Hydrocykloner – Hvordan de adskiller partikler fra væsker
Hydrocykloner er et af de mest anvendte stykker af mineralbehandlingsudstyr. Deres grundlæggende design er afhængig af tryk udefra for at frembringe en roterende bevægelse i væskeblandingen inde i den, får tunge partikler til at samle sig langs dens vægge, før de udledes gennem dens bundudløb.
De adskiller partikler
Hydrocykloner er statiske enheder, der bruger centrifugalacceleration til at adskille partikler med forskellig tæthed fra væske. Tætte partikler – om det er fast eller flydende – bevæge sig mod den ydre kant af en hvirvel, mens lettere partikler migrerer mod dens centrale kerne, med grovere og større partikler, der forlader via dens underløb, mens fine partikler bevæger sig længere op ad bakke, før de kommer ud via deres spids gennem centrifugalkraften og ud gennem dens overløb.
Separationsydelse afhænger af flere faktorer, inklusive cyklonstørrelse, diameter og form samt væskedynamik og partikelegenskaber i forhold til væskemediets egenskaber. Slibende eller tæt fodermateriale vil sandsynligvis ikke blive adskilt effektivt med hydrocykloner.
Forskellige undersøgelser har undersøgt virkningerne af partikelstørrelse og form på adskillelse. Resultater har vist, at modstandskræfterne er proportionale med partiklerne i det maksimale projicerede areal langs væskestrømmens retning i en hydrocyklon; Kashiwaya et al.. undersøgte denne parameter på både enkelte og blandede separationer via CFD-DEM koblingsteknologi samt eksperimentelle testmetoder.
Som et mål for separationseffektivitet, måling af koncentrationen af “tunge” i overløbet er den ideelle måde at evaluere hydrocyklonens ydeevne. Dette kan opnås på enten volumetrisk procentbasis eller, mere præcist, ved hjælp af vægtmålinger.
De adskiller grove partikler
Hydrocykloner bruger tangentiel indløbshastighed til at spinde en suspension indeni, skabe en faldende ekstern hvirvelstrøm og isolere tunge komponenter fra væske. Tungere komponenter agglomererer ved cyklonens vægge, mens lettere finere partikler passerer ud gennem deres øverste udløb.
Hydrocykloner er blandt det mest anvendte udstyr til adskillelse af fine og grove partikler i papirmasse- og papirindustrien, takket være deres lette design, omkostningseffektivitet, nem betjening og lang levetid uden at kræve meget i form af vedligeholdelse eller input fra operatører. Men selv med alle deres fordele kan de stadig opleve en ydelsesnedgang over tid.
Ved fejlfinding af problemer med hydrocykloner, det kan være nyttigt at forstå deres funktion og de faktorer, der påvirker deres ydeevne. En vigtig overvejelse i deres separationseffektivitet er tryk påført ved deres indløb – som har en umiddelbar indflydelse på partikelskæringspunktet afhængigt af påført tryk, keglediameter størrelse og materialetype.
Hydrocykloner er udstyret med et af tre indløbsdesign: tangentiel, involut eller bue. Testresultater udført ved brug af alle tre indløbsdesign kan ses i figuren 7 og tabel 2, hvor lysbueindløbshydrocykloner konsekvent klarede sig bedre end begge deres modstykker over en bred vifte af størrelsesklassificeringsforhold (SC).
De adskiller fine partikler
Hydrocykloner kan bruges til at adskille fine partikler ved at bruge væsketryk til at generere et strømningsmønster, der adskiller partikler baseret på tæthed og form. Justering af trykniveauer i fødeledningen ændrer adskillelsespunktet (også kaldet cut point); lavere tryk giver grovere snit, mens højere tryk giver finere adskillelse.
Hydrocykloner bruger deres kegleformede indre sektion til at skabe en zone med lavt tryk, hvilket accelererer partikelaflejringshastigheden. Hurtigere bundfældende partikler migrerer mod cyklonens væg og kommer ud via dens spidsåbning som underløb, mens langsommere bundfældningspartikler, der er tungere end deres omgivende gyllemedium, trækkes nedad af centrifugalkraften og kommer frem gennem deres vortex-finder som overløb.
På 6.5 mm fra væggen af en cyklon, partikelfaser kl 6.5 mm afstand fra dens væg måles som summen af trykgradientacceleration og modstandsacceleration, med modstandsacceleration defineret som relativ bevægelse mellem faser. Af alle indløb, der anvendes til klassificeringsformål, Cs stærkere modstandsaccelerationsfelt forklarer dens overlegne klassificeringsskarphed ved højere feed-SC'er.
De adskiller vand
Hydrocykloner bruger væsketryk til at generere centrifugalkraft og strømningsmønstre, der kan adskille partikler eller dråber fra flydende medium. For at denne adskillelse kan finde sted, deres densitet skal afvige væsentligt fra det flydende mediums.
Et typisk design involverer indsprøjtning af foder tangentielt ved høj hastighed ind i en øvre cylindrisk sektion, der forbinder et konisk legeme, skaber en stærk væskebevægelse, som tvinger grovere materialer gennem bundaksiale udløb kendt som afvisningssider, og finere gennem topaksiale rør kendt som overløbssider.
Kontrol af snitstørrelsen kan opnås ved at ændre fødetrykket ind i cyklonen. Pilotforsøg anvender sædvanligvis to ventiler til justering af flowsplit mellem udløb, indtil den ønskede d50-værdi er nået; når dette er fastlagt, en åbning kan erstatte disse ventiler i rutinedrift.
Dette udstyr bruges i vid udstrækning i mineralforarbejdning til at klassificere partikler til recirkulation i slibekredsløb, skelne mellem økonomiske mineraler og gang, adskille olie fra vand i REFINERI OG OFFSHORE OLIEINDUSTRIER og fjern sand/slam fra kunstvandings- eller drikkevandsforsyninger, blandt mange andre anvendelser. Desuden, dette udstyr kan også bruges som trinvis berigelse for at mindske belastningen på dyrere separationsudstyr og samtidig forbedre den overordnede driftsøkonomi.