Гидроциклоны

Описание

Гидроциклоныявляются коноцилиндрическими по форме, с входом тангенциальной подачи в цилиндрический сечение и розеткой на каждой оси. Выход в цилиндрической секции называется вихревым искателем и распространяется на циклон, чтобы уменьшить поток короткого замыкания непосредственно с входа. На коническом конце находится вторая розетка, упиго. Для разделения размера обе выходы, как правило, открыты для атмосферы. Гидроциклоны, как правило, работают по вертикали с напокатом на нижнем конце, поэтому грубый продукт называется нижним потоком и тонким продуктом, оставляя вихревой искатель, переполнение. Рисунок 1 Схематически показывает основные функции потока и конструкции типичногогидроциклон: Два вихря, входная входная панель и осевые розетки. За исключением непосредственной области тангенциального входа, движение жидкости внутри циклона имеет радиальную симметрию. Если один или обе выходы открыты для атмосферы, зона низкого давления вызывает газовое ядро вдоль вертикальной оси, внутри внутреннего вихря.

Принцип эксплуатации прост: жидкость, несущая взвешенные частицы, входит в циклон, касается, спираль вниз и производит центробежное поле в свободном вихре. Более крупные частицы перемещаются через жидкость к внешней стороне циклона в спиральном движении и выходят через наполос с помощью доли жидкости. Из -за ограничивающей площади напоката, внутренний вихрь, вращающийся в том же направлении, что и внешний вихрь, но течет вверх, устанавливается, и оставляет циклон через вихревой искатель, неся большинство жидкости и более тонкие частицы с ним. Если пропускная способность превышена, воздушное ядро закрыто, а сброс с аэрозолем в форме зонтика в «Веревке» и потерю грубого материала на переполнение.

Диаметр цилиндрического сечения является основной переменной, влияющей на размер частицы, которая может быть разделена, хотя диаметры выходов могут быть изменены независимо, чтобы изменить достигнутое разделение. В то время как ранние работники экспериментировали с циклонами до 5 мм диаметром, коммерческие диаметры гидроциклона в настоящее время варьируются от 10 мм до 2,5 м, с разделением размеров для частиц плотности 2700 кг М -3 1,5–300 мкм, уменьшающимися с увеличением плотности частиц. Рабочая падение давления варьируется от 10 бар для небольших диаметров до 0,5 бар для больших единиц. Чтобы увеличить емкость, несколько маленькихгидроциклоныможет быть многогранна из одной линии подачи.

Хотя принцип работы прост, многие аспекты их работы по -прежнему плохо изучены, а выбор гидроциклона и прогнозирование для промышленной работы в значительной степени эмпирические.

Классификация

Барри А. Уиллс, Джеймс А. Финч FRSC, FCIM, P.Eng., В технологии обработки минералов Уилла (Восьмое издание), 2016

9.4.3 Гидроциклоны против экранов

Гидроциклоны стали доминировать в классификации при работе с тонкими размерами частиц в закрытых цепях шлифования (<200 мкм). Тем не менее, недавние разработки в области технологий экрана (глава 8) возобновили интерес к использованию экранов в цепях шлифования. Экраны отделяются на основе размера и не находятся непосредственно на распределение плотности в кормовых минералах. Это может быть преимуществом. Экраны также не имеют обходной фракции, и, как показано пример 9.2, обход может быть довольно большим (более 30% в этом случае). Рисунок 9.8 показывает пример разницы в кривой разделения для циклонов и экранов. Данные взяты из концентратора EL Brocal в PERU с оценками до и после того, как гидроциклоны были заменены на Derrick Stack Sizer® (см. Главу 8) в цепи шлифования (Dündar et al., 2014). В соответствии с ожиданиями, по сравнению с циклоном, экран имел более четкое разделение (наклон кривой выше) и небольшой обход. Увеличение пропускной способности цепи шлифования было сообщено из -за более высоких показателей поломки после реализации экрана. Это было связано с устранением байпаса, уменьшая количество мелкого материала, отправленного обратно в шлифовальный Миллсвах, имеет тенденцию смягчить воздействие частиц -частиц.

