Os hidrociclóns están entre os equipos de procesamento de minerais máis fáciles, moitas veces funcionan sen necesidade de mantemento ou atención de ninguén en operación. Os ciclóns seguen sendo ferramentas de separación moi eficaces a pesar dos seus complicados mecanismos de fluídos e configuracións estruturais que afectan o rendemento da separación.. Este artigo dará unha visión xeral do seu funcionamento, así como dos posibles pasos para solucionar problemas cando non funcionan como están deseñados.
Separan partículas grosas
Hidrociclóns’ O obxectivo principal é a separación de partículas gruesas das finas. A forza centrífuga aplicada á súa estrutura interna garante esta separación; as partículas máis pesadas tenden a moverse cara abaixo no seu fluxo arremolinado mentres que as máis finas móvense máis cara ao seu bordo, con partículas gruesas que finalmente se descargan a través dun revestimento de espiga inferior ou ápice mentres que as máis finas se moven cara a un desbordamento e cara a unha cámara de desbordamento superior.
As características do movemento dentro dun hidrociclón determinan o seu efecto de separación, e os investigadores exploraron este aspecto para aumentalo. Investigadores, liderado por Zhang, realizou probas extensas para comprender o comportamento do movemento das partículas para mellorar o efecto de separación deste ciclón. Zhang descubriu que en condicións de alimentación de alta concentración, partículas finas e medias con densidades pequenas poderían entrar facilmente no desbordamento, mentres que as partículas finas e grosas de gran densidade poderían entrar a través de fluxos remolinos interiores e descargarse pola súa saída como desbordamento..
Un núcleo de aire fórmase no centro dun ciclón cando o líquido se introduce tanxencialmente na súa cámara cilíndrica., producindo un remolino intenso. Un ciclón ten unha saída inferior axial con acceso restrinxido que restrinxe a saída de todo o seu líquido, menos unha parte.. Unha vez dentro, o seu fluxo en contracorrente cara á súa saída superior dá lugar a un núcleo de aire no núcleo.
Os tamaños de seccións cilíndricas secundarias dos hidrociclóns teñen unha influencia significativa na rexión de fluxo de circulación de partículas e no rendemento de separación., con valores de perfección que decrecen monótonamente a medida que crece o diámetro desta sección. Debido a que as partículas máis grosas circulan dentro do fluxo arremolinado dun ciclón, prodúcese a colocación incorrecta destas partículas, levando á súa dispersión por unha área máis grande. A inclusión de partículas máis gruesas reduce o rendemento de separación e inhibe a formación dun patrón de fluxo circular efectivo no interior do ciclón., e dificulta as súas capacidades de separación. O rendemento de separación acadado é satisfactorio; con todo, Os valores de perfección non cumpren as expectativas debido á resistencia á rotación e á viscosidade do líquido ciclónico que inflúe na distribución da velocidade das partículas e na traxectoria de movemento..
Separan partículas finas
Os hidrociclóns usan forza centrífuga e fluxo de fluído diferencial para separar eficazmente as partículas finas das gruesas. A forza centrífuga créase dirixindo o fluído de entrada tanxencialmente cara á parede do cilindro, creando un movemento circular dentro do seu líquido que fai que as partículas pesadas se movan cara a fóra e se agreguen antes de que as máis lixeiras espiren pola súa parede e saian pola abertura superior de desbordamento do hidrociclón..
A eficiencia da separación de hidrociclóns depende en gran medida do deseño da súa estrutura, incluíndo as dimensións do seu buscador de vórtices, aberturas de desbordamento e subfluxo e tamaño do ciclón. Ademais, diámetros maiores xeralmente producen un mellor rendemento de separación.
Os hidrociclóns utilízanse a miúdo en aplicacións minerais, como producir area de formigón C-33, para controlar o tamaño do material que sae do circuíto de trituración. Os diferentes tipos de minerais teñen diferentes tamaños de liberación que deben ser supervisados de cerca para crear un produto economicamente viable..
Caída de presión, a cantidade de enerxía necesaria para que as partículas se movan a través dun hidrociclón, é un compoñente integral do seu control. Variar a súa presión de entrada pode cambiar drasticamente a eficiencia de separación – por exemplo, se a presión se establece por debaixo do obxectivo, máis multas indicarán un desbordamento que provocará puntos de corte máis grosos; pola contra, se a presión supera o obxectivo, máis multas reportarán un desbordamento que provocarán valores de d50 reducidos e unha separación máis fina..
