ไฮโดรไซโคลน

คำอธิบาย

ไฮโดรไซโคลนมีรูปร่างเป็นทรงกระบอกกรวย โดยมีทางเข้าสัมผัสของท่อส่งเข้าไปในส่วนทรงกระบอกและทางออกที่แต่ละแกน ทางออกที่ส่วนทรงกระบอกเรียกว่าตัวค้นหากระแสน้ำวน และยื่นเข้าไปในไซโคลนเพื่อลดการไหลลัดวงจรโดยตรงจากทางเข้า ที่ปลายกรวยเป็นทางออกที่สอง คือ ก๊อกน้ำ สำหรับการแยกขนาด ทางออกทั้งสองมักจะเปิดออกสู่บรรยากาศ ไฮโดรไซโคลนโดยทั่วไปจะทำงานในแนวตั้ง โดยมีก๊อกน้ำอยู่ที่ปลายด้านล่าง ดังนั้น ผลิตภัณฑ์หยาบจึงเรียกว่า การไหลใต้ผิวดิน และผลิตภัณฑ์ละเอียด ออกจากตัวค้นหากระแสน้ำวน เรียกว่า การไหลล้น รูปที่ 1 แสดงการไหลหลักและคุณลักษณะการออกแบบของไซโคลนทั่วไปโดยแผนผังไฮโดรไซโคลน: กระแสน้ำวนสองกระแส คือ ทางเข้าของสารป้อนแบบสัมผัสและทางออกของสารป้อนแบบแกน ยกเว้นบริเวณที่อยู่ติดกับทางเข้าของสารป้อนแบบสัมผัส การเคลื่อนที่ของของไหลภายในไซโคลนจะมีสมมาตรแบบรัศมี หากทางออกหนึ่งหรือทั้งสองทางเปิดออกสู่ชั้นบรรยากาศ โซนความกดอากาศต่ำจะทำให้เกิดแกนก๊าซตามแนวแกนแนวตั้งภายในกระแสน้ำวนด้านใน

หลักการทำงานนั้นง่ายมาก: ของเหลวที่พาอนุภาคที่แขวนลอยอยู่จะเข้าไปในไซโคลนในแนวสัมผัส หมุนเป็นเกลียวลงมาและสร้างสนามแรงเหวี่ยงในกระแสน้ำวนอิสระ อนุภาคขนาดใหญ่จะเคลื่อนผ่านของเหลวไปยังด้านนอกของไซโคลนในลักษณะหมุนเป็นเกลียว และออกทางท่อส่งพร้อมกับของเหลวเพียงเศษเสี้ยวหนึ่ง เนื่องจากท่อส่งมีพื้นที่จำกัด จึงเกิดกระแสน้ำวนด้านในซึ่งหมุนไปในทิศทางเดียวกับกระแสน้ำวนด้านนอกแต่ไหลขึ้นด้านบน และออกจากไซโคลนผ่านตัวค้นหากระแสน้ำวน โดยพาของเหลวส่วนใหญ่และอนุภาคละเอียดกว่าไปด้วย หากความจุของท่อส่งเกิน แกนอากาศจะถูกปิด และการปล่อยของท่อส่งจะเปลี่ยนจากสเปรย์รูปร่มเป็น "เชือก" และสูญเสียวัสดุหยาบไปกับการไหลล้น

เส้นผ่านศูนย์กลางของส่วนทรงกระบอกเป็นตัวแปรหลักที่ส่งผลต่อขนาดของอนุภาคที่สามารถแยกได้ แม้ว่าเส้นผ่านศูนย์กลางทางออกสามารถเปลี่ยนได้อย่างอิสระเพื่อเปลี่ยนแปลงการแยกที่เกิดขึ้น ในขณะที่คนงานในช่วงแรกได้ทดลองใช้ไซโคลนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กถึง 5 มม. ปัจจุบันเส้นผ่านศูนย์กลางของไฮโดรไซโคลนเชิงพาณิชย์มีตั้งแต่ 10 มม. ถึง 2.5 ม. โดยขนาดการแยกสำหรับอนุภาคที่มีความหนาแน่น 2,700 กก. ม. อยู่ที่ 1.5–300 ไมโครเมตร ซึ่งจะลดลงเมื่อความหนาแน่นของอนุภาคเพิ่มขึ้น ความดันลดลงในการทำงานมีตั้งแต่ 10 บาร์สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กไปจนถึง 0.5 บาร์สำหรับหน่วยขนาดใหญ่ เพื่อเพิ่มความจุ ไซโคลนขนาดเล็กหลายตัวพายุไซโคลนอาจมีการต่อจากท่อป้อนเส้นเดียว

