بهینه سازی هیدروسیکلون ها برای فرآیندهای جداسازی و طبقه بندی مواد

هدف رسیدن به نقطه ای است که در آن نیمی از ذرات گزارش می کنند که سرریز می شوند در حالی که نیمی از آن به زیر جریان می روند, این می تواند با بهینه سازی جداسازی سیکلون از طریق تحقیقات تجربی و شبیه سازی انجام شود.

مواد جامد و آب در سیلندر سیکلون تغذیه می شوند تا حرکتی چرخشی ایجاد کنند که مواد درشت را به سمت دیوار هدایت می کند (زیر سر), در حالی که جریمه به سمت یاب گرداب و سرریز بالای سر می رود.

بهینه سازی فرآیندهای جداسازی و طبقه بندی مواد

هیدروسیکلون ها معمولاً در برنامه های پردازش مواد معدنی برای جدا کردن دوغاب خوراک به دو جریان خروجی مجزا استفاده می شوند – یک جریان زیر جریان برای کاهش اندازه بیشتر در مدار سنگ زنی, و یک جریان سرریز که به گیاه باز می گردد. برای به حداکثر رساندن راندمان جداسازی و به حداقل رساندن مصرف انرژی, بسیار مهم است که هندسه و ابعاد آن از ساختار لوله سرریز آن هنگام بهینه سازی راندمان جداسازی و مصرف انرژی با دقت در نظر گرفته شود.

دستیابی به این هدف را می توان با تطبیق شماره لایه شکاف دار انجام داد, قطر لوله سرریز, و زاویه مخروط یک سیکلون برای برآورده کردن نیازهای خاص فرآیند و در نتیجه کاهش فشار سرریز بدون تأثیر منفی بر راندمان جدایی.

ما عملکرد طبقه بندی یک هیدروسیکلون را با استفاده از یک طرح ورودی قوس با زاویه مخروط 30deg در مقایسه با ورودی های مماس در غلظت های مختلف جامد بررسی کردیم. (چیز). شبیه سازی های CFD نشان می دهد که ورودی های قوس از بین بردن ذرات ریز برتر و وضوح طبقه بندی در تمام محدوده های SC نشان می دهد.

طراحی سیکلون

هیدروسیکلون ها کشتی های بسته ای هستند که برای تبدیل سرعت مایع به حرکت چرخشی با چرخاندن کل بدن خود طراحی شده اند, تولید نیروی گریز از مرکز که سرعت تسویه حساب ذرات سنگین را سرعت می بخشد در حالی که قیف های ظریف تر به سمت مرکز خود و از طریق سرریز می شود.

سیکلون’ عملکرد را می توان تحت تأثیر شش مؤلفه اصلی قرار داد. این عوامل شامل ساختار ورودی است, زاویه مخروط, قطر Wortex Finder و اندازه Spigot.

اصلاح درصد مواد جامد خوراک می تواند تأثیر چشمگیری در کارآیی جداسازی داشته باشد. غلظت مواد جامد بالا باعث کاهش درشت می شود در حالی که غلظت پایین تر منجر به جداسازی دقیق تر می شود. بعلاوه, تغییر چگالی خوراک نقطه برش سیکلون را تحت تأثیر قرار می دهد اما ممکن است همیشه عملی نباشد – برای رفع این مشکل سایر روشهای بهینه سازی مانند کاهش سرعت پمپ ممکن است کمک کند.

عملکرد سیکلون

عملکرد هیدروسیکلون به متغیرهای مختلف بستگی دارد, از جمله راندمان جدایی, توزیع اندازه ذرات, ویژگی های سرریز/زیر جریان و فشار خوراک. تغییر این پارامترها می تواند نقطه برش و راندمان جداسازی آن را تغییر دهد.

نیروی گریز از مرکز تولید شده توسط تزریق مماس مایع به یک بخش استوانه ای ، نیروی گریز از مرکز را ایجاد می کند که گرداب مایع تولید می کند که ذرات ریز را از آنهایی درشت تر جدا می کند, با اجزای سبک تر که به سمت سرریز و اجزای سنگین تر به سمت زیر جریان جریان دارند. با خروج آب از سیکلون ، یک نازل آپکس ذرات ریز را منتقل می کند.

زاویه دهانه ای که تعادل بین راندمان جداسازی و افت فشار ایجاد می کند می تواند عملکرد هیدروسیکلون را به طرز چشمگیری تقویت کند. اندازه دهانه کوچک در حالی که باعث افزایش افت فشار می شود ، نیروی گریز از مرکز را کاهش می دهد; یک دهانه بیش از حد بزرگ هر دو را کاهش می دهد. بعلاوه, قرارگیری شکاف سرریز نیز در راندمان جداسازی تأثیر دارد: در بالای آنها ، توزیع سرعت مماس ضمن بهبود جدایی را کاهش می دهد در حالی که خیلی نزدیک بودن می تواند باعث لایه بندی بیش از حد منجر به کاهش کارایی جداسازی شود.

نگهداری سیکلون

عملکرد هیدروسیکلون را می توان از طریق بازرسی مناسب افزایش داد, روشهای تجزیه و تحلیل و نگهداری. استفاده از سیکلون به اندازه مناسب برای دستیابی به سرعت جریان مداوم با کاهش فشار کاهش یافته ، همه کلیدهای بهبود راندمان جداسازی هستند.

به منظور جلوگیری از یک محصول بیش از حد درشت ، رابطه مناسب بین بنادر ورودی و تخلیه یک سیکلون را حفظ کنید, این می تواند از طریق اندازه مناسب از هر دو بخش ورودی و زاویه مخروط آن حاصل شود.

با استفاده از یک ورودی قوس ، شتاب شعاعی فاز ذرات را برای اثر پیشگیری افزایش می دهد در حالی که استفاده از زاویه مخروطی بزرگتر باعث کاهش زمان اقامت CF می شود, ایجاد یک ترکیب ایده آل برای طبقه بندی ذرات بزرگتر و سنگین تر. این ترکیب همچنین منجر به کاهش نیروهای اصطکاک ناشی از شتاب شیب فشار کاهش نیروی اصطکاک می شود که در نهایت منجر به گرفتگی کمتری و راندمان جداسازی بیشتر می شود – و تعیین یک اندازه هیدروسیکلون ایده آل با تعادل بازده جداسازی ذرات کوچکتر در برابر مقاومت گرفتگی و ظرفیت جریان آن هدف است.