Однако переход не является одним из способов: недавний пример - переход с экрана на циклон, чтобы воспользоваться преимуществами дополнительного уменьшения размера более плотных платных средств (Sasseville, 2015).

Металлургический процесс и дизайн

Eoin H. Macdonald, в Справочнике по разведке и оценке золота, 2007

Гидроциклоны

Гидроциклоны являются предпочтительными единицами для размеров или сокращения крупных объемов суспензии дешево, а также потому, что они занимают очень мало места для напольного уровня или запас. Они работают наиболее эффективно при кормлении при ровной скорости потока и плотности мякоть и используются индивидуально или в кластерах для получения желаемых общих возможностей при необходимых расщеплениях. Возможности размера полагаются на центробежные силы, генерируемые высокими скоростями тангенциального потока через единицу. Первичный вихрь, образованный входящими суспензиями спирально вниз вокруг стены внутреннего конуса. Твердые вещества выпадают наружу центробежной силой, так что по мере того, как пульпа движется вниз, его плотность увеличивается. Вертикальные компоненты скорости действуют вниз в пределах стен конуса и вверх возле оси. Менее плотная центробежная фракция слизи вынуждается вверх через вихревой искатель вихрей, чтобы упустить проход через отверстие в верхнем конце конуса. Промежуточная зона или оболочка между двумя потоками имеют нулевую вертикальную скорость и отделяет более грубые твердые вещества, движущиеся вниз от более тонких твердых веществ, движущихся вверх. Большая часть потока проходит вверх в пределах меньшего внутреннего вихря, а более высокие центробежные силы бросают больше более тонких частиц наружу, обеспечивая более эффективное разделение в более мелких символах. Эти частицы возвращаются во внешний вихрь и еще раз сообщают о подаче JIG.

Геометрия и условия работы в рамках паттерна спирального потока типичногогидроциклонописаны на рис. 8.13. Рабочие переменные являются плотность пульпы, скорость подачи, характеристики твердых веществ, давление в нагрузке подачи и падение давления через циклон. Циклоновые переменные представляют собой площадь впускного отверстия, диаметр и длины вихря, а также диаметр разряда. На значение коэффициента сопротивления также влияет форма; Чем больше частица варьируется от сферичности, тем меньше является его коэффициент формы и тем больше ее сопротивления оседания. Критическая зона стресса может распространяться на некоторые частицы золота размером с 200 мм, и, таким образом, тщательный мониторинг процесса классификации имеет важное значение для уменьшения чрезмерной переработки и полученного наращивания слизи. Исторически, когда не было уделено восстановлению 150μЗолотые зерна, перенос золота во фракциях слизи, по-видимому, в значительной степени отвечал за потери золота, которые были зарегистрированы, достигнутые до 40–60% во многих операциях по россыпению золота.

Рисунок 8.14 (диаграмма отбора WARMAN) представляет собой предварительный выбор циклонов для разделения при различных символе D50 от 9–18 микрон до 33–76 микрон. Эта диаграмма, как и в случае с другими подобными диаграммами производительности циклона, основана на тщательно контролируемом подаче конкретного типа. Предполагается, что содержание твердых веществ составляет 2700 кг/м3 в воде в качестве первого руководства по выбору. Циклоны большего диаметра используются для получения грубого разделения, но требуют высоких объемов подачи для правильной функции. Тонкие разделения при высоких объемах подачи требуют кластеров малых циклонов диаметром, работающих параллельно. Окончательный дизайн параметров для близких размеров должен быть определен экспериментально, и важно выбрать циклон вокруг середины диапазона, чтобы в начале операций могли быть сделаны любые незначительные корректировки, которые могут быть сделаны.

