Hidrosiklonlar

Tanım

HidrosiklonlarSilindirik bölüme teğet bir besleme girişi ve her eksende bir çıkış ile cono-silindirik şekildedir. Silindirik bölümdeki çıkışa girdap bulucu denir ve doğrudan girişten kısa devre akışını azaltmak için siklona uzanır. Konik uçta ikinci çıkış olan Spigot. Boyut ayırma için, her iki çıkış da genellikle atmosfere açıktır. Hidroksiklonlar genellikle alt uçtaki tıkaç ile dikey olarak çalıştırılır, bu nedenle kaba ürün alt akış ve ince ürün olarak adlandırılır ve girdap bulucu, taşma bırakır. Şekil 1 şematik olarak tipik birhidrosiklon: İki girdap, teğetsel besleme girişi ve eksenel çıkışlar. Teğetsel girişin hemen bölgesi dışında, siklon içindeki sıvı hareketinin radyal simetrisi vardır. Çıkışlardan biri veya her ikisi atmosfere açıksa, düşük basınçlı bir bölge dikey eksen boyunca iç girdap içinde bir gaz çekirdeğine neden olur.

Çalışma prensibi basittir: Askılandırılmış parçacıkları taşıyan sıvı, siklonu teğetsel olarak girer, aşağı doğru spiraller ve serbest girdap akışında bir santrifüj alan üretir. Daha büyük parçacıklar, spiral bir hareketle sıvıdan siklonun dışına hareket eder ve sıvının bir kısmı ile tıkaçtan çıkar. Dış girdapla aynı yönde dönen ancak yukarı doğru akan bir iç girdap, sıvı ve daha ince parçacıkların çoğunu onunla taşıyan girdap bulucudan bırakır. Türlü kapasite aşılırsa, hava çekirdeği kapatılır ve şemsiye şeklindeki bir spreyden bir 'ipe' ve taşlama için kaba materyal kaybına dönüşür.

Silindirik bölümün çapı, ayrılabilen parçacığın boyutunu etkileyen ana değişkendir, ancak çıkış çapları elde edilen ayrımı değiştirmek için bağımsız olarak değiştirilebilir. Erken işçiler 5 mm çapında küçük siklonları denerken, ticari hidroksiklon çapları şu anda 10 mm ila 2.5 m arasında değişmekte olup, yoğunluklu parçacıklar için ayrılık boyutları 1.5-300 um'dir, artan partikül dansesiyle azalmaktadır. Çalışma basıncı düşüşü, küçük çaplar için 10 çubuktan büyük birimler için 0,5 bar arasında değişir. Kapasiteyi artırmak için, çoklu küçükhidrosiklonlartek bir besleme hattından manifoldlaştırılabilir.

Operasyon ilkesi basit olsa da, operasyonlarının birçok yönü hala tam olarak anlaşılamamıştır ve endüstriyel çalışma için hidrokiklon seçimi ve tahmin büyük ölçüde ampiriktir.

Sınıflandırma

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., Wills'in Mineral İşleme Teknolojisi (Sekizinci Baskı), 2016

9.4.3 Ekranlara karşı hidroksiklonlar

Hidrosiklonlar, kapalı taşlama devrelerinde (<200 um) ince parçacık boyutları ile uğraşırken sınıflandırmaya hakim olmuştur. Bununla birlikte, ekran teknolojisindeki son gelişmeler (Bölüm 8), taşlama devrelerinde ekranların kullanımına olan ilgiyi yenilemiştir. Ekranlar boyut temelinde ayrıdır ve yem minerallerindeki yayılan yoğunluktan doğrudan etkilenmez. Bu bir avantaj olabilir. Ekranların da bir bypass fraksiyonu yoktur ve Örnek 9.2'nin gösterdiği gibi, baypas oldukça büyük olabilir (bu durumda% 30'un üzerinde). Şekil 9.8 Siklonlar ve ekranlar için bölüm eğrisindeki farkın bir örneğini gösterir. Veriler, hidrokiklonlardan önce ve sonrası değerlendirmelerle Peru'daki EL Brocal Concentator'dan, taşlama devresinde bir Derrick Stack Sizer® (bkz. Bölüm 8) ile değiştirilmiştir (Dündar ve diğerleri, 2014). Beklenti ile tutarlı, siklon ile karşılaştırıldığında, ekranın daha keskin bir ayrımı (eğri eğimi daha yüksektir) ve az bypass vardı. Ekranın uygulanmasından sonra daha yüksek kırılma oranları nedeniyle taşlama devresi kapasitesinde bir artış bildirilmiştir. Bu, bypass'ın ortadan kaldırılmasına atfedildi ve öğütme değirmenine geri gönderilen ince malzeme miktarını azalttı.