แม้ว่าหลักการทำงานจะเรียบง่าย แต่หลายแง่มุมของการทำงานยังคงเข้าใจได้ไม่ดีนัก และการเลือกและการคาดการณ์ไฮโดรไซโคลนสำหรับการดำเนินการทางอุตสาหกรรมยังเป็นเพียงเชิงประจักษ์เป็นส่วนใหญ่

การจำแนกประเภท

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., ใน Wills' Mineral Processing Technology (ฉบับที่ 8), 2016

9.4.3 ไฮโดรไซโคลนเทียบกับตะแกรง

ไฮโดรไซโคลนได้กลายมาเป็นที่นิยมในการจำแนกประเภทเมื่อต้องจัดการกับขนาดอนุภาคละเอียดในวงจรบดแบบปิด (<200 µm) อย่างไรก็ตาม การพัฒนาเทคโนโลยีตัวกรองล่าสุด (บทที่ 8) ได้ทำให้เกิดความสนใจในการใช้ตัวกรองในวงจรบดอีกครั้ง ตัวกรองจะแยกตามขนาดและไม่ได้รับอิทธิพลโดยตรงจากการกระจายความหนาแน่นในแร่ธาตุในอาหาร ซึ่งถือเป็นข้อได้เปรียบ นอกจากนี้ ตัวกรองยังไม่มีเศษส่วนบายพาส และจากตัวอย่าง 9.2 แสดงให้เห็นว่า เศษส่วนบายพาสอาจมีขนาดใหญ่มาก (มากกว่า 30% ในกรณีนั้น) รูปที่ 9.8 แสดงตัวอย่างความแตกต่างของเส้นโค้งการแบ่งส่วนสำหรับไซโคลนและตัวกรอง ข้อมูลดังกล่าวมาจากเครื่องแยกตะกอน El Brocal ในประเทศเปรู โดยมีการประเมินก่อนและหลังที่ไฮโดรไซโคลนถูกแทนที่ด้วย Derrick Stack Sizer® (ดูบทที่ 8) ในวงจรบด (Dündar et al., 2014) สอดคล้องกับความคาดหวัง เมื่อเปรียบเทียบกับไซโคลน ตะแกรงมีการแยกที่คมชัดกว่า (ความลาดชันของเส้นโค้งสูงกว่า) และบายพาสน้อย มีรายงานว่าความจุของวงจรบดเพิ่มขึ้นเนื่องจากอัตราการแตกหักที่สูงขึ้นหลังจากใช้ตะแกรง ซึ่งเป็นผลมาจากการขจัดบายพาส ทำให้ปริมาณวัสดุละเอียดที่ส่งกลับไปยังเครื่องบดลดลง ซึ่งมีแนวโน้มที่จะช่วยลดแรงกระแทกระหว่างอนุภาค

อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงไม่ใช่ทางเดียว ตัวอย่างล่าสุดคือ การเปลี่ยนจากหน้าจอไปเป็นไซโคลน เพื่อใช้ประโยชน์จากการลดขนาดเพิ่มเติมของแร่ธาตุที่มีความหนาแน่นมากขึ้น (Sasseville, 2015)