Циклон CBC (циркуляции), как утверждается, классифицирует аллювиальные материалы для подачи золота диаметром до 5 мм и получает постоянно высокий корм для джига из нижнего потока. Разделение происходит примерноD50/150 микрон на основе кремнезема плотности 2,65. Утверждается, что недостаточный поток циклона CBC особенно поддается разделению JIG из -за его относительно гладкой кривой распределения по размеру и почти полного удаления частиц мелких отходов. Однако, хотя эта система, как утверждается, производит высокий класс первичного концентрата равенских тяжелых минералов за один проход от корма относительно длинного размера (например, минеральные пески), такие показатели производительности не доступны для аллювиального корма, содержащего тонкое и откровенное золото. Таблица 8.5gives Технические данные для AKWгидроциклоныДля точек отсечения от 30 до 100 микрон.

Таблица 8.5. Технические данные для гидроциклонов AKW

Тип (KRS)	Диаметр (мм)	Капля давления	Емкость		Точка выреза (микроны)
Тип (KRS)	Диаметр (мм)	Капля давления	Суспензия (M3/HR)	Твердые тела (макс.	Точка выреза (микроны)
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

Разработки в области технологий и классификации железной руды

A. Jankovic, в железной руде, 2015

8.3.3.1 Гидроциклоновые сепараторы

Гидроциклон, также называемый циклоном, представляет собой классифицирующее устройство, которое использует центробежную силу для ускорения скорости ослабления суспиратных и отдельных частиц в зависимости от размера, формы и удельной тяжести. Он широко используется в минеральной промышленности, причем его основное использование в обработке минералов является классификатором, который оказался чрезвычайно эффективным при мелких размерах. Он широко используется в операциях шлифования в закрытом круге, но обнаружил много других применений, таких как десалиминг, разжигание и утолщение.

Типичный гидроциклон (рис. 8.12A) состоит из сосуда из конической формы, открытого на вершине или нижней части потока, соединенного с цилиндрическим участком, который имеет вход в тангенциальную подачу. Верхняя часть цилиндрической секции закрыта с помощью пластины, через которую проходит осеально установленная переполненная труба. Труба расширяется в корпус циклона коротким, съемным секцией, известной как вихрево-искатель, который предотвращает короткое замыкание подачи непосредственно в переполнение. Подача вводится под давлением через тангенциальную запись, которая придает кружевому движению мякоти. Это генерирует вихрь в циклоне с зоной низкого давления вдоль вертикальной оси, как показано на рисунке 8.12B. Вдоль оси развивается воздушный ядер, обычно соединенный с атмосферой через отверстие вершины, но частично создается растворенным воздухом, выходящим из раствора в зоне низкого давления. Центробежная сила ускоряет скорость оседания частиц, тем самым разделяя частицы в соответствии с размером, формой и удельной тяжести. Более быстрое рассеянное частицы перемещаются к стенке циклона, где скорость является самой низкой, и мигрируют на отверстие вершины (нижнее пополнение). Из-за действия силы сопротивления частицы более медленных расстройств движутся в сторону зоны низкого давления вдоль оси и переносятся вверх через вихревой искатель на переполнение.

Гидроциклоны практически универсально используются в схемах шлифования из -за их высокой емкости и относительной эффективности. Они также могут классифицировать в очень широком диапазоне размеров частиц (обычно 5–500 мкм), единицы меньшего диаметра используются для более тонкой классификации. Тем не менее, применение циклона в схемах шлифования магнетита может вызвать неэффективную работу из -за разности плотности между магнетитом и минералами отходов (кремнезем). Магнетит имеет определенную плотность около 5,15, в то время как кремнезем имеет определенную плотность около 2,7. Вгидроциклоны, плотные минералы разделяются с более тонким размером, чем более легкие минералы. Следовательно, освобожденный магнет концентрируется в нижнем потоке циклона, с последующим перецированным магнетита. Napier-Munn et al. (2005) отметили, что взаимосвязь между исправленным размером разреза (d50c) и плотность частиц следует выражению следующей формы в зависимости от условий потока и других факторов:

D50C∝ρs -ρ -N.