Bununla birlikte, değişim tek bir yol değildir: Son bir örnek, daha yoğun maaşların ek boyut azaltılmasından yararlanmak için ekrandan siklona geçiştir (Sasseville, 2015).

Metalurjik süreç ve tasarım

Eoin H. MacDonald, Altın Keşif ve Değerlendirme El Kitabı, 2007

Hidrosiklonlar

Hidroksiklonlar, büyük bulamaç hacimlerini ucuza boyutlandırmak veya deslimlemek için tercih edilen birimlerdir ve çok az zemin alanı veya tavan boşluğu işgal ettikleri için. Eşit bir akış hızında ve hamur yoğunluğunda beslendiğinde en etkili şekilde çalışırlar ve gerekli bölünmelerde istenen toplam kapasiteleri elde etmek için ayrı ayrı veya kümelerde kullanılırlar. Boyutlandırma yetenekleri, ünite boyunca yüksek teğetsel akış hızları tarafından üretilen santrifüj kuvvetlere dayanır. Gelen bulamaç tarafından oluşturulan birincil girdap, iç koni duvarının etrafında spiral olarak aşağı doğru hareket eder. Katılar santrifüj kuvvet ile dışarı doğru fırlatılır, böylece hamur aşağı doğru hareket ettikçe yoğunluğu artar. Hızın dikey bileşenleri, koni duvarlarının yakınında ve eksenin yakınında aşağı doğru hareket eder. Daha az yoğun santrifüj olarak ayrılmış balçık fraksiyonu, girdap bulucudan koninin üst ucundaki açıklıktan geçmeye zorlanır. İki akış arasındaki bir ara bölge veya zarf sıfır dikey hıza sahiptir ve yukarı doğru hareket eden daha ince katılardan aşağı doğru hareket eden daha kaba katıları ayırır. Akışın büyük kısmı daha küçük iç girdap içinden yukarı doğru geçer ve daha yüksek santrifüj kuvvetler, daha ince parçacıkların daha büyükünü dışarıya atar, böylece daha ince bükülmelerde daha verimli bir ayrım sağlar. Bu parçacıklar dış girdaplara geri döner ve bir kez daha jig beslemesine rapor verir.

Tipik bir spiral akış paternindeki geometri ve çalışma koşullarıhidrosiklonŞekil 8.13'te açıklanmaktadır. Operasyonel değişkenler hamur yoğunluğu, besleme akış hızı, katı özellikleri, besleme basıncı ve siklondan basınç düşüşüdür. Siklon değişkenleri yem girişi, girdap bulucu çapı ve uzunluğu ve tıkaç deşarj çapıdır. Sürükleme katsayısının değeri de şekilden etkilenir; Bir parçacık sphericity'den ne kadar çok değişirse, şekil faktörü o kadar küçüktür ve yerleşim direnci o kadar büyük olur. Kritik stres bölgesi, 200 mm büyüklüğünde bazı altın partiküllere kadar uzanabilir ve bu nedenle, aşırı geri dönüşümü ve bunun sonucunda ortaya çıkan SLIM'lerin birikmesini azaltmak için sınıflandırma işleminin dikkatli bir şekilde izlenmesi şarttır. Tarihsel olarak, 150'nin iyileşmesine çok az dikkat edildiğindeμM altın taneleri, balçık fraksiyonlarında altın taşıma, birçok altın plaser operasyonunda% 40-60 kadar yüksek olduğu kaydedilen altın kayıplarından büyük ölçüde sorumlu görünmektedir.