กระบวนการทางโลหะวิทยาและการออกแบบ

Eoin H. Macdonald ใน Handbook of Gold Exploration and Evaluation, 2007

ไฮโดรไซโคลน

ไซโคลนไฮโดรเป็นหน่วยที่ต้องการสำหรับการปรับขนาดหรือขจัดตะกอนของเหลวที่มีปริมาณมากในราคาถูกและเนื่องจากใช้พื้นที่หรือพื้นที่ว่างบนผิวน้อยมาก ไซโคลนไฮโดรจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อป้อนด้วยอัตราการไหลที่สม่ำเสมอและความหนาแน่นของเยื่อกระดาษ และใช้แยกกันหรือเป็นกลุ่มเพื่อให้ได้กำลังการผลิตทั้งหมดตามต้องการเมื่อแยกตามต้องการ ความสามารถในการปรับขนาดนั้นอาศัยแรงเหวี่ยงที่เกิดจากความเร็วการไหลแบบสัมผัสสูงผ่านหน่วย กระแสน้ำวนหลักที่เกิดจากตะกอนของเหลวที่ไหลเข้ามาจะกระทำแบบเกลียวลงด้านล่างรอบผนังกรวยด้านใน ของแข็งจะถูกเหวี่ยงออกด้านนอกด้วยแรงเหวี่ยง ดังนั้นเมื่อเยื่อกระดาษเคลื่อนตัวลงมา ความหนาแน่นของของแข็งจะเพิ่มขึ้น ส่วนประกอบแนวตั้งของความเร็วจะกระทำลงด้านล่างใกล้กับผนังกรวยและขึ้นด้านบนใกล้กับแกน ส่วนตะกอนที่แยกด้วยแรงเหวี่ยงที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าจะถูกบังคับขึ้นด้านบนผ่านตัวค้นหากระแสน้ำวนเพื่อผ่านช่องเปิดที่ปลายด้านบนของกรวย โซนกลางหรือซองระหว่างกระแสน้ำทั้งสองมีความเร็วแนวตั้งเป็นศูนย์และแยกของแข็งที่หยาบกว่าซึ่งเคลื่อนตัวลงจากของแข็งที่ละเอียดกว่าซึ่งเคลื่อนตัวขึ้น ส่วนใหญ่ของกระแสน้ำจะเคลื่อนตัวขึ้นภายในกระแสน้ำวนด้านในที่เล็กกว่า และแรงเหวี่ยงที่สูงกว่าจะเหวี่ยงอนุภาคที่ละเอียดกว่าออกไปด้านนอก ทำให้แยกอนุภาคที่ละเอียดกว่าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น อนุภาคเหล่านี้กลับไปยังกระแสน้ำวนด้านนอกและรายงานไปยังฟีดจิ๊กอีกครั้ง

รูปทรงเรขาคณิตและสภาวะการทำงานภายในรูปแบบการไหลแบบเกลียวของแบบทั่วไปไฮโดรไซโคลนอธิบายไว้ในรูปที่ 8.13 ตัวแปรการทำงาน ได้แก่ ความหนาแน่นของเยื่อกระดาษ อัตราการไหลของอาหาร ลักษณะของของแข็ง แรงดันทางเข้าอาหาร และแรงดันตกผ่านไซโคลน ตัวแปรไซโคลน ได้แก่ พื้นที่ทางเข้าอาหาร เส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวของตัวค้นหากระแสน้ำวน และเส้นผ่านศูนย์กลางการระบายของหัวจ่าย ค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านยังได้รับผลกระทบจากรูปร่างด้วย ยิ่งอนุภาคมีค่าความเป็นทรงกลมมากเท่าไร ปัจจัยรูปร่างของอนุภาคก็จะยิ่งเล็กลง และความต้านทานการตกตะกอนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น โซนความเครียดวิกฤตอาจขยายไปถึงอนุภาคทองคำบางอนุภาคที่มีขนาดใหญ่ถึง 200 มม. ดังนั้น การติดตามกระบวนการจำแนกอย่างระมัดระวังจึงมีความจำเป็นเพื่อลดการรีไซเคิลที่มากเกินไปและการสะสมของเมือกที่เป็นผลตามมา ในอดีต เมื่อไม่ค่อยมีการให้ความสนใจกับการกู้คืน 150μเมล็ดทองคำจำนวน 1 เมล็ด เศษทองคำที่หลงเหลืออยู่ในเศษส่วนเมือกดูเหมือนว่าจะเป็นสาเหตุหลักของการสูญเสียทองคำ ซึ่งมีการบันทึกว่าสูงถึง 40–60% ในปฏิบัติการขุดทองคำหลายแห่ง

รูปที่ 8.14 (แผนภูมิการเลือก Warman) เป็นการเลือกไซโคลนเบื้องต้นสำหรับการแยกในขนาด D50 ต่างๆ ตั้งแต่ 9–18 ไมครอนไปจนถึง 33–76 ไมครอน แผนภูมินี้เช่นเดียวกับแผนภูมิอื่นๆ ของประสิทธิภาพการทำงานของไซโคลนนั้นอิงตามการป้อนที่ควบคุมอย่างระมัดระวังของประเภทเฉพาะ โดยถือว่ามีปริมาณของแข็ง 2,700 กก./ม.3 ในน้ำเป็นแนวทางแรกในการเลือก ไซโคลนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่านั้นใช้ในการแยกแบบหยาบ แต่ต้องใช้ปริมาณการป้อนสูงเพื่อให้ทำงานได้อย่างเหมาะสม การแยกแบบละเอียดด้วยปริมาณการป้อนสูงนั้นต้องใช้ไซโคลนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กเป็นกลุ่มที่ทำงานขนานกัน พารามิเตอร์การออกแบบขั้นสุดท้ายสำหรับขนาดใกล้เคียงกันนั้นต้องกำหนดขึ้นโดยการทดลอง และสิ่งสำคัญคือต้องเลือกไซโคลนที่อยู่ตรงกลางช่วงกลาง เพื่อให้สามารถปรับเปลี่ยนเล็กน้อยที่อาจจำเป็นได้เมื่อเริ่มดำเนินการ