гдеρS - плотность твердых веществ,ρL - плотность жидкости, иnмежду 0,5 и 1,0. Это означает, что влияние минеральной плотности на производительность циклона может быть довольно значительным. Например, еслиd50c магнетита составляет 25 мкм, затемd50c частиц кремнезема будет 40–65 мкм. На рисунке 8.13 показаны кривые эффективности классификации циклона для магнетита (Fe3O4) и кремнезема (SIO2), полученного в результате обследования цепь магнетита промышленной шаровой мельницы. Разделение размера для кремнезема намного более грубое, сd50c для Fe3O4 29 мкм, а для SiO2 - 68 мкм. Из -за этого явления мельницы из шлифования магнетита в закрытых цепях с гидроциклонами менее эффективны и имеют более низкую емкость по сравнению с другими измельчающими схемами металла.

Технология процесса высокого давления: основы и приложения

MJ Cocero PhD, в библиотеке промышленной химии, 2001

Твердые устройства сепарации

•

Гидроциклон

Это один из самых простых типов сепараторов твердых тел. Это высокоэффективное устройство разделения и может использоваться для эффективного удаления твердых веществ при высоких температурах и давлениях. Это экономично, потому что он не имеет движущихся частей и требует небольшого обслуживания.

Эффективность разделения для твердых веществ является сильной функцией размера частиц и температуры. Эффективность валового разделения около 80% достижима для кремнезема и температуры выше 300 ° C, в то время как в том же температурном диапазоне эффективность валового разделения для более плотных частиц циркона превышает 99% [29].

Основным гандикапом работы гидроциклона является тенденция некоторых солей прилипать к стенкам циклона.

•

Кросс-микрофильтрация

Фильтры поперечного потока ведут себя так, как и то, что обычно наблюдалось в фильтрации поперечного потока в условиях окружающей среды: повышение сдвиговых и сниженных жидкости приводит к увеличению числа фильтратов. Поперечная микрофильтрация была применена к разделению осажденных солей в качестве твердых веществ, что дает эффективность сепарации частиц, как правило, превышает 99,9%. Goemansи др.[30] изучали отделение нитрата натрия от суперкритической воды. В условиях исследования нитрат натрия присутствовал в качестве расплавленной соли и способен пересекать фильтр. Была получена эффективность разделения, которая варьировалась в зависимости от температуры, поскольку растворимость уменьшается с увеличением температуры, в диапазоне от 40% до 85%, для 400 ° C и 470 ° C, соответственно. Эти работники объяснили механизм разделения как следствие отчетливой проницаемости фильтрационной среды в направлении суперкритического раствора, в отличие от расплавленной соли, на основе их явно отчетливой вязкости. Следовательно, было бы возможно не только фильтровать осажденные соли только как твердые вещества, но и фильтровать те соли с низкой точкой, которые находятся в расплавленном состоянии.

Проблемы с эксплуатацией были в основном из-за фильтра-коррозии соли.

Бумага: переработка и переработанные материалы

Г -н Доши, Дж. М. Дайер, в справочном модуле в области материаловедения и материалов, 2016

3.3 Очистка

Чистящие средства илигидроциклоныСнимите загрязнения из пульпы на основе разницы плотности между загрязнением и водой. Эти устройства состоят из конического или цилиндрико-конического сосуда давления, в который пульпа кормятся тангенциально на конце большого диаметра (рис. 6). Во время прохождения через чистку мякоть развивает вихревой шаблон потока, аналогичный циклону. Поток вращается вокруг центральной оси, когда он проходит от входа и к вершине или отверстию нижнего потока, вдоль внутренней части чистой стенки. Скорость вращательного потока ускоряется, когда диаметр конуса уменьшается. Рядом с вершиной конца отверстие небольшого диаметра предотвращает разряд большей части потока, который вместо этого вращается во внутреннем вихре на ядре чище. Поток во внутреннем ядерном прохождении от отверстия вершины до тех пор, пока он не разрязится через вихревой искатель, расположенный на большом диаметре в центре чистящего средства. Материал с более высокой плотностью, сконцентрированным на стенке более чистого из -за центробежной силы, выбрасывается на вершине конуса (Bliss, 1994, 1997).

