Υδροκυκλώνες – Βελτίωση της αποτελεσματικότητας στην ταξινόμηση και τον διαχωρισμό υλικών

Οι υδροκυκλώνες χρησιμοποιούνται για τον διαχωρισμό υλικών μέσω φυγόκεντρης δύναμης. Οι ελαφριές φάσεις με χαμηλότερες πυκνότητες ταξιδεύουν σπειροειδώς προς την έξοδο υπερχείλισης ενώ οι βαριές φάσεις με υψηλότερες πυκνότητες κινούνται προς το κέντρο και εκκενώνονται μέσω εξαγωγών υπορροής.

Οι καμπύλες μέσης τιμής OC στην έξοδο υπερχείλισης απεικονίζουν τις μεταβαλλόμενες τάσεις καθώς αυξάνεται το Dc.

Flow Rate

Το υλικό τροφοδοσίας τροφοδοτείται εφαπτομενικά στον υδροκυκλώνα υπό πίεση και προκαλεί φυγόκεντρες δυνάμεις να κινούνται προς τα πάνω και προς τα κάτω κατά μήκος του κωνικού τοιχώματος του, ωθώντας βαρύτερες φάσεις προς τα πάνω και προς τα κάτω ως απόκριση. Με κάθε μείωση της διαμέτρου αυξάνεται η ταχύτητα για μέγιστο διαχωρισμό; συμπυκνωμένα στερεά εξέρχονται στην κορυφή.

Πρέπει να δημιουργηθεί ένας κατάλληλος ρυθμός ροής προκειμένου να παραχθεί η επιθυμητή συγκέντρωση υλικού σε μια υπερχείλιση. Οι διακυμάνσεις στην ταχύτητα μπορούν να αλλάξουν τις τροχιές των σωματιδίων τόσο στις εσωτερικές όσο και στις εξωτερικές ροές δίνης, τελικά μεταβαλλόμενη αναλογία διαχωρισμού.

Οι Bicalho et al ανέφεραν ότι η αύξηση των ρυθμών ροής τροφοδοσίας εντός ορισμένων παραμέτρων θα μπορούσε να ενισχύσει τα πεδία φυγόκεντρης δύναμης και να αυξήσει τη συνολική απόδοση διαχωρισμού, αλλά η υπέρβαση αυτών των παραμέτρων μπορεί να μειώσει τον αποτελεσματικό χρόνο συγκράτησης των σωματιδίων και την αναλογία διαχωρισμού σταγόνων. Επομένως, πρέπει να τηρείται η κατάλληλη τήρηση αρχείων για τον εντοπισμό αποκλίσεων ή υποβάθμισης της απόδοσης και την αξιολόγηση του κατά πόσον πρέπει να ληφθούν μέτρα συντήρησης για την αποκατάσταση της βέλτιστης απόδοσης.

Πίεση

Ο πολτός εισάγεται εφαπτομενικά στην κυλινδρική ζώνη ενός κυκλώνα με υψηλή ταχύτητα και στη συνέχεια επιταχύνεται από τη γεωμετρία και την πίεσή του για να παραγάγει μια έντονη φυγόκεντρη δύναμη, δημιουργώντας διαχωρισμό μεταξύ ελαφρών και βαρέων συστατικών του πολτού, με βαριά σωματίδια να εξέρχονται μέσω υπερχείλισης από την έξοδο της κορυφής του, ενώ ελαφρύτερα εξαρτήματα συνεχίζουν να πέφτουν στη βάση του κυλίνδρου όπου συλλέγονται.

Η αυξημένη πίεση τροφοδοσίας έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της απόδοσης διαχωρισμού και της συγκέντρωσης υπορροής αλλάζοντας τόσο τις εσωτερικές όσο και τις εξωτερικές ροές δίνης, δημιουργώντας έτσι υψηλότερο λόγο διαχωρισμού.

