Hüdrotsüklonid on ühed kõige lihtsamad mineraalide töötlemise seadmed, töötavad sageli ilma, et oleks vaja hooldust või kellegi töös olevate inimeste tähelepanu. Tsüklonid on endiselt väga tõhusad eraldusvahendid, hoolimata nende keerukatest vedelikumehhanismidest ja konstruktsioonikonfiguratsioonist, mis mõjutavad eraldamise jõudlust.. See artikkel annab ülevaate nende tööst ja võimalikest tõrkeotsingu sammudest, kui need ei tööta nii nagu kavandatud.
Nad eraldavad jämedaid osakesi
Hüdrotsüklonid’ Peamine eesmärk on eraldada jämedad ja peenosakesed. Selle eraldumise tagab selle sisemisele struktuurile rakendatav tsentrifugaaljõud; raskemad osakesed kipuvad pöörlevasse voolu allapoole liikuma, samas kui peenemad osakesed liiguvad rohkem selle serva poole, jämedad osakesed eralduvad lõpuks läbi alumise toru voodri või tipu, samas kui peenemad osakesed liiguvad ülevoolu poole ja ülemisse ülevoolukambrisse.
Liikumisomadused hüdrotsüklonis määravad selle eraldusefekti, ja teadlased on seda aspekti uurinud, et seda suurendada. Teadlased, Zhangi juhtimisel, viis läbi ulatuslikud katsed, et mõista osakeste liikumise käitumist, et parandada selle tsükloni eraldusefekti. Zhang avastas, et kõrge kontsentratsiooniga söötmise tingimustes, väikese tihedusega peened ja keskmised osakesed võivad kergesti siseneda ülevoolu, samas kui suure tihedusega peened ja jämedad osakesed võivad siseneda läbi sisemiste pöörlevate voolude ja väljuda selle väljalaskeava kaudu ülevooluna.
Tsükloni keskele tekib õhusüdamik, kui vedelik juhitakse tangentsiaalselt selle silindrilisse kambrisse, tekitades intensiivse keerise. Tsüklonil on piiratud juurdepääsuga aksiaalne põhja väljalaskeava, mis takistab kogu vedeliku väljavoolu, välja arvatud osa. Kord sees, selle vastuvoolu ülemise väljalaske suunas tekib südamikus õhusüdamik.
Hüdrotsüklonite sekundaarsete silindriliste sektsioonide suurused mõjutavad oluliselt osakeste tsirkulatsiooni voolupiirkonda ja eraldusvõimet, täiuslikkuse väärtused vähenevad monotoonselt selle lõigu läbimõõdu kasvades. Tsükloni pöörlevas voolus ringlevate jämedamate osakeste tõttu, toimub nende osakeste vale asukoht, mis viib nende hajumiseni suuremale alale. Jämedamate osakeste hõlmamine vähendab eraldusvõimet ja takistab tõhusa ringikujulise voolumustri teket tsüklonis, ja takistab selle eraldusvõimet. Saavutatud eraldusvõime on rahuldav; siiski, täiuslikkuse väärtused ei vasta ootustele, kuna tsüklonvedeliku pöörlemistakistus ja viskoossus mõjutavad osakeste kiiruse jaotust ja liikumistrajektoori.
Nad eraldavad peeneid osakesi
Hüdrotsüklonid kasutavad tsentrifugaaljõudu ja diferentsiaalset vedelikuvoolu, et eraldada tõhusalt peenosakesi jämedatest osakestest. Tsentrifugaaljõud luuakse, suunates sisselaskevedeliku tangentsiaalselt silindri seina poole, luues vedelikus ringikujulise liikumise, mis põhjustab raskete osakeste väljapoole liikumist ja agregeerumist, enne kui kergemad osakesed spiraalivad mööda selle seina alla ja hüdrotsükloni ülemisest ülevooluavast välja.
Hüdrotsükloni eraldamise efektiivsus sõltub suuresti selle struktuuri ülesehitusest, sealhulgas selle keeriseotsija mõõtmed, üle- ja allavooluavad ning tsükloni suurus. Lisaks, suuremad läbimõõdud annavad üldiselt parema eraldusvõime.
Hüdrotsükloneid kasutatakse sageli mineraalsetes rakendustes, nagu C-33 betoonliiva tootmine, et kontrollida, millise suurusega materjal väljub peenestusringist. Erinevatel maagitüüpidel on erinev vabanemissuurus, mida tuleb hoolikalt jälgida, et luua majanduslikult teostatav toode.
Rõhu langus, energia hulk, mis kulub osakeste liikumiseks läbi hüdrotsükloni, on selle kontrolli lahutamatu osa. Selle sisselaskerõhu muutmine võib eraldusvõimet oluliselt muuta – Näiteks kui rõhk on seatud sihtmärgist madalamaks, annab rohkem peeneid alavoolu, mis põhjustab jämedamaid lõikekohti; vastupidi, kui rõhk ületab sihtmärgi, tekib rohkem peeneid ülevoolu, mis põhjustab d50 väärtuste vähenemist ja peenemat eraldumist.
