Hydrosyklonit – Kuinka ne erottavat hiukkaset nesteistä
Hydrosyklonit ovat yksi useimmin käytetyistä mineraalien käsittelylaitteistoista. Niiden perusrakenne perustuu ulkopuolelta tulevaan paineeseen, joka tuottaa pyörivän liikkeen nesteseoksessa sen sisällä, aiheuttaa raskaiden hiukkasten kerääntymisen sen seiniä pitkin ennen kuin ne poistuvat sen pohjan kautta.
Ne erottelevat hiukkasia
Hydrosyklonit ovat staattisia laitteita, jotka käyttävät keskipakokiihdytystä erottamaan eri tiheydet hiukkaset nesteestä. Tiheät hiukkaset – joko kiinteä tai nestemäinen – liikkuvat kohti pyörteen ulkoreunaa, kun taas kevyemmät hiukkaset siirtyvät kohti sen keskusydintä, karkeammat ja suuremmat hiukkaset lähtevät sen alivirtauksen kautta, kun taas hienoainekset kulkevat edelleen ylämäkeen ennen kuin ne poistuvat kärjensä kautta keskipakovoiman kautta ja ulos sen ylivuodon kautta.
Erottamisen suorituskyky riippuu useista tekijöistä, syklonin koko mukaan lukien, halkaisija ja muoto sekä nesteen dynamiikka ja hiukkasten ominaisuudet suhteessa nestemäisen väliaineen ominaisuuksiin. Hankaavaa tai tiheää syöttömateriaalia ei todennäköisesti eroteta tehokkaasti hydrosyklonien avulla.
Eri tutkimuksissa on selvitetty hiukkaskoon ja muodon vaikutuksia erottumiseen. Tulokset ovat osoittaneet, että vastusvoimat ovat verrannollisia suurimman projisoituun pinta-alan hiukkasiin nesteen virtaussuunnassa hydrosyklonissa; Kashiwaya et ai.. tutki tätä parametria sekä yksittäisissä että sekaerotteluissa CFD-DEM-kytkentätekniikan sekä kokeellisten testimenetelmien avulla.
Erottamisen tehokkuuden mittana, mittaamalla pitoisuutta “raskaat” ylivuoto on ihanteellinen tapa arvioida hydrosyklonin suorituskykyä. Tämä voidaan saavuttaa joko tilavuusprosentin perusteella tai, tarkemmin, käyttämällä painomittauksia.
Ne erottavat karkeat hiukkaset
Hydrosyklonit käyttävät tangentiaalista tulonopeutta pyörittämään suspensiota sisällä, laskeva ulkoinen pyörrevirtaus ja raskaiden komponenttien eristäminen nesteestä. Raskaammat komponentit agglomeroituvat syklonin seinille, kun taas kevyemmät hienommat hiukkaset kulkeutuvat yläpoistoaukkonsa kautta.
Hydrosyklonit ovat massa- ja paperiteollisuudessa yleisimmin käytettyjä laitteita hienojen ja karkeiden hiukkasten erottamiseen, suunnittelun helppouden ansiosta, kustannustehokkuutta, helppokäyttöisyys ja pitkä käyttöikä ilman paljon huoltoa tai käyttäjien panosta. Silti kaikista eduistaan huolimatta niiden suorituskyky saattaa heikentyä ajan myötä.
Hydrosyklonien vianmäärityksessä, voi olla hyödyllistä ymmärtää niiden toiminta ja suorituskykyyn vaikuttavat tekijät. Tärkeä näkökohta niiden erotustehokkuudessa on niiden sisääntuloon kohdistettu paine – jolla on välitön vaikutus hiukkasten leikkauspisteeseen käytetystä paineesta riippuen, kartion halkaisijan koko ja materiaalityyppi.