ไซโคลน CBC (ชั้นหมุนเวียน) ได้รับการอ้างว่าสามารถจำแนกวัสดุป้อนทองคำจากตะกอนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 5 มม. และได้รับการป้อนจิ๊กสูงอย่างสม่ำเสมอจากใต้กระแสน้ำ การแยกจะเกิดขึ้นในเวลาประมาณD50/150 ไมครอน โดยอิงจากซิลิกาที่มีความหนาแน่น 2.65 ไซโคลน CBC ไหลออกจากใต้ผิวดินนั้นอ้างว่าสามารถแยกตัวออกจากจิ๊กได้อย่างดี เนื่องจากมีเส้นโค้งการกระจายขนาดที่ค่อนข้างราบรื่น และกำจัดอนุภาคของเสียละเอียดได้เกือบหมด อย่างไรก็ตาม แม้ว่าระบบนี้จะอ้างว่าสามารถผลิตแร่หนักที่มีความเข้มข้นสูงในครั้งเดียวจากวัตถุดิบที่มีช่วงขนาดค่อนข้างยาว (เช่น ทรายแร่) ก็ตาม แต่ไม่มีตัวเลขประสิทธิภาพดังกล่าวสำหรับวัตถุดิบในตะกอนน้ำพาที่มีทองคำละเอียดและเป็นแผ่น ตาราง 8.5 ให้ข้อมูลทางเทคนิคสำหรับ AKWพายุไซโคลนสำหรับจุดตัดระหว่าง 30 ถึง 100 ไมครอน

ตารางที่ 8.5 ข้อมูลทางเทคนิคของไฮโดรไซโคลน AKW

ประเภท (KRS)	เส้นผ่านศูนย์กลาง (มม.)	การลดแรงดัน	ความจุ		จุดตัด (ไมครอน)
ประเภท (KRS)	เส้นผ่านศูนย์กลาง (มม.)	การลดแรงดัน	สารละลาย (ม3/ชม.)	ของแข็ง (t/ชม. สูงสุด)	จุดตัด (ไมครอน)
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
(รวบ.6118)	300	0.5–1.5	40–140	40	50–100

พัฒนาการด้านเทคโนโลยีการบดย่อยและจำแนกแร่เหล็ก

A. Jankovic ใน Iron Ore, 2015

8.3.3.1 เครื่องแยกไฮโดรไซโคลน

ไฮโดรไซโคลน หรือที่เรียกอีกอย่างว่า ไซโคลน เป็นอุปกรณ์จำแนกประเภทที่ใช้แรงเหวี่ยงเพื่อเร่งอัตราการตกตะกอนของอนุภาคในสารละลายและแยกอนุภาคตามขนาด รูปร่าง และความถ่วงจำเพาะ ไฮโดรไซโคลนใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมแร่ธาตุ โดยการใช้งานหลักในการแปรรูปแร่คือเป็นตัวจำแนกประเภทซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการแยกขนาดที่ละเอียด ไฮโดรไซโคลนใช้กันอย่างแพร่หลายในการบดแบบวงจรปิด แต่ยังมีการใช้งานอื่นๆ อีกมากมาย เช่น การขจัดตะกรัน การขจัดเศษหิน และการทำให้ข้น