Очистки классифицируются как высокая, средняя или низкая плотность в зависимости от плотности и размера загрязняющих веществ, удаляемых. Очистка высокой плотности, с диаметром в диаметре от 15 до 50 см (6–20 дюймов) используется для удаления металла бродяги, бумажных зажимов и основных продуктов и обычно расположены сразу после пульпера. По мере того, как более чистый диаметр уменьшается, его эффективность в удалении загрязняющих веществ небольшого размера увеличивается. По практическим и экономическим причинам циклон диаметром 75 мм (3 дюйма), как правило, является самым маленьким чище, используемым в бумажной промышленности.

Обратные чистящие средства и чистящие средства через поток предназначены для удаления загрязнителей низкой плотности, таких как воск, полистирол и липкие. Обратные чистящие средства названы так, потому что поток принимает на уборку чистки, а отклонения выходят на переполнение. В очистителе сквозного потери принимает и отвергает выход на одном и том же конце чистящего средства, при этом принимает возле чище стенки, отделенной от отверг, центральной трубкой вблизи ядра чистящего средства, как показано на рисунке 7.

Непрерывные центрифуги, используемые в 1920 -х и 1930 -х годах для удаления песка из мякоти, были прекращены после развития гидроциклонов. Гироклан, разработанный в Центральной технике дю Папье, Гренобль, Франция, состоит из цилиндра, который вращается на уровне 1200–1500 об / мин (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002). Комбинация относительно длительного времени пребывания и высокой центробежной силы позволяет загрязнителям низкой плотности, достаточное время для перехода в ядро чистящего средства, где они отклоняются через центральный вихревой разряд.

MT Thew, в энциклопедии науки о разделении, 2000

Синопсис

Хотя твердый -жидкийгидроциклонБыл создан большую часть 20 -го века, удовлетворительные показатели жидкости и жидкости поступили до 1980 -х годов. Оффшорная нефтяная промышленность была необходима в компактном, надежном и надежном оборудовании для удаления тонко разделенного загрязняющего масла из воды. Эта потребность была удовлетворена значительно другим типом гидроциклона, который, конечно, не имел движущихся частей.

После объяснения этой потребности более полно и сравнить ее с твердым илидковым циклоническим разделением при переработке минералов, даются преимущества, которые гидроциклон, предоставленный типам оборудования, установленного ранее для выполнения обязанностей.

Критерии оценки эффективности разделения перечислены до обсуждения производительности с точки зрения конституции корма, контроля операторов и требуемой энергии, то есть продукт падения давления и расхода.

Окружающая среда для производства нефти настраивает некоторые ограничения для материалов, и это включает проблему эрозии твердых частиц. Типичные используемые материалы упоминаются. Относительные данные о затратах для типов нефтяного отделения, как капитала, так и рецидивирования, изложены, хотя источники редки. Наконец, описываются некоторые указатели на дальнейшую разработку, так как нефтяная промышленность смотрит на оборудование, установленное на морском дне или даже на дне скважины.

Выборка, контроль и балансировка массы

Барри А. Уиллс, Джеймс А. Финч FRSC, FCIM, P.Eng., В технологии обработки минералов Уилла (Восьмое издание), 2016

3.7.1 Использование размера частиц

Много подразделений, напримергидроциклоныи гравитационные сепараторы, создают степень разделения размера, и данные размера частиц могут использоваться для балансировки массы (пример 3.15).

Пример 3.15 является примером минимизации дисбаланса узлов; Он предоставляет, например, начальное значение для минимизации обобщенных наименьших квадратов. Этот графический подход может использоваться всякий раз, когда существуют «избыточные» данные компонентов; В примере 3.9 он мог быть использован.

Пример 3.15 использует циклон в качестве узла. Второй узел - это поддон: это пример 2 входа (свежий подача и шариковой MillDischarge) и один выход (циклонный подача). Это дает еще один баланс массы (пример 3.16).

В главе 9 мы возвращаемся к этому примеру схемы шлифования, используя скорректированные данные, чтобы определить кривую раздела циклона.

Время публикации: май-07-2019