Оптимизиране на хидроциклони за процеси на разделяне и класифициране на материали

Целта е да се достигне точка, в която половината частици съобщават за преливане, докато половината за изтичане, това може да бъде постигнато чрез оптимизиране на отделянето на циклони чрез експериментално изследване и симулация.

Твърдите вещества и водата се подават в циклонния цилиндър, за да генерират въртеливо движение, което насочва грубия материал към стената (подток), докато фините частици пътуват към вихровия търсач и горния преливник.

Оптимизиране на процесите за разделяне и класифициране на материали

Хидроциклоните обикновено се използват в приложения за обработка на минерали за разделяне на фуражни суспензии в два отделни изходни потока – долен поток за по-нататъшно намаляване на размера във веригата за смилане, и преливащ поток, който се връща обратно към завода. За максимизиране на ефективността на разделяне и минимизиране на потреблението на енергия, изключително важно е както неговата геометрия, така и размерите на структурата на преливната тръба да бъдат внимателно обмислени при оптимизиране на ефективността на разделяне и консумацията на енергия.

Постигането на тази цел може да бъде постигнато чрез адаптиране на броя на слоевете с прорези, диаметър на преливната тръба, и ъгъл на конуса на циклона, за да отговарят на специфичните изисквания на процеса и по този начин да се намали спадът на налягането при преливане, без да се влияе отрицателно на ефективността на разделяне.

Изследвахме ефективността на класификацията на хидроциклон, използвайки дизайн на дъгообразен вход, включващ конусен ъгъл от 30 градуса, в сравнение с тангенциални входове при различни концентрации на захранващо твърдо вещество (SC). CFD симулациите демонстрират, че дъговите входове показват превъзходно отстраняване на фини частици и острота на класифициране във всички диапазони на SC.

Циклонен дизайн

Хидроциклоните са затворени съдове, предназначени да преобразуват скоростта на течността във въртеливо движение чрез въртене на цялото й тяло, произвежда центробежна сила, която ускорява скоростта на утаяване на тежките частици, докато насочва по-фините към центъра и навън през преливник.

Циклони’ производителността може да бъде повлияна от шест ключови компонента. Тези фактори включват входна структура, конусен ъгъл, диаметър на вихровия търсач и размер на щуцера.

Промяната на процентното съдържание на твърди вещества в захранването може да има драматичен ефект върху ефективността на разделяне. Високата концентрация на твърди вещества ще доведе до груби разфасовки, докато по-ниските концентрации ще доведат до по-фино разделяне. Освен това, промяната на плътността на захранването влияе върху точката на срязване на циклона, но може да не винаги е практично – за справяне с този проблем могат да помогнат други методи за оптимизация, като например намаляване на скоростта на помпата.

Производителност на Cyclone

Ефективността на хидроциклона зависи от различни променливи, включително ефективност на разделяне, разпределение на размера на частиците, характеристики на преливане/подливане и захранващо налягане. Промяната на тези параметри може да промени както неговата точка на прекъсване, така и ефективността на разделяне.

Центробежната сила, генерирана от тангенциално инжектиране на течност в цилиндрична секция, създава центробежна сила, която генерира течен вихър, който разделя фините частици от по-едрите, с по-леки компоненти, протичащи към преливника, и по-тежки компоненти, протичащи към долния поток. След това връхна дюза транспортира фини частици, докато водата излиза от циклона.

Ъгъл на отвора, който постига баланс между ефективността на разделяне и спада на налягането, може драматично да подобри работата на хидроциклона. Малкият размер на отвора намалява центробежната сила, като същевременно увеличава спада на налягането; твърде голям отвор намалява и двете. Освен това, Поставянето на преливник също има ефект върху ефективността на разделяне: намирането над тях намалява тангенциалното разпределение на скоростта, като същевременно подобрява разделянето, докато твърде близо може да причини прекомерно наслояване, водещо до намалена ефективност на разделяне.

Циклонна поддръжка

Ефективността на хидроциклона може да бъде подобрена чрез правилна проверка, практики за анализ и поддръжка. Използването на циклон с подходящ размер за постигане на постоянен дебит с намален спад на налягането е ключът към подобряване на ефективността на разделяне.

Поддържайте правилна връзка между входните и изпускателните отвори на циклона, за да предотвратите прекалено груб продукт, това може да се постигне чрез правилно оразмеряване както на входната му част, така и на ъгъла на конуса.

Използването на дъгов вход увеличава радиалното ускорение на фазата на частиците за ефект на предкласификация, докато използването на по-голям конусен ъгъл подобрява Cf чрез намаляване на времето на престой, създаване на идеална комбинация за класифициране на по-големи и по-тежки частици. Тази комбинация също води до намалени сили на триене, причинени от ускорението на градиента на налягането, намалявайки силата на триене, което в крайна сметка води до по-малко запушване и по-висока ефективност на разделяне – и целта е определянето на идеален размер на хидроциклона чрез балансиране на подобрената ефективност на отделяне на по-малки частици срещу неговата устойчивост на запушване и капацитет на потока.