Hydrosyklonit on varustettu yhdellä kolmesta sisääntulomallista: tangentiaalinen, involuutti tai kaari. Kaikkia kolmea sisääntulomallia käyttäen suoritetut testitulokset näkyvät kuvassa 7 ja Taulukko 2, jossa kaarisisääntulon hydrosyklonit suoriutuivat johdonmukaisesti molempia vastineitaan useissa eri kokoluokitteluolosuhteissa (SC).
Ne erottavat hienoja hiukkasia
Hydrosykloneja voidaan käyttää hienojen hiukkasten erottamiseen käyttämällä nestepainetta muodostamaan virtauskuvio, joka erottaa hiukkaset tiheyden ja muodon perusteella. Syöttölinjan painetasojen säätäminen muuttaa erotuskohtaa (kutsutaan myös leikkauspisteeksi); pienempi paine luo karkeampia leikkauksia, kun taas korkeampi paine tuottaa hienompaa erotusta.
Hydrosyklonit käyttävät kartion muotoista sisäosaa luodakseen matalapaineisen vyöhykkeen, mikä nopeuttaa hiukkasten laskeutumisnopeutta. Nopeammin laskeutuvat hiukkaset kulkeutuvat syklonin seinää kohti ja poistuvat sen huippuaukon kautta alivirtauksena, kun taas hitaammin laskeutuvat hiukkaset, jotka ovat raskaampia kuin niiden ympäröivä lieteväliaine, vedetään alaspäin keskipakovoiman vaikutuksesta ja tulevat ulos pyörrehakunsa läpi ylivuotona.
klo 6.5 mm syklonin seinästä, hiukkasfaasit klo 6.5 mm etäisyys seinästä mitataan painegradientin kiihtyvyyden ja vastuskiihtyvyyden summana, jossa vetokiihtyvyys määritellään suhteelliseksi liikkeeksi vaiheiden välillä. Kaikista luokitustarkoituksiin käytetyistä tuloaukoista, C:n vahvempi vetokiihtyvyyskenttä selittää sen ylivoimaisen luokituksen terävyyden korkeammissa syöttökeskuksissa.
Ne erottavat veden
Hydrosyklonit käyttävät nestepainetta keskipakovoiman ja virtauskuvioiden luomiseen, jotka voivat erottaa hiukkaset tai pisarat nestemäisestä väliaineesta. Jotta tämä erottaminen tapahtuisi, niiden tiheyden tulee poiketa merkittävästi nestemäisen väliaineen tiheydestä.
Tyypillinen rakenne sisältää rehun ruiskuttamisen tangentiaalisesti suurella nopeudella ylempään lieriömäiseen osaan, joka yhdistää kartiomaisen rungon, luomalla voimakkaan nesteliikkeen, joka pakottaa karkeammat materiaalit pohja-aksiaalisten ulostulojen läpi, jotka tunnetaan hylkäyssivuina, ja hienommat ylempien aksiaalisten putkien kautta, jotka tunnetaan ylivuotosivuina.
Leikkauskoon hallinta voidaan suorittaa muuttamalla syklonin syöttöpainetta. Pilottikokeissa käytetään yleensä kahta venttiiliä virtauksen jaon säätämiseen poistoaukkojen välillä, kunnes haluttu d50-arvo on saavutettu; kun tämä on päätetty, yksi aukko voi korvata nämä venttiilit rutiinikäytössä.
Tätä laitetta käytetään laajalti mineraalien käsittelyssä hiukkasten luokitteluun jauhatuspiireissä kierrätettäväksi, tehdä ero taloudellisten mineraalien ja gangin välillä, erottele öljy vedestä jalostamoissa ja öljyteollisuudessa ja poista hiekka/liete kastelusta tai juomavedestä, monien muiden käyttötarkoitusten joukossa. Lisäksi, tätä laitetta voidaan käyttää myös lisärikasteena kalliimpien erotuslaitteiden kuormituksen vähentämiseksi ja yleisen toiminnan taloudellisuuden parantamiseksi..