ไฮโดรไซโคลนทั่วไป (รูปที่ 8.12a) ประกอบด้วยภาชนะทรงกรวย เปิดที่จุดยอด หรือใต้ผิวน้ำ เชื่อมกับส่วนทรงกระบอก ซึ่งมีช่องป้อนของเหลวแบบสัมผัส ด้านบนของส่วนทรงกระบอกปิดด้วยแผ่นที่ท่อน้ำล้นที่ติดตั้งตามแนวแกนจะผ่านเข้าไป ท่อจะยื่นเข้าไปในตัวของไซโคลนด้วยส่วนสั้นที่ถอดออกได้ ซึ่งเรียกว่าตัวค้นหากระแสน้ำวน ซึ่งป้องกันไม่ให้กระแสน้ำไหลลัดวงจรเข้าไปในกระแสน้ำล้นโดยตรง กระแสน้ำไหลจะถูกป้อนภายใต้แรงดันผ่านจุดเข้าแบบสัมผัส ซึ่งจะทำให้เยื่อกระดาษเกิดการหมุนวน ทำให้เกิดกระแสน้ำวนในไซโคลน โดยมีโซนแรงดันต่ำตามแนวแกนแนวตั้ง ดังแสดงในรูปที่ 8.12b แกนอากาศจะพัฒนาขึ้นตามแนวแกน โดยปกติจะเชื่อมต่อกับบรรยากาศผ่านช่องเปิดที่จุดยอด แต่บางส่วนเกิดขึ้นจากอากาศที่ละลายอยู่ในสารละลายที่ไหลออกจากโซนแรงดันต่ำ แรงเหวี่ยงจะเร่งอัตราการตกตะกอนของอนุภาค จึงทำให้อนุภาคแยกออกจากกันตามขนาด รูปร่าง และความถ่วงจำเพาะ อนุภาคที่ตกตะกอนเร็วกว่าจะเคลื่อนตัวไปที่ผนังของไซโคลนซึ่งมีความเร็วต่ำที่สุด และอพยพไปยังช่องเปิดที่จุดสูงสุด (ใต้พื้น) เนื่องจากแรงต้าน อนุภาคที่ตกตะกอนช้ากว่าจะเคลื่อนตัวไปทางโซนของความกดอากาศต่ำตามแนวแกน และถูกพัดพาขึ้นไปด้านบนผ่านตัวค้นหากระแสน้ำวนจนถึงจุดล้น

ไซโคลนไฮโดรมักใช้ในวงจรบดเนื่องจากมีความจุสูงและมีประสิทธิภาพสัมพันธ์กัน นอกจากนี้ยังสามารถจำแนกอนุภาคได้ในช่วงขนาดที่กว้างมาก (โดยทั่วไปคือ 5–500 ไมโครเมตร) โดยหน่วยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าจะใช้สำหรับการจำแนกที่ละเอียดกว่า อย่างไรก็ตาม การใช้ไซโคลนในวงจรบดแมกนีไทต์อาจทำให้การทำงานไม่มีประสิทธิภาพเนื่องจากความแตกต่างของความหนาแน่นระหว่างแมกนีไทต์และแร่ธาตุเสีย (ซิลิกา) แมกนีไทต์มีความหนาแน่นจำเพาะประมาณ 5.15 ในขณะที่ซิลิกามีความหนาแน่นจำเพาะประมาณ 2.7พายุไซโคลนแร่ที่มีความหนาแน่นจะแยกออกในขนาดที่ตัดละเอียดกว่าแร่ที่มีน้ำหนักเบากว่า ดังนั้น แมกนีไทต์ที่แยกออกมาจึงถูกทำให้เข้มข้นในไซโคลนที่ไหลล้น ส่งผลให้แมกนีไทต์ถูกบดจนละเอียดเกินไป Napier-Munn et al. (2005) สังเกตว่าความสัมพันธ์ระหว่างขนาดที่ตัดที่แก้ไขแล้ว (d50c) และความหนาแน่นของอนุภาคเป็นไปตามการแสดงออกในรูปแบบต่อไปนี้ ขึ้นอยู่กับสภาวะการไหลและปัจจัยอื่นๆ:

d50c∝ρs−ρl−n

ที่ไหนρs คือความหนาแน่นของของแข็งρl คือความหนาแน่นของของเหลว และnอยู่ระหว่าง 0.5 ถึง 1.0 ซึ่งหมายความว่าผลกระทบของความหนาแน่นของแร่ธาตุต่อประสิทธิภาพของไซโคลนอาจมีนัยสำคัญมาก ตัวอย่างเช่น หากd50c ของแมกนีไทต์คือ 25 μm แล้วdอนุภาคซิลิกา 50c จะมีขนาด 40–65 μm รูปที่ 8.13 แสดงเส้นโค้งประสิทธิภาพการจำแนกไซโคลนสำหรับแมกนีไทต์ (Fe3O4) และซิลิกา (SiO2) ที่ได้จากการสำรวจวงจรการบดแมกนีไทต์ในเครื่องบดลูกบอลอุตสาหกรรม การแยกขนาดสำหรับซิลิกาจะหยาบกว่ามาก โดยที่d50c สำหรับ Fe3O4 ที่ 29 μm ในขณะที่ SiO2 อยู่ที่ 68 μm เนื่องมาจากปรากฏการณ์นี้ เครื่องบดแมกนีไทต์ในวงจรปิดที่มีไฮโดรไซโคลนจึงมีประสิทธิภาพน้อยลงและมีกำลังการผลิตต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวงจรบดแร่โลหะพื้นฐานอื่นๆ