Şekil 8.14 (Warman Seçim Grafiği), çeşitli D50 Sizing'lerde 9-18 mikrondan 33-76 mikrona kadar ayrılmak için bir ön siklon seçimidir. Bu grafik, bu tür diğer siklon performans çizelgelerinde olduğu gibi, belirli bir tipte dikkatle kontrol edilen bir beslemeye dayanmaktadır. Seçim için ilk kılavuz olarak suda 2.700 kg/m3 katı içeriği varsayar. Daha büyük çaplı siklonlar, kaba ayrımlar üretmek için kullanılır, ancak uygun fonksiyon için yüksek yem hacimleri gerektirir. Yüksek yem hacimlerindeki ince ayrımlar, paralel olarak çalışan küçük çaplı siklon kümelerini gerektirir. Yakın boyutlandırma için son tasarım şirketleri deneysel olarak belirlenmelidir ve aralığın ortasında bir siklon seçmek önemlidir, böylece gerekli olabilecek küçük ayarlamalar operasyonların başlangıcında yapılabilir.

CBC (dolaşım yatağı) siklonunun, alüvyon altın besleme malzemelerini 5 mm çapa kadar sınıflandırdığı ve düşük akıştan sürekli olarak yüksek bir jig beslemesi elde ettiği iddia edilmektedir. Ayırma yaklaşık olarak gerçekleşirD50/150 Mikron Yoğunluk Silisine Dayalı 2.65. CBC siklon alt akışının, nispeten pürüzsüz boyut dağılım eğrisi ve ince atık parçacıklarının neredeyse tamamen çıkarılması nedeniyle jig ayırmaya özellikle uygun olduğu iddia edilmektedir. Bununla birlikte, bu sistemin nispeten uzun boyutlu bir aralık beslemesinden (örn. Mineral kumlar) bir geçişte yüksek dereceli birincil konsantresi eşit ağır mineraller ürettiği iddia edilse de, ince ve lapa altın içeren alüvyon besleme malzemesi için bu tür performans rakamları mevcut değildir. Tablo 8.5 AKW için Teknik Verilerhidrosiklonlar30 ila 100 mikron arasındaki kesme noktaları için.

Tablo 8.5. AKW hidroksiklonları için teknik veriler

Tür (KRS)	Çap (mm)	Basınç düşüşü	Kapasite		Kesme Noktası (Mikronlar)
Tür (KRS)	Çap (mm)	Basınç düşüşü	Bulamaç (m3/saat)	Katılar (T/H maks).	Kesme Noktası (Mikronlar)
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

Demir cevheri komisyonu ve sınıflandırma teknolojilerindeki gelişmeler

A. Jankovic, Demir Cevher, 2015

8.3.3.1 Hidrokiklon Ayrayıcılar

Siklon olarak da adlandırılan hidrokiklon, bulanıklık, şekle ve spesifik ağırlığa göre bulamaç ve ayrı parçacıkların yerleşim hızını hızlandırmak için santrifüj kuvveti kullanan bir sınıflandırma cihazıdır. Mineraller endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır, mineral işleme konusundaki ana kullanımı, ince ayırma boyutlarında son derece verimli olduğunu kanıtlayan bir sınıflandırıcı olarakdır. Kapalı devre öğütme işlemlerinde yaygın olarak kullanılır, ancak deslimasyon, berbat ve kalınlaşma gibi birçok kullanım bulmuştur.

