Хидроциклони – Как те отделят частиците от течностите

Хидроциклоните са едни от най-често използваните съоръжения за обработка на минерали. Основният им дизайн разчита на натиск отвън, за да се получи въртеливо движение в течната смес вътре в него, което кара тежките частици да се събират по стените му, преди да се изхвърлят през долния изход.

Те разделят частиците

Хидроциклоните са статични устройства, които използват центробежно ускорение за отделяне на частици с различна плътност от течност. Плътни частици – независимо дали са твърди или течни – се движат към външния ръб на вихъра, докато по-леките частици мигрират към централното му ядро, с по-груби и по-едри частици, напускащи през долния му поток, докато глобите се движат по-нагоре, преди да излязат през върха си чрез центробежна сила и да излязат през нейния преливник.

Ефективността на разделяне зависи от няколко фактора, включително размер на циклона, диаметър и форма, както и динамика на флуида и свойства на частиците във връзка с характеристиките на течната среда. Абразивен или плътен захранващ материал вероятно няма да бъде разделен ефективно с хидроциклони.

Различни проучвания са изследвали ефектите от размера и формата на частиците върху разделянето. Резултатите показват, че силите на съпротивление са пропорционални на максималната проектирана площ на частиците по посока на потока на течността в хидроциклон; Kashiwaya и др.. изследва този параметър както при единични, така и при смесени сепарации чрез CFD-DEM технология за свързване, както и експериментални методи за изпитване.

Като мярка за ефективност на разделяне, измерване на концентрацията на “тежки” в преливника е идеалният начин за оценка на ефективността на хидроциклона. Това може да бъде постигнато или на база обемни проценти, или, по-точно, използвайки измервания на теглото.

Те отделят едрите частици

Хидроциклоните използват тангенциална входна скорост, за да завъртят суспензия вътре, създаване на низходящ външен завихрен поток и изолиране на тежки компоненти от течност. По-тежките компоненти се агломерират по стените на циклона, докато по-леките по-фини частици преминават през горния им изход.

Хидроциклоните са сред най-често използваните съоръжения за разделяне на фини и едри частици в целулозно-хартиената промишленост, благодарение на лесния им дизайн, ефективност на разходите, лекота на работа и дълъг експлоатационен живот без нужда от много поддръжка или информация от операторите. И все пак, дори и с всичките си предимства, те все пак могат да изпитат спад в производителността с течение на времето.

При отстраняване на проблеми с хидроциклони, може да бъде полезно да се разбере тяхната работа и факторите, влияещи върху тяхната работа. Важно съображение за тяхната ефективност на разделяне е налягането, прилагано на входа им – което има незабавно влияние върху точката на срязване на частиците в зависимост от приложеното налягане, размер на диаметъра на конуса и вид материал.

Хидроциклоните са оборудвани с един от трите дизайна на входа: тангенциален, еволвента или дъга. Резултатите от тестовете, проведени с използване на трите дизайна на входа, могат да се видят на фигура 7 и Таблица 2, при което дъговите входни хидроциклони последователно превъзхождат и двата си колеги в широк диапазон от условия за класификация на размера (SC).

Те отделят фините частици

Хидроциклоните могат да се използват за разделяне на фини частици чрез използване на налягане на флуида за генериране на модел на потока, който разделя частиците въз основа на плътност и форма. Регулирането на нивата на налягане в захранващата линия променя точката на разделяне (наричана още точка на изрязване); по-ниското налягане създава по-груби срезове, докато по-високото налягане води до по-фино разделяне.

Хидроциклоните използват своята конусовидна вътрешна част, за да създадат зона с ниско налягане, което ускорява скоростта на утаяване на частиците. По-бързо утаяващите се частици мигрират към стената на циклона и излизат през неговия върхов отвор като долен поток, докато по-бавно утаяващите се частици, които са по-тежки от заобикалящата ги суспензия, се изтеглят надолу от центробежна сила и излизат през своя вихров търсач като преливник.

При 6.5 mm от стената на циклон, фази на частиците при 6.5 mm разстояние от стената му се измерват като сумата от ускорението на градиента на налягането и ускорението на съпротивлението, с ускорение на съпротивление, дефинирано като относително движение между фазите. От всички входове, използвани за целите на класификацията, По-силното поле за ускорение на съпротивлението на C обяснява неговата превъзходна острота на класификация при по-високи SCs на подаване.

Те разделят водата

Хидроциклоните използват налягане на течността, за да генерират центробежна сила и модели на потока, които могат да отделят частици или капчици от течната среда. За да се осъществи тази раздяла, тяхната плътност трябва да се различава значително от тази на течната среда.

Типичният дизайн включва тангенциално инжектиране на захранване с висока скорост в горна цилиндрична секция, която се свързва с конично тяло, създавайки силно движение на флуида, което изтласква по-грубите материали през долните аксиални изходи, известни като страни за отхвърляне, и по-фините през горните аксиални тръби, известни като преливни страни.

Контролът на размера на среза може да се постигне чрез промяна на налягането на захранване в циклона. Пилотните изпитания обикновено използват два клапана за регулиране на разделянето на потока между изходите, докато се постигне желаната стойност d50; след като това е определено, един отвор може да замени тези клапани при рутинна работа.

Това оборудване се използва широко в обработката на минерали за класифициране на частици за рециркулация в кръговете за смилане, прави разлика между икономически минерали и пуста треска, отделяне на петрол от вода в РАФИНЕРИИ И ОФШОРНИ ПЕТЛОНИ ПРОМИШЛЕНОСТИ и премахване на пясък/тинята от напоителни или питейни водоснабдителни системи, сред много други приложения. Освен това, това оборудване може да се използва и като постепенно обогатяване за намаляване на натоварването на по-скъпото оборудване за разделяне, като същевременно подобрява цялостната икономика на операциите.