เทคโนโลยีกระบวนการแรงดันสูง: พื้นฐานและการใช้งาน

MJ Cocero PhD ในห้องสมุดเคมีอุตสาหกรรม 2001

อุปกรณ์แยกของแข็ง

-

ไฮโดรไซโคลน

เครื่องแยกของแข็งชนิดนี้เป็นเครื่องแยกประเภทหนึ่งที่เรียบง่ายที่สุด เป็นเครื่องแยกที่มีประสิทธิภาพสูง และสามารถใช้แยกของแข็งได้อย่างมีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิและแรงดันสูง นอกจากนี้ยังประหยัดค่าใช้จ่ายเนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและต้องการการบำรุงรักษาน้อย

ประสิทธิภาพการแยกของแข็งขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคและอุณหภูมิ โดยซิลิกาและอุณหภูมิที่สูงกว่า 300°C สามารถแยกได้อย่างมีประสิทธิภาพถึง 80% ในขณะที่ในช่วงอุณหภูมิเดียวกัน ประสิทธิภาพการแยกอย่างมีประสิทธิภาพสำหรับอนุภาคเซอร์คอนที่มีความหนาแน่นสูงกว่าจะสูงกว่า 99% [29]

ข้อเสียเปรียบหลักของการทำงานของไฮโดรไซโคลนคือแนวโน้มของเกลือบางชนิดที่จะเกาะติดกับผนังไซโคลน

-

การกรองแบบไมโครครอส

ตัวกรองแบบไหลขวางมีพฤติกรรมคล้ายคลึงกับตัวกรองแบบไหลขวางในสภาวะแวดล้อมทั่วไป โดยอัตราเฉือนที่เพิ่มขึ้นและความหนืดของของเหลวที่ลดลงส่งผลให้จำนวนสารกรองเพิ่มขึ้น การกรองแบบไมโครแบบไหลขวางถูกนำไปใช้ในการแยกเกลือที่ตกตะกอนเป็นของแข็ง ทำให้ประสิทธิภาพในการแยกอนุภาคโดยทั่วไปจะเกิน 99.9% Goemanset al.[30] ศึกษาการแยกโซเดียมไนเตรตจากน้ำเหนือวิกฤต ภายใต้เงื่อนไขของการศึกษา โซเดียมไนเตรตปรากฏเป็นเกลือหลอมเหลวและสามารถผ่านตัวกรองได้ ประสิทธิภาพการแยกที่ได้จะแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิ เนื่องจากความสามารถในการละลายจะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น โดยอยู่ระหว่าง 40% ถึง 85% ที่ 400 °C และ 470 °C ตามลำดับ คนงานเหล่านี้ได้อธิบายกลไกการแยกเป็นผลจากความสามารถในการซึมผ่านของตัวกลางการกรองที่ชัดเจนต่อสารละลายเหนือวิกฤต ซึ่งแตกต่างจากเกลือหลอมเหลว โดยพิจารณาจากความหนืดที่ชัดเจนของเกลือทั้งสองชนิด ดังนั้น จึงเป็นไปได้ไม่เพียงแต่กรองเกลือที่ตกตะกอนเป็นของแข็งเท่านั้น แต่ยังกรองเกลือที่มีจุดหลอมเหลวต่ำที่อยู่ในสถานะหลอมเหลวได้อีกด้วย