Tipik bir hidrokiklon (Şekil 8.12a), teğetsel besleme girişine sahip silindirik bir bölüme birleştirilen, apeksinde açık veya alt akıştan oluşan konik şekilli bir damardan oluşur. Silindirik bölümün üstü, eksenel olarak monte edilmiş bir taşma borusunu geçen bir plaka ile kapatılır. Boru, beslemenin doğrudan taşmaya kısa devrelenmesini önleyen girdap bulucu olarak bilinen kısa, çıkarılabilir bir bölümle siklonun gövdesine uzatılır. Besleme, hamura dönen bir hareket sağlayan teğet giriş yoluyla basınç altında sokulur. Bu, Şekil 8.12b'de gösterildiği gibi, dikey eksen boyunca düşük basınçlı bir bölgeye sahip siklonda bir girdap üretir. Eksen boyunca bir hava çekirdeği gelişir, normalde apeks açıklığı yoluyla atmosfere bağlanır, ancak kısmen düşük basınç bölgesinde çözeltiden çıkan çözünmüş hava tarafından oluşturulur. Santrifüj kuvvet, parçacıkların yerleşim hızını hızlandırır, böylece parçacıkları boyut, şekle ve özgül ağırlığa göre ayırır. Daha hızlı yerleşen parçacıklar, hızın en düşük olduğu siklonun duvarına hareket eder ve apeks açıklığına (alt akış) göç eder. Sürükleme kuvvetinin etkisi nedeniyle, daha yavaş yer alan parçacıklar eksen boyunca düşük basınç bölgesine doğru hareket eder ve girdap bulucudan taşmaya yukarı doğru taşınır.

Hidroksiklonlar, yüksek kapasiteleri ve nispi verimlilikleri nedeniyle taşlama devrelerinde neredeyse evrensel olarak kullanılır. Ayrıca, daha ince sınıflandırma için kullanılan çok çeşitli parçacık boyutları (tipik olarak 5-500 μm), daha küçük çaplı birimler üzerinde sınıflandırabilirler. Bununla birlikte, manyetit taşlama devrelerinde siklon uygulaması, manyetit ve atık mineralleri (silika) arasındaki yoğunluk farkı nedeniyle verimsiz çalışmaya neden olabilir. Manyetitin yaklaşık 5.15'lik belirli bir yoğunluğu, silika yaklaşık 2.7'lik belirli bir yoğunluğa sahiptir. İçindehidrosiklonlar, yoğun mineraller daha ince minerallerden daha ince bir kesim boyutunda ayrılır. Bu nedenle, kurtarılmış manyetit, siklon düşük akışında konsantre edilmektedir ve bunun sonucunda manyetitin aşırı aşılmasıdır. Napier-Munn ve ark. (2005), düzeltilmiş kesme boyutu arasındaki ilişkinin (d50c) ve parçacık yoğunluğu, akış koşullarına ve diğer faktörlere bağlı olarak aşağıdaki formun bir ifadesini takip eder:

d50c∝ρs --ρl - n

Neresiρs katı yoğunluğudur,ρL sıvı yoğunluğudur ven0.5 ile 1.0 arasındadır. Bu, mineral yoğunluğunun siklon performansı üzerindeki etkisinin oldukça önemli olabileceği anlamına gelir. Örneğin, eğerdManyetitin 50c'si 25 μm'dir, sonrad50C silika parçacıkları 40-65 μm olacaktır. Şekil 8.13, bir endüstriyel top değirmeni manyetit taşlama devresinin araştırılmasından elde edilen manyetit (Fe3O4) ve silika (SIO2) için siklon sınıflandırma verimliliği eğrilerini göstermektedir. Silika için boyut ayrımı çok daha kaba,d29 μm'nin Fe3O4 için 50c, SIO2 için 68 μm'dir. Bu fenomen nedeniyle, hidrokikonlarla kapalı devrelerdeki manyetit taşlama değirmeni daha az verimlidir ve diğer temel metalore taşlama devrelerine kıyasla daha düşük kapasiteye sahiptir.

Yüksek Basınç Süreci Teknolojisi: Temeller ve Uygulamalar

MJ Cocero PhD, Endüstriyel Kimya Kütüphanesi, 2001

Katı-ayrım cihazları

•

Hidrosiklon

Bu, en basit katı ayırıcılar türlerinden biridir. Yüksek verimli bir ayırma cihazıdır ve katı maddeleri yüksek sıcaklıklarda ve basınçlarda etkili bir şekilde çıkarmak için kullanılabilir. Ekonomiktir çünkü hareketli parçaları yoktur ve çok az bakım gerektirir.

Katılar için ayırma verimliliği, parçacık boyutunun ve sıcaklığın güçlü bir fonksiyonudur. % 80'e yakın brüt ayırma verimliliği, silika ve 300 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklar için elde edilebilirken, aynı sıcaklık aralığında, daha yoğun zirkon partikülleri için brüt ayırma verimliliği% 99'dan büyüktür [29].

