الهيدروكلونات – كيف يفصلون الجزيئات عن السوائل
تعتبر الأعاصير المائية واحدة من أكثر قطع معدات معالجة المعادن استخدامًا. ويعتمد تصميمها الأساسي على الضغط من الخارج لإنتاج حركة دورانية في الخليط السائل بداخلها, مما يتسبب في تجمع الجزيئات الثقيلة على طول جدرانه قبل تفريغها من خلال منفذه السفلي.
إنهم يفصلون الجزيئات
الأعاصير المائية هي أجهزة ثابتة تستخدم تسارع الطرد المركزي لفصل الجزيئات ذات الكثافات المختلفة عن السوائل. جزيئات كثيفة – سواء كانت صلبة أو سائلة – تتحرك نحو الحافة الخارجية للدوامة بينما تهاجر الجزيئات الأخف نحو قلبها المركزي, مع جزيئات خشنة وأكبر تغادر عبر التدفق السفلي, بينما تنتقل الغرامات إلى أعلى قبل أن تخرج عبر ذروتها من خلال قوة الطرد المركزي وتخرج من خلال فائضها.
يعتمد أداء الفصل على عدة عوامل, بما في ذلك حجم الإعصار, القطر والشكل وكذلك ديناميكيات الموائع وخصائص الجسيمات فيما يتعلق بخصائص الوسط السائل. من المحتمل ألا يتم فصل مواد التغذية الكاشطة أو الكثيفة بشكل فعال باستخدام الأعاصير المائية.
لقد استكشفت دراسات مختلفة تأثيرات حجم الجسيمات وشكلها على الانفصال. أظهرت النتائج أن قوى السحب تتناسب مع الحد الأقصى لمساحة الجزيئات المسقطة على طول اتجاه تدفق السوائل في الإعصار المائي; كاشيوايا وآخرون.. التحقيق في هذه المعلمة على كل من عمليات الفصل الفردية والمختلطة عبر تقنية اقتران CFD-DEM بالإضافة إلى طرق الاختبار التجريبية.
كمقياس لكفاءة الانفصال, قياس تركيز “ثقيل” في الفائض هي الطريقة المثالية لتقييم أداء الهيدروسيكلون. ويمكن تحقيق ذلك إما على أساس النسبة المئوية الحجمية أو, بشكل أكثر دقة, باستخدام قياسات الوزن.
يفصلون الجزيئات الخشنة
تستخدم الأعاصير المائية سرعة مدخل عرضية لتدوير التعليق بالداخل, إنشاء تدفق دوامة خارجي تنازلي وعزل المكونات الثقيلة عن السائل. تتكتل المكونات الأثقل عند جدران الإعصار بينما تمر الجزيئات الدقيقة الأخف من خلال منفذها العلوي.
تعد الأعاصير المائية من بين المعدات الأكثر استخدامًا لفصل الجزيئات الدقيقة والخشنة في صناعة اللب والورق, بفضل سهولة تصميمها, فعالية التكلفة, سهولة التشغيل وعمر الخدمة الطويل دون الحاجة إلى الكثير من الصيانة أو المدخلات من المشغلين. ومع ذلك، على الرغم من كل المزايا التي تتمتع بها، إلا أنها قد تواجه انخفاضًا في الأداء بمرور الوقت.
عند استكشاف مشكلات الأعاصير المائية وإصلاحها, قد يكون من المفيد فهم عملها والعوامل التي تؤثر على أدائها. أحد الاعتبارات المهمة في كفاءة الفصل هو الضغط المطبق عند مدخلها – والتي لها تأثير فوري على نقطة قطع الجسيمات اعتمادًا على الضغط المطبق, حجم قطر المخروط ونوع المادة.
تأتي الأعاصير المائية مجهزة بأحد تصميمات المدخل الثلاثة: تماسي, مطوي أو قوس. يمكن رؤية نتائج الاختبار التي تم إجراؤها باستخدام تصميمات المداخل الثلاثة جميعها في الشكل 7 والجدول 2, حيث تتفوق الأعاصير المائية ذات المدخل القوسي باستمرار على نظيراتها في نطاق واسع من ظروف تصنيف الحجم (SC).
إنهم يفصلون الجزيئات الدقيقة
يمكن استخدام الأعاصير المائية لفصل الجزيئات الدقيقة عن طريق استخدام ضغط السوائل لتوليد نمط تدفق يفصل الجزيئات على أساس الكثافة والشكل. يؤدي ضبط مستويات الضغط في خط التغذية إلى تغيير نقطة الفصل (وتسمى أيضًا نقطة القطع); يؤدي الضغط المنخفض إلى إنشاء قطع أكثر خشونة بينما ينتج عن الضغط العالي فصلًا أدق.
تستخدم الأعاصير المائية قسمها الداخلي المخروطي الشكل لإنشاء منطقة ذات ضغط منخفض, مما يسرع معدل استقرار الجسيمات. تهاجر الجزيئات ذات الترسيب الأسرع نحو جدار الإعصار وتخرج عبر فتحة القمة كتدفق سفلي, بينما يتم سحب جزيئات الترسيب الأبطأ والأثقل من وسط الملاط المحيط بها إلى الأسفل بواسطة قوة الطرد المركزي وتخرج من خلال مكتشف الدوامة كفائض.
في 6.5 ملم من جدار الإعصار, مراحل الجسيمات في 6.5 يتم قياس المسافة ملم من جدارها كمجموع تسارع تدرج الضغط وتسارع السحب, مع تعريف تسارع السحب على أنه حركة نسبية بين المراحل. من جميع المداخل المستخدمة لأغراض التصنيف, يشرح مجال تسريع السحب الأقوى لـ C حدة التصنيف الفائقة عند SCs ذات التغذية الأعلى.
يفصلون الماء
تستخدم الأعاصير المائية ضغط السوائل لتوليد قوة الطرد المركزي وأنماط التدفق التي يمكنها فصل الجزيئات أو القطرات من الوسط السائل. ولكي يتم هذا الانفصال, يجب أن تختلف كثافتها بشكل كبير عن كثافة الوسط السائل.
يتضمن التصميم النموذجي حقن التغذية بشكل عرضي وبسرعة عالية في قسم أسطواني علوي يتصل بجسم مخروطي الشكل, إنشاء حركة سائلة قوية تدفع المواد الخشنة عبر المنافذ المحورية السفلية المعروفة باسم الجوانب المرفوضة, والأخرى الدقيقة من خلال الأنابيب المحورية العلوية المعروفة باسم جوانب الفائض.
يمكن التحكم في حجم القطع عن طريق تغيير ضغط التغذية في الفرازة المخروطية. تستخدم التجارب التجريبية عادةً صمامين لضبط تقسيم التدفق بين المنافذ حتى يتم استيفاء قيمة d50 المطلوبة; بمجرد تحديد ذلك, يمكن لفتحة واحدة أن تحل محل هذه الصمامات في التشغيل الروتيني.
يتم استخدام هذه المعدات على نطاق واسع في معالجة المعادن لتصنيف الجزيئات لإعادة تدويرها في دوائر الطحن, التمييز بين المعادن الاقتصادية والشوائب, فصل الزيت عن الماء في صناعات التكرير والصناعات النفطية البحرية وإزالة الرمال/الطمي من إمدادات مياه الري أو المياه الصالحة للشرب, من بين العديد من الاستخدامات الأخرى. بالإضافة إلى, يمكن أيضًا استخدام هذه المعدات كإثراء إضافي لتقليل الحمل على معدات الفصل الأكثر تكلفة مع تحسين اقتصاديات العمليات بشكل عام.