ปัญหาในการใช้งานส่วนใหญ่เกิดจากการกัดกร่อนของเกลือของตัวกรอง

กระดาษ: การรีไซเคิลและวัสดุรีไซเคิล

MR Doshi, JM Dyer, ในโมดูลอ้างอิงในวิทยาศาสตร์วัสดุและวิศวกรรมวัสดุ, 2016

3.3 การทำความสะอาด

น้ำยาทำความสะอาดหรือพายุไซโคลนกำจัดสิ่งปนเปื้อนออกจากเยื่อกระดาษโดยพิจารณาจากความแตกต่างของความหนาแน่นระหว่างสิ่งปนเปื้อนและน้ำ อุปกรณ์เหล่านี้ประกอบด้วยภาชนะแรงดันทรงกรวยหรือทรงกระบอก-ทรงกรวยซึ่งเยื่อกระดาษจะถูกป้อนเข้าไปแบบสัมผัสที่ปลายที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ (รูปที่ 6) ในระหว่างการผ่านเครื่องทำความสะอาด เยื่อกระดาษจะพัฒนารูปแบบการไหลของกระแสน้ำวนคล้ายกับไซโคลน การไหลจะหมุนรอบแกนกลางขณะที่ไหลออกจากทางเข้าและไปทางจุดยอดหรือช่องระบายน้ำด้านล่างตามด้านในของผนังเครื่องทำความสะอาด ความเร็วของการไหลแบบหมุนจะเพิ่มขึ้นเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของกรวยลดลง ใกล้กับจุดยอด ช่องระบายน้ำที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กจะป้องกันไม่ให้การไหลส่วนใหญ่ไหลออก ซึ่งจะหมุนในกระแสน้ำวนด้านในที่แกนกลางของเครื่องทำความสะอาด การไหลที่แกนกลางจะไหลออกจากช่องเปิดที่จุดยอดจนกระทั่งไหลออกผ่านตัวค้นหากระแสน้ำวนซึ่งอยู่ที่ปลายที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ตรงกลางของเครื่องทำความสะอาด วัสดุที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งถูกรวมตัวอยู่ที่ผนังของเครื่องทำความสะอาดเนื่องจากแรงเหวี่ยง จะถูกระบายออกที่จุดยอดของกรวย (Bliss, 1994, 1997)

เครื่องทำความสะอาดสามารถจำแนกประเภทได้เป็นชนิดความหนาแน่นสูง ปานกลาง หรือต่ำ ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นและขนาดของสิ่งปนเปื้อนที่ต้องการกำจัด เครื่องทำความสะอาดชนิดความหนาแน่นสูงซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 15 ถึง 50 ซม. (6–20 นิ้ว) ใช้สำหรับกำจัดเศษโลหะ คลิปหนีบกระดาษ และลวดเย็บกระดาษ และโดยปกติจะติดตั้งไว้ถัดจากเครื่องผลิตเยื่อกระดาษทันที เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของเครื่องทำความสะอาดลดลง ประสิทธิภาพในการกำจัดสิ่งปนเปื้อนขนาดเล็กก็จะเพิ่มขึ้น ด้วยเหตุผลด้านการใช้งานและเศรษฐกิจ โดยทั่วไปแล้วไซโคลนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 75 มม. (3 นิ้ว) จะเป็นเครื่องทำความสะอาดที่มีขนาดเล็กที่สุดที่ใช้ในอุตสาหกรรมกระดาษ

สารทำความสะอาดแบบย้อนกลับและแบบไหลผ่านได้รับการออกแบบมาเพื่อขจัดสิ่งปนเปื้อนที่มีความหนาแน่นต่ำ เช่น ขี้ผึ้ง โพลิสไตรีน และสารเหนียว สารทำความสะอาดแบบย้อนกลับได้รับการตั้งชื่อเช่นนี้เนื่องจากกระแสน้ำที่รับได้จะถูกเก็บรวบรวมไว้ที่จุดยอดของสารทำความสะอาดในขณะที่ของเสียจะไหลออกที่จุดล้น ในสารทำความสะอาดแบบไหลผ่าน สารทำความสะอาดจะรับและของเสียจะไหลออกที่ปลายด้านเดียวกันของสารทำความสะอาด โดยที่สารทำความสะอาดใกล้กับผนังของสารทำความสะอาดจะแยกจากของเสียด้วยท่อตรงกลางใกล้กับแกนกลางของสารทำความสะอาด ดังที่แสดงในรูปที่ 7

เครื่องเหวี่ยงต่อเนื่องที่ใช้ในช่วงทศวรรษปี ค.ศ. 1920 และ 1930 เพื่อแยกทรายออกจากเยื่อกระดาษถูกยกเลิกไปหลังจากการพัฒนาไฮโดรไซโคลน Gyroclean ซึ่งพัฒนาขึ้นที่ Centre Technique du Papier เมืองเกรอนอบล์ ประเทศฝรั่งเศส ประกอบด้วยกระบอกสูบที่หมุนด้วยความเร็ว 1,200–1,500 รอบต่อนาที (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002) การผสมผสานระหว่างระยะเวลาการคงอยู่ที่ค่อนข้างยาวนานและแรงเหวี่ยงสูงทำให้สารปนเปื้อนที่มีความหนาแน่นต่ำมีเวลาเพียงพอในการเคลื่อนตัวไปยังแกนกลางของเครื่องทำความสะอาด ซึ่งจะถูกขับออกผ่านกระแสน้ำวนตรงกลาง