Hidrosiklon operasyonunun ana handikapı, bazı tuzların siklon duvarlarına yapışma eğilimidir.

•

Çapraz mikro filtrasyon

Çapraz akış filtreleri, ortam koşulları altında çapraz akış filtrelemesinde normal olarak gözlemlenene benzer şekilde davranır: artan kesme hızları ve azalmış sıvı-viskozite, artan filtrat sayısına neden olur. Çevreli tuzların katı olarak ayrılmasına çapraz mikrofiltrasyon uygulanmıştır, bu da tipik olarak%99.9'u aşan partikül ayrımı verimliliği sağlar. Goemansve ark.[30] süperkritik sudan sodyum nitrat ayrılmasını incelemişlerdir. Çalışma koşulları altında, erimiş tuz olarak sodyum nitrat mevcuttu ve filtreyi geçebildi. Sıcaklık ile değişen ayırma verimliliği elde edilmiştir, çünkü sıcaklık arttıkça çözünürlük azalır, sırasıyla 400 ° C ve 470 ° C için% 40 ila% 85 arasında değişmektedir. Bu işçiler, açıkça farklı viskozitelerine dayanarak erimiş tuzun aksine, filtreleme ortamının süperkritik çözeltiye doğru farklı bir geçirgenliğinin bir sonucu olarak ayırma mekanizmasını açıkladılar. Bu nedenle, sadece çökeltilmiş tuzları sadece katılar olarak filtrelemekle kalmaz, aynı zamanda erimiş bir durumdaki düşük eritme noktalı tuzları filtrelemek mümkün olacaktır.

Çalışma sorunları esas olarak tuzlar tarafından filtre korozyonundan kaynaklanıyordu.

Kağıt: Geri dönüşüm ve geri dönüştürülmüş malzemeler

Bay Doshi, JM Dyer, Malzeme Bilimi ve Malzeme Mühendisliği Referans Modülünde, 2016

3.3 Temizlik

Temizleyiciler veyahidrosiklonlarKirpten kirletici maddeleri, kirletici ve su arasındaki yoğunluk farkına göre sökün. Bu cihazlar, kağıt hamurunun büyük çaplı ucunda teğetsel olarak beslendiği konik veya silindirik-konik basınçlı kaptan oluşur (Şekil 6). Temizleyiciden geçiş sırasında hamur, bir siklonunkine benzer bir girdap akış paterni geliştirir. Akış, temiz duvarın içi boyunca girişten ve tepeden veya alt akış açıklığına doğru geçerken merkezi eksenin etrafında döner. Koninin çapı azaldıkça dönme akış hızı hızlanır. Apeks uçunun yakınında, küçük çaplı açıklık, temizleyicinin çekirdeğinde bir iç girdapta dönen akışın çoğunun deşarjını önler. Tempanın merkezindeki büyük çaplı ucunda bulunan girdap bulucudan boşalana kadar apeks açıklığından iç çekirdek akışındaki akış. Santrifüj kuvvet nedeniyle temizleyicinin duvarında konsantre edilen daha yüksek yoğunluklu malzeme, koninin tepesinde deşarj edilir (Bliss, 1994, 1997).

Temizleyiciler, çıkarılan kirleticilerin yoğunluğuna ve boyutuna bağlı olarak yüksek, orta veya düşük yoğunluk olarak sınıflandırılır. Tramp metalini, klipsleri ve zımbaları uzaklaştırmak için 15 ila 50 cm (6-20 inç) arasında değişen yüksek yoğunluklu bir temizleyici kullanılır ve genellikle pulanı hemen takip ederek konumlandırılır. Temizlik çapı azaldıkça, küçük boyutlu kirleticilerin çıkarılmasındaki etkinliği artar. Pratik ve ekonomik nedenlerden dolayı, 75 mm (3 inç) çap siklonu genellikle kağıt endüstrisinde kullanılan en küçük temizleyicidir.