Οι υπερβολικές αναταράξεις μπορεί να δημιουργήσουν διάβρωση μέσα σε έναν υδροκυκλώνα που αφήνει πίσω σπείρες φθοράς στην επένδυση του και μπορεί να προκαλέσει σχοινιά στην υπορροή του, επομένως πρέπει να πραγματοποιείται τακτική αξιολόγηση της απόδοσης κάθε υδροκυκλώνα και να συγκρίνεται με τα αρχεία συντήρησης ή τις προδιαγραφές του κατασκευαστή για τον εντοπισμό αποκλίσεων ή υποβάθμισης. Η τήρηση αρχείων βοηθά στον γρήγορο εντοπισμό τυχόν επαναλαμβανόμενων προβλημάτων, ώστε το προσωπικό συντήρησης να μπορεί να προγραμματίσει ανάλογα.

Μήκος κυκλώνα

Το μήκος του κυκλώνα είναι ένας ουσιαστικός παράγοντας όταν πρόκειται για τη βελτίωση της ταξινόμησης υλικών και της απόδοσης διαχωρισμού, καθώς καθορίζει πόση φυγόκεντρη δύναμη θα ασκηθεί στα σωματίδια μέσα σε αυτό. Γενικά μιλώντας, τόσο μεγαλύτερο είναι το μήκος του, τόσο πιο ολοκληρωμένη γίνεται η διαδικασία διαχωρισμού του.

Τα μεγάλα σωματίδια καθυστερούν προσωρινά πριν εισέλθουν σε έναν κυκλώνα, ενώ τα μικρότερα επιταχύνονται με μεγάλη ταχύτητα – οδηγώντας σε χαμηλή ταχύτητα εισόδου για μεγαλύτερα σωματίδια, που βοηθά στην ελαχιστοποίηση της διάβρωσης και στην παράταση της διάρκειας ζωής του κυκλώνα.

Το ιδανικό μήκος για τον διαχωρισμό του υλικού εξαρτάται από το επιθυμητό μέγεθος κοπής. Όταν εφαρμόζεται σε εφαρμογές ορυκτών, για παράδειγμα, Αυτό σημαίνει συνήθως την επιλογή ενός μεγέθους κοπής στο οποίο τα περισσότερα στερεά αναφέρονται στο ρεύμα υπερχείλισης και μόνο μερικά στο ρεύμα υπορροής; Συνήθως αυτό το μέγεθος κοπής στόχου καθορίζει ποια διάμετρος κυκλώνα θα χρησιμοποιηθεί σε κάθε εφαρμογή.

Vortex Finder

Οι ανιχνευτές Vortex αποτελούν αναπόσπαστο στοιχείο του αποτελεσματικού διαχωρισμού των κυκλώνων. Λειτουργούν ως η διεπαφή μεταξύ της φυγόκεντρης δύναμης ομάδας και της δύναμης έλξης ομάδας – παρόμοια με τη διελκυστίνδα μεταξύ δύο σημαιών δεμένες σε κάθε άκρο ενός σχοινιού. Καθώς το Team Centrifugal έλκει τα σωματίδια πιο κοντά προς το κέλυφος του κυκλώνα ενώ το Team Drag απομακρύνεται.

Αυτό εξηγεί γιατί ο σχεδιασμός του τμήματος εισόδου και η γωνία κώνου επηρεάζουν την ευκρίνεια της ταξινόμησης. Για παράδειγμα, μια είσοδος τόξου δημιουργεί ισχυρότερη ακτινική επιτάχυνση και εφέ προταξινόμησης που βοηθούν στη διατήρηση του Cc (Εικόνα 17).

Οι αντλίες που τροφοδοτούν κυκλώνες παίζουν επίσης αναπόσπαστο ρόλο στη χωρητικότητά τους και στο σημείο αποκοπής, καθώς η ταχύτητά τους μεταβάλλει τον ρυθμό ροής και την πίεση τροφοδοτώντας τον κυκλώνα, αλλοιώνοντας τελικά τα χαρακτηριστικά διαχωρισμού του; για παράδειγμα, Η μείωση της ταχύτητας της αντλίας έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη κοπή, ενώ η αύξηση του μπορεί να παράγει λεπτότερα; Η χωρητικότητα καθορίζεται επίσης από το μέγεθος της κορυφής του.