scurtcircuitarea furajelor direct în revărsare. Feed -ul este introdus sub presiune prin intrarea tangențială, care oferă o mișcare de vârtej în pulpă. Aceasta generează un vortex în ciclon, cu o zonă de joasă presiune de-a lungul axei verticale, așa cum se arată în figura 8.12b. O nucleu de aer se dezvoltă de-a lungul axei, conectat în mod normal la atmosferă prin deschiderea vârfului, dar în parte creat de aerul dizolvat care iese din soluție în zona de presiune joasă. Forța centrifugă accelerează rata de așezare a particulelor, separaând astfel particulele în funcție de mărime, formă și gravitație specifică. Particulele de așezare mai rapide se deplasează pe peretele ciclonului, unde viteza este cea mai mică și migrează spre deschiderea apexului (sub -flux). Datorită acțiunii forței de tracțiune, particulele mai lente se deplasează spre zona de presiune joasă de-a lungul axei și sunt transportate în sus prin căutătorul de vortex până la revărsare.

Hidrociclonele sunt utilizate aproape universal în circuitele de măcinare din cauza capacității lor ridicate și a eficienței relative. De asemenea, pot clasifica o gamă foarte largă de dimensiuni de particule (de obicei 5-500 μm), unități cu diametrul mai mic fiind utilizate pentru o clasificare mai fină. Cu toate acestea, aplicarea ciclonului în circuitele de măcinare a magnetitei poate provoca o funcționare ineficientă datorită diferenței de densitate între magnetită și minerale deșeuri (silice). Magnetita are o densitate specifică de aproximativ 5,15, în timp ce silica are o densitate specifică de aproximativ 2,7. Înhidrociclone, Mineralele dense se separă la o dimensiune mai fină decât mineralele mai ușoare. Prin urmare, magnetita eliberată este concentrată în fluxul de ciclon, cu o depășire în consecință a magnetitei. Napier-Munn și colab. (2005) a remarcat că relația dintre dimensiunea tăierii corectate (d50c) și densitatea particulelor urmează o expresie a următoarei forme în funcție de condițiile de curgere și de alți factori:

d50c∝ρs - ρl - n

undeρs este densitatea solidelor,ρL este densitatea lichidului șineste cuprins între 0,5 și 1,0. Aceasta înseamnă că efectul densității minerale asupra performanței ciclonului poate fi destul de semnificativ. De exemplu, dacăd50C a magnetitei este de 25 μm, apoid50C de particule de silice vor fi de 40-65 μm. Figura 8.13 prezintă curbele de eficiență a clasificării ciclonului pentru magnetită (FE3O4) și silice (SiO2) obținute din sondajul unui circuit de măcinare a magnetitei cu bilă industrială. Separarea dimensiunii pentru silice este mult mai grosieră, cu und50C pentru Fe3O4 de 29 μm, în timp ce cea pentru SiO2 este de 68 μm. Datorită acestui fenomen, fabricile de măcinare a magnetitei în circuite închise cu hidrociclone sunt mai puțin eficiente și au o capacitate mai mică în comparație cu alte circuite de măcinare a metalelor de bază.

Tehnologia procesului de înaltă presiune: fundamente și aplicații

MJ Cocero PhD, în Biblioteca de chimie industrială, 2001

Dispozitive de separare a solidelor

•

Hidrociclon

Acesta este unul dintre cele mai simple tipuri de separatoare de solide. Este un dispozitiv de separare cu eficiență ridicată și poate fi utilizat pentru a elimina eficient solidele la temperaturi și presiuni ridicate. Este economic, deoarece nu are piese mobile și necesită o întreținere mică.

Eficiența de separare a solidelor este o funcție puternică a dimensiunii și temperaturii particulelor. Eficiențele de separare brută de aproape 80% sunt realizabile pentru silice și temperaturi peste 300 ° C, în timp ce în același interval de temperatură, eficiențele de separare brută pentru particulele de zircon dens sunt mai mari de 99% [29].

Handicapul principal al funcționării hidrociclonului este tendința unor săruri de a adera la pereții ciclonilor.

•

Micro-filtrare încrucișată

Filtrele cu flux încrucișat se comportă într-un mod similar cu cel observat în mod normal în filtrarea încrucișată în condiții ambientale: ratele de forfecare crescute și reducerea vâscozității fluidului au ca rezultat un număr crescut de filtrat. Microfiltrarea încrucișată a fost aplicată la separarea sărurilor precipitate ca solide, oferind eficiențe de separare a particulelor care depășesc de obicei 99,9%. Goemanset al.[30] a studiat separarea nitraților de sodiu de apa supercritică. În condițiile studiului, azotatul de sodiu a fost prezent ca sare topită și a fost capabil să traverseze filtrul. S -au obținut eficiențe de separare care au variat cu temperatura, deoarece solubilitatea scade pe măsură ce temperatura crește, variind între 40% și 85%, pentru 400 ° C, respectiv 470 ° C. Acești lucrători au explicat mecanismul de separare ca urmare a unei permeabilități distincte a mediului de filtrare către soluția supercritică, spre deosebire de sarea topită, pe baza vâscozităților lor clar distincte. Prin urmare, ar fi posibil nu numai să filtrați sărurile precipitate doar ca solide, ci și să filtrați acele săruri cu punct de topire scăzută care sunt într-o stare topită.

Problemele de funcționare s-au datorat în principal coroziunii de filtrare de către săruri.