Söödamaterjali tihedus võib hüdrotsüklonite eraldumistele tohutult mõjutada. Suurem tihedus võib põhjustada jämedamaid lõikeid, samas kui väiksem tihedus tekitab peenemaid lõikeid; optimaalse tihedusega söödalahenduse valimiseks on seetõttu oluline mõista nende rakenduse eesmärki ja valida söödatihedus vastavalt sellele.
Toru läbimõõdu reguleerimine võimaldab reguleerida möödavoolu peeneid, mis suunatakse otse ülevoolule, suurendades või vähendades nende voolu otse selle suunas ja vähendades seda, mis läheb edasiseks töötlemiseks tsüklonisse.
Nad eraldavad vedelikke
Hüdrotsüklonid eraldavad vedelikud peentest osakestest, tekitades keerise, mis paiskab raskema materjali vastu silindri siseseina, samas kui kergem materjal liigub väljapoole ja alla. See eraldamismeetod töötab kõige paremini, kui tahkete ainete läbimõõt on suurem kui 10 mikronid ja on sfäärilise kujuga; siiski, nende tõhusus sõltub tingimustest; näiteks, kui läga kontsentratsioon suureneb, suureneb ka vastupidavus osakeste tsentrifugaaljõududele, mis suurendavad nende suurust ja arvu.
Pumbast tsüklonisse sisenev vedelik peab ületama takistuse; see põhjustab rõhu langust ja radiaalse rõhugradiendi suurenemist, lõpptulemusena häirivad settimisseisundid osakeste ja vedeliku vahel. Seetõttu, madala viskoossusega puurimisvedeliku kasutamine on oluline – see võimaldab erineva suurusega osakestel settida oma kiirusega, jäämata vedeliku ja osakeste vahele.
Toitetihedus on veel üks kriitiline element, mida hüdrotsükloni jõudluses arvesse võtta. Et saavutada soovitud lõikesuurusi, söödatihedus peab ühtima sihtlõike suurusega, mida saab saavutada kas sööda tiheduse või sisselaskeava rõhu muutmise kaudu – madalam rõhk saadab rohkem peeneid ülevoolu, jämedama lõikesuuruse loomine; kõrgem rõhk suunab peened osakesed peenemate lõigete saamiseks alavoolu.
Hüdrotsükloneid kasutatakse laialdaselt kõvade kivimite ja väärismetallide rakendustes kasutatavate materjalide kontrollimiseks.. Nendes kontekstides rakendatuna, vedeliku hetkeline sissevool hüdrotsükloni võrdub hetkelise kergete osakeste koguvoolu pluss raskete osakeste vooluga; rasked osakesed liiguvad kiiremini kui kerged osakesed ja kogunevad hüdrotsükloni ülemisse ossa.
Seejärel saab süsteemist eemaldada rasked materjalid. Tsüklonis allesjäänud vedeliku segu pumbatakse seejärel selle põhja väljalaskeava kaudu välja, tuntud kui Apex, keeriseotsija toru kaudu.
Nad eraldavad õlid
Hüdrotsüklonitest on saanud uuenduslik lahendus õliosakeste jämedatest materjalidest eraldamise väljakutsele. Seadmete erivorm on välja töötatud, mis kasutab nihkejõudu õlipiiskade eraldamiseks vedelast keskkonnast. Seda tehnoloogiat saab rakendada metallitöötlemisel määrdeainete eraldamiseks jahutusveest või puurimisel, et eemaldada mudast liiv ja savi.
Hüdrotsüklonid erinevad teistest mineraalide töötlemise seadmetest selle poolest, et neil on vähe liikuvaid osi ning need sõltuvad eraldusprotsesside läbiviimiseks geomeetriast ja vedeliku rõhust. Need on loodud lihtsateks, kuid töökindlateks masinateks, mis töötavad sageli aastaid ilma suuremate hoolduskuludeta – kuid paljud kasutajad ei tea, kuidas hüdrotsükloni tõrkeotsingut teha, kui midagi ei lähe ootuspäraselt.
Üks hüdrotsüklonitega seotud peamisi väljakutseid on kaasahaaramine. Kui jäme materjal eraldatakse peeneks, mõned raskemad materjalid kanduvad ülevoolu, samas kui teised jäävad hüdrotsükloni keerulise sisemise vooluvälja tõttu allavoolu.. Mitme tsükloni ühendamine võib aidata seda probleemi lahendada, kuid see nõuab täiendavaid pumpasid, torujuhtmeid ja investeerimiskulusid.
Sellisena, on ülimalt oluline mõista, kuidas hüdrotsüklon töötab ja selle eraldusmehhanism töötab. Selleks, et osake väljuks oma ülevoolu kaudu ja juhiks selle allavoolu, need peavad liikuma positsioonidesse, kus tsentrifugaaljõud ületab tõmbejõu – neid kolme piirkonda saab tuvastada hüdrotsükloni enda radiaalkiiruse kontuuridel; kõigepealt selle külgseina lähedal, kus telgkiirus on negatiivne, nii et vedelik voolab allapoole oma alavoolu suunas.
Teine ala asub koonilise sektsiooni keskel, kus teljesuunaline kiirus on positiivne ja vedelik liigub ülespoole ülevoolu. Siin toimub enamik eraldumist. Lõpuks, koonuse tipus toimub negatiivne teljesuunaline kiirus, mis väljub tagasi ja nihkeefektid aitavad kontsentreerida raskeid faase läbi selle vabanema.