Hidrocikloni – Kako odvajaju čestice od tečnosti

Hidrocikloni su jedan od najčešće korištenih dijelova opreme za preradu minerala. Njihov osnovni dizajn oslanja se na pritisak izvana kako bi se proizvela rotacija u tečnoj smjesi unutar nje, uzrokujući da se teške čestice skupljaju duž njegovih zidova prije nego što ispuste kroz donji izlaz.

Oni odvajaju čestice

Hidrocikloni su statički uređaji koji koriste centrifugalno ubrzanje za odvajanje čestica različite gustine iz fluida. Guste čestice – da li čvrsta ili tečna – kreću se prema vanjskom rubu vrtloga dok lakše čestice migriraju prema njegovom središnjem jezgru, sa krupnijim i većim česticama koje izlaze preko njegovog donjeg toka, dok sitne čestice putuju dalje uzbrdo prije nego što izađu preko svog vrha kroz centrifugalnu silu i izađu kroz njeno prelijevanje.

Učinak odvajanja ovisi o nekoliko faktora, uključujući veličinu ciklona, prečnik i oblik, kao i dinamika fluida i svojstva čestica u odnosu na karakteristike tečnog medija. Abrazivni ili gusti materijal za napajanje vjerovatno neće biti efikasno odvojen hidrociklonima.

Različite studije su istraživale efekte veličine i oblika čestica na odvajanje. Rezultati su pokazali da su sile otpora proporcionalne maksimalnoj projektovanoj površini čestica duž smjera strujanja fluida u hidrociklonu; Kashiwaya et al.. istraživali su ovaj parametar na pojedinačnim i mješovitim separacijama putem CFD-DEM tehnologije spajanja, kao i eksperimentalnih metoda ispitivanja.

Kao mjera efikasnosti separacije, mjerenje koncentracije “teške” u prelivu je idealan način za procjenu performansi hidrociklona. Ovo se može postići bilo na bazi volumetrijskog procenta ili, tačnije, koristeći merenje težine.

Oni odvajaju grube čestice

Hidrocikloni koriste tangencijalnu ulaznu brzinu za okretanje suspenzije unutra, stvaranje opadajućeg spoljašnjeg vrtložnog toka i izolovanje teških komponenti od tečnosti. Teže komponente se aglomeriraju na zidovima ciklona dok lakše sitnije čestice izlaze kroz njihov gornji izlaz.

Hidrocikloni su među najčešće korišćenim uređajima za odvajanje finih i krupnih čestica u industriji celuloze i papira., zahvaljujući njihovoj jednostavnosti dizajna, isplativost, jednostavnost rada i dug radni vijek bez potrebe za mnogo održavanja ili doprinosa od strane operatera. Ipak, čak i sa svim svojim prednostima, oni i dalje mogu iskusiti pad performansi tokom vremena.

Prilikom rješavanja problema s hidrociklonima, može biti od pomoći razumjeti njihov rad i faktore koji utiču na njihov učinak. Važan faktor u njihovoj efikasnosti odvajanja je pritisak koji se primenjuje na njihovom ulazu – što ima neposredan uticaj na tačku rezanja čestica u zavisnosti od primenjenog pritiska, veličina prečnika konusa i vrsta materijala.

Hidrocikloni su opremljeni jednim od tri dizajna ulaza: tangencijalna, evolventna ili lučna. Rezultati ispitivanja obavljenog korištenjem sva tri dizajna ulaza mogu se vidjeti na slici 7 i Tabela 2, pri čemu su hidrocikloni na ulazu luka dosljedno nadmašili oba svoja kolege u širokom rasponu uvjeta klasifikacije veličina (SC).

Oni odvajaju fine čestice

Hidrocikloni se mogu koristiti za odvajanje finih čestica korištenjem pritiska fluida za generiranje obrasca protoka koji razdvaja čestice na osnovu gustine i oblika. Podešavanje nivoa pritiska u dovodnom vodu menja tačku razdvajanja (takođe se naziva tačka preseka); niži pritisak stvara grublje rezove, dok viši pritisak proizvodi finije odvajanje.

Hidrocikloni koriste svoj unutrašnji dio u obliku konusa kako bi stvorili zonu niskog pritiska, što ubrzava brzinu taloženja čestica. Čestice koje se brže talože migriraju prema zidu ciklona i izlaze kroz otvor na njegovom vrhu kao donji tok, dok se sporije taložene čestice koje su teže od okolnog kašastog medija povlače prema dolje centrifugalnom silom i izlaze kroz svoj vortex-finder kao prelijevanje.

At 6.5 mm od zida ciklona, faze čestica na 6.5 mm udaljenosti od njegovog zida mjere se kao zbir ubrzanja gradijenta pritiska i ubrzanja otpora, sa ubrzanjem otpora definisanim kao relativno kretanje između faza. Od svih ulaza koji se koriste u svrhu klasifikacije, C-ovo jače polje ubrzanja otpora objašnjava njegovu superiornu oštrinu klasifikacije pri većim SC-ovima.

Oni odvajaju vodu

Hidrocikloni koriste pritisak fluida za stvaranje centrifugalne sile i obrazaca protoka koji mogu odvojiti čestice ili kapljice iz tečnog medija. Da bi došlo do ovog razdvajanja, njihova gustina mora se značajno razlikovati od gustine tečnog medija.

Tipičan dizajn uključuje tangencijalno ubrizgavanje hrane velikom brzinom u gornji cilindrični dio koji spaja konusno tijelo, stvarajući snažno kretanje fluida koje tjera grublje materijale kroz donje aksijalne otvore poznate kao odbačene strane, a finije kroz gornje aksijalne cijevi poznate kao preljevne strane.

Kontrola veličine rezanja može se postići promjenom pritiska uvlačenja u ciklon. Pilot pokusi obično koriste dva ventila za podešavanje podjele protoka između izlaza dok se ne postigne željena vrijednost d50; kada se to utvrdi, jedan otvor može zamijeniti ove ventile u rutinskom radu.

Ova oprema se široko koristi u preradi minerala za klasifikaciju čestica za recirkulaciju u krugovima za mljevenje, napraviti razliku između ekonomskih minerala i lanca, odvojiti ulje od vode u RAFINERIJSKIM I OFFSHORE NAFTNIM INDUSTRIJAMA i ukloniti pijesak/mulj iz zaliha vode za navodnjavanje ili pitke vode, između mnogih drugih upotreba. Nadalje, ova oprema se također može koristiti kao inkrementalno obogaćivanje kako bi se smanjilo opterećenje skuplje opreme za separaciju uz istovremeno poboljšanje ukupne operativne ekonomije.