Hârtie: Reciclare și materiale reciclate

Domnul Doshi, JM Dyer, în modul de referință în știința materialelor și inginerie materiale, 2016

3.3 Curățare

Curățători sauhidrocicloneÎndepărtați contaminanții din pulpă pe baza diferenței de densitate dintre contaminant și apă. Aceste dispozitive constau din un vas de presiune conic sau cilindric-connic în care pulpa este alimentate tangențial la capătul diametru mare (Figura 6). În timpul trecerii prin curățător, pulpa dezvoltă un model de flux de vortex, similar cu cel al unui ciclon. Fluxul se rotește în jurul axei centrale, în timp ce se îndepărtează de intrare și spre vârf, sau de deschidere a fluxului, de -a lungul interiorului peretelui mai curat. Viteza de curgere de rotație accelerează pe măsură ce diametrul conului scade. În apropierea capătului apexului, deschiderea cu diametrul mic previne descărcarea majorității debitului care, în schimb, se rotește într -un vortex interior în miezul curățătorului. Fluxul de la flăcări ale miezului interior de la deschiderea vârfului până când se descarcă prin căutătorul de vortex, situat la capătul cu diametrul mare în centrul curățătorului. Materialul de densitate mai mare, fiind concentrat la peretele curățătorului din cauza forței centrifuge, este externat la vârful conului (Bliss, 1994, 1997).

Curățătorii sunt clasificați ca densitate ridicată, medie sau scăzută, în funcție de densitatea și dimensiunea contaminanților îndepărtați. Pentru a îndepărta un diametru cuprins între 15 și 50 cm (6-20 in) cu un diametru cuprins între 15 și 50 cm (6-20 in) și este poziționat imediat după pulper. Pe măsură ce diametrul mai curat scade, eficiența sa în îndepărtarea contaminanților de dimensiuni mici crește. Din motive practice și economice, ciclonul cu diametrul de 75 mm (3 in) este în general cel mai mic curățător utilizat în industria hârtiei.

Curățătorii inversi și curățătorii de flux sunt concepute pentru a îndepărta contaminanții cu densitate mică, cum ar fi ceara, polistirenul și lipirea. Cleșoarele de curățare inversă sunt numite astfel, deoarece fluxul acceptă este colectat la vârful mai curat, în timp ce respinge ieșirea la revărsare. În curățătorul de flux, acceptă și respinge ieșirea în același capăt al curățătorului, cu acceptări lângă peretele mai curat separat de respingeri de un tub central lângă miezul curățătorului, așa cum se arată în figura 7.

Centrifugele continue utilizate în anii 1920 și 1930 pentru a îndepărta nisipul din pulpă au fost întrerupte după dezvoltarea hidrociclonelor. Gyroclean, dezvoltat la Center Technique du Papier, Grenoble, Franța, este format dintr -un cilindru care se rotește la 1200-1500 rpm (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002). Combinația de timp de ședere relativ lung și forță centrifugă ridicată permite contaminanților cu densitate mică de timp suficient pentru a migra în miezul curățătorului unde sunt respinși prin descărcarea de vortex central.

Mt thew, în Encyclopedia of Separation Science, 2000

Rezumat

Deși solid -lichidhidrociclona fost stabilită în cea mai mare parte a secolului XX, performanțele satisfăcătoare de separare lichid -lichid nu a ajuns până în anii '80. Industria petrolului offshore a avut nevoie de echipamente compacte, robuste și fiabile pentru îndepărtarea uleiului contaminant fin din apă. Această nevoie a fost satisfăcută de un tip de hidrociclon semnificativ diferit, care, desigur, nu avea piese mobile.

După ce a explicat această nevoie mai pe deplin și a comparat -o cu separarea ciclonică solidă -lichidă în procesarea mineralelor, avantajele pe care le -a conferit hidrociclona conferită asupra tipurilor de echipamente instalate anterior pentru a îndeplini datoria.

Criteriile de evaluare a performanței de separare sunt listate înainte de a discuta performanța în ceea ce privește constituția furajelor, controlul operatorului și energia necesară, adică produsul căderii și debitului de presiune.

Mediul pentru producția de petrol stabilește unele constrângeri pentru materiale și aceasta include problema eroziunii particulelor. Sunt menționate materiale tipice utilizate. Datele relative ale costurilor pentru tipurile de instalații de separare a petrolului, atât capitalul cât și recurente, sunt prezentate, deși sursele sunt reduse. În cele din urmă, sunt descrise câteva indicatoare pentru dezvoltarea ulterioară, deoarece industria petrolului privește echipamentele instalate pe patul mării sau chiar în partea de jos a puțului.

Eșantionare, control și echilibrare în masă

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.ENG., În Tehnologia de procesare a mineralelor Wills (ediția a opta), 2016

3.7.1 Utilizarea mărimii particulelor

Multe unități, cum ar fihidrocicloneși separatoarele de gravitație, produc un grad de separare a mărimii și datele privind mărimea particulelor pot fi utilizate pentru echilibrarea în masă (Exemplul 3.15).

Exemplul 3.15 este un exemplu de minimizare a dezechilibrului nodului; Oferă, de exemplu, valoarea inițială pentru minimizarea generalizată a pătratelor. Această abordare grafică poate fi utilizată ori de câte ori există date despre componente „în exces”; În Exemplul 3.9 ar fi putut fi utilizat.

Exemplul 3.15 folosește ciclonul ca nod. Un al doilea nod este sump -ul: acesta este un exemplu de 2 intrări (furaje proaspete și bilă milldischarge) și o ieșire (alimentare cu ciclon). Acest lucru oferă un alt echilibru de masă (Exemplul 3.16).

În capitolul 9 revenim la acest exemplu de circuit de măcinare folosind date ajustate pentru a determina curba partiției ciclonice.

Timp post: 07-2019 mai