Ters temizleyiciler ve geçiş temizleyicileri, balmumu, polistiren ve yapışkanlar gibi düşük yoğunluklu kirleticileri gidermek için tasarlanmıştır. Ters temizleyiciler böyle adlandırılmıştır çünkü kabul akışı temizlik apeksinde toplanırken, taşmadan çıkışta çıkar. Geçiş temizleyicisinde, temizleyicinin aynı ucunda çıkışı kabul eder ve reddeder, Şekil 7'de gösterildiği gibi, temizleyicinin çekirdeğinin yakınındaki merkezi bir tüple reddedilen temizleyici duvarın yakınında kabul edilir.

1920'lerde ve 1930'larda pulptan kum çıkarmak için kullanılan sürekli santrifüjler hidrokikonların geliştirilmesinden sonra durduruldu. Fransa, Grenoble, Center Technique du Papier'de geliştirilen Gyroclean, 1200-1500 rpm'de dönen bir silindirden oluşmaktadır (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002). Nispeten uzun kalış süresi ve yüksek santrifüj kuvvetin kombinasyonu, düşük yoğunluklu kirleticilerin, merkez girdap deşarjı yoluyla reddedildikleri temizleyicinin çekirdeğine göç etmek için yeterli zaman sağlar.

Mt Thew, Ayrılma Bilimi Ansiklopedisinde, 2000

Özet

Katı -sıvı olmasına rağmenhidrosiklon20. yüzyılın çoğu için kurulmuş, tatmin edici sıvı -sıvı ayırma performansı 1980'lere kadar gelmedi. Açık deniz petrol endüstrisi, ince bölünmüş kirletici yağı sudan çıkarmak için kompakt, sağlam ve güvenilir ekipmana ihtiyaç duydu. Bu ihtiyaç, elbette hareketli parçaları olmayan önemli ölçüde farklı bir hidrokiklon türü tarafından karşılandı.

Bu ihtiyacı daha iyi açıkladıktan ve mineral işlemede katı -sıvı siklonik ayrımı ile karşılaştırıldıktan sonra, hidrokiklonun daha önce yüklenen ekipman türlerine verdiği avantajlar verilir.

Ayırma Performans Değerlendirme Kriterleri, yem anayasası, operatör kontrolü ve gereken enerji, yani basınç düşüşü ve akış hızı ürünü açısından performansı tartışmadan önce listelenir.

Petrol üretimi ortamı malzemeler için bazı kısıtlamalar belirler ve bu partikül erozyon problemini içerir. Kullanılan tipik malzemelerden bahsedilmiştir. Kaynaklar seyrek olsa da, hem sermaye hem de tekrarlayan yağ ayırma tesisi türleri için göreceli maliyet verileri özetlenir. Son olarak, petrol endüstrisi deniz yatağına veya hatta kuyu tabanının altına monte edilen ekipmana baktığından, daha fazla gelişme için bazı işaretçiler açıklanmaktadır.

Örnekleme, kontrol ve kütle dengeleme

Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., Wills'in Mineral İşleme Teknolojisi (Sekizinci Baskı), 2016

3.7.1 Parçacık boyutunun kullanımı

Gibi birçok birimhidrosiklonlarve yerçekimi ayırıcılar, bir dereceye kadar boyut ayırma üretir ve partikül boyutu verileri kütle dengeleme için kullanılabilir (Örnek 3.15).

Örnek 3.15, düğüm dengesizliği minimizasyonunun bir örneğidir; Örneğin, genelleştirilmiş en küçük kareler minimizasyonu için başlangıç değeri sağlar. Bu grafik yaklaşım, “fazla” bileşen verileri olduğunda kullanılabilir; Örnek 3.9'da kullanılmış olabilir.

Örnek 3.15, siklonu düğüm olarak kullanır. İkinci bir düğüm karalamadır: bu 2 giriş (taze yem ve balo değirmeni) ve bir çıkış (siklon besleme) örneğidir. Bu başka bir kütle dengesi verir (Örnek 3.16).

Bölüm 9'da, siklon bölme eğrisini belirlemek için ayarlanmış verileri kullanarak bu öğütme devresi örneğine geri dönüyoruz.

Gönderme: Mayıs-07-2019