MT Thew, ในสารานุกรมวิทยาศาสตร์การแยก, 2000

เนื้อเรื่องย่อ

แม้ว่าของแข็งและของเหลวไฮโดรไซโคลนก่อตั้งขึ้นมาเกือบตลอดศตวรรษที่ 20 โดยประสิทธิภาพการแยกของเหลว-ของเหลวที่น่าพอใจไม่ได้เกิดขึ้นจนกระทั่งในทศวรรษที่ 1980 อุตสาหกรรมน้ำมันนอกชายฝั่งต้องการอุปกรณ์ที่มีขนาดกะทัดรัด ทนทาน และเชื่อถือได้สำหรับการแยกน้ำมันปนเปื้อนที่แยกละเอียดออกจากน้ำ ความต้องการนี้ได้รับการตอบสนองโดยไฮโดรไซโคลนประเภทที่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งแน่นอนว่าไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว

หลังจากอธิบายความต้องการนี้โดยละเอียดยิ่งขึ้นและเปรียบเทียบกับการแยกแบบไซโคลนของแข็งและของเหลวในการแปรรูปแร่ ต่อไปนี้คือข้อดีที่ไฮโดรไซโคลนมอบให้เหนือประเภทของอุปกรณ์ที่ติดตั้งไว้ก่อนหน้านี้เพื่อตอบสนองหน้าที่

เกณฑ์การประเมินประสิทธิภาพการแยกจะถูกระบุไว้ก่อนที่จะหารือเกี่ยวกับประสิทธิภาพในแง่ขององค์ประกอบฟีด การควบคุมของผู้ปฏิบัติงาน และพลังงานที่ต้องการ นั่นคือผลคูณของความดันลดลงและอัตราการไหล

สภาพแวดล้อมในการผลิตปิโตรเลียมกำหนดข้อจำกัดบางประการสำหรับวัสดุ ซึ่งรวมถึงปัญหาการกัดเซาะของอนุภาค วัสดุทั่วไปที่ใช้ก็มีระบุไว้ด้วย มีการสรุปข้อมูลต้นทุนสัมพันธ์สำหรับประเภทของโรงแยกน้ำมัน ทั้งแบบทุนและแบบหมุนเวียน แม้ว่าแหล่งที่มาจะมีไม่มากนัก ในที่สุด มีการอธิบายตัวชี้วัดบางประการสำหรับการพัฒนาเพิ่มเติม เนื่องจากอุตสาหกรรมน้ำมันมองไปที่อุปกรณ์ที่ติดตั้งบนพื้นทะเลหรือแม้แต่ที่ก้นหลุมเจาะ

การสุ่มตัวอย่าง การควบคุม และการปรับสมดุลมวล

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., ใน Wills' Mineral Processing Technology (ฉบับที่ 8), 2016

3.7.1 การใช้ขนาดอนุภาค

หลายหน่วยงาน เช่นพายุไซโคลนและตัวแยกแรงโน้มถ่วง ทำให้เกิดการแยกขนาดในระดับหนึ่ง และสามารถนำข้อมูลขนาดอนุภาคไปใช้ในการปรับสมดุลมวลได้ (ตัวอย่าง 3.15)

ตัวอย่างที่ 3.15 เป็นตัวอย่างของการลดความไม่สมดุลของโหนด โดยให้ค่าเริ่มต้นสำหรับการลดค่ากำลังสองน้อยที่สุดโดยทั่วไป วิธีการแบบกราฟิกนี้สามารถใช้ได้เมื่อใดก็ตามที่มีข้อมูลส่วนประกอบ "เกิน" ในตัวอย่างที่ 3.9 สามารถใช้ได้

ตัวอย่างที่ 3.15 ใช้ไซโคลนเป็นโหนด โหนดที่สองคือบ่อพักน้ำ ซึ่งเป็นตัวอย่างของอินพุต 2 ตัว (ฟีดสดและการปล่อยออกจากเครื่องบดลูกบอล) และเอาต์พุต 1 ตัว (ฟีดไซโคลน) ซึ่งจะทำให้เกิดสมดุลของมวลอีกแบบหนึ่ง (ตัวอย่างที่ 3.16)

ในบทที่ 9 เราจะกลับมาดูตัวอย่างวงจรการบดโดยใช้ข้อมูลที่ปรับแล้วเพื่อกำหนดเส้นโค้งการแบ่งไซโคลน

เวลาโพสต์: 07-05-2019