A densidade do material de alimentación pode ter un enorme efecto nas separacións de hidrociclóns. Unha densidade maior pode producir cortes máis grosos mentres que as densidades máis baixas producen cortes máis finos; Para seleccionar unha solución de alimentación de densidade óptima é, polo tanto, esencial que se comprenda o obxectivo da súa aplicación e elixa unha densidade de alimentación segundo este.
O axuste do diámetro da espiga permite axustar as multas de derivación enviadas directamente ao desbordamento, aumentando ou diminuíndo o seu fluxo directamente cara a el e diminuíndo o que volve ao ciclón para o seu procesamento posterior.
Separan os líquidos
Os hidrociclóns separan os líquidos das partículas finas creando unha acción xiratoria que arroxa o material máis pesado contra a parede interna dun cilindro mentres que o material máis lixeiro se move cara a fóra e cara abaixo.. Este método de separación funciona mellor cando os sólidos teñen diámetros superiores a 10 micras e teñen forma esférica; con todo, a súa eficiencia varía coas condicións; por exemplo, a medida que aumenta a concentración de purín, tamén aumenta a resistencia contra as forzas centrífugas das partículas que aumentan o seu tamaño e número.
O fluído que entra no ciclón desde unha bomba debe vencer a resistencia; isto provoca caídas de presión e un aumento do gradiente de presión radial, dando lugar finalmente a estados de sedimentación de interferencia entre partículas e fluído. Polo tanto, é importante usar fluído de perforación de baixa viscosidade – isto permite que as partículas de diferentes tamaños se asenten ao seu propio ritmo sen quedar atrapadas entre o fluído e as partículas.
A densidade de alimentación é outro elemento crítico a considerar no rendemento dos hidrociclóns. Para cumprir os tamaños de corte obxectivo, a densidade de alimentación debe coincidir co tamaño de corte obxectivo, que se pode conseguir cambiando a densidade de alimentación ou alterando a presión na entrada – a menor presión envía máis multas ao desbordamento, creando un tamaño de corte máis groso; a presión máis alta envía multas ao fluxo inferior para cortes máis finos.
Os hidrociclóns son amplamente utilizados para controlar o tamaño do material que sae dos circuítos de trituración para aplicacións de rochas duras e metais preciosos.. Cando se aplica nestes contextos, o fluxo instantáneo de fluído a un hidrociclón é igual ao fluxo instantáneo total de partículas lixeiras máis o fluxo de partículas pesadas; as partículas pesadas moveranse máis rápido que as lixeiras e acumúlanse no desbordamento superior do hidrociclón.
Os materiais pesados poden ser eliminados do sistema. Calquera mestura de fluído restante no ciclón será bombeada pola súa saída inferior, coñecido como Apex, mediante un tubo buscador de vórtices.
Separan aceites
Os hidrociclóns convertéronse nunha solución innovadora ao desafío de separar partículas oleosas do material groso. Deseñouse unha forma especial do equipo que utiliza a forza de cizallamento para separar as pingas de aceite do medio líquido. Esta tecnoloxía pódese aplicar no traballo de metal para separar os lubricantes da auga de refrixeración ou nas operacións de perforación para eliminar a area e a arxila do barro..
Os hidrociclóns diferéncianse doutros equipos de procesamento de minerais en que presentan poucas pezas móbiles e dependen da xeometría e da presión do fluído para realizar os procesos de separación.. Están deseñadas para ser pezas de maquinaria sinxelas pero fiables que adoitan funcionar durante anos sen moito en canto a custos de mantemento. – aínda así moitos usuarios non saben como solucionar un hidrociclón cando algo non sae como se esperaba.
Un dos principais retos asociados aos hidrociclóns é o arrastre. Cando se separa o material groso dos finos, algúns materiais máis pesados serán transportados ao desbordamento mentres que outros permanecerán atrapados por baixo debido ao complexo campo de fluxo interno dun hidrociclón. Conectar varios ciclóns xuntos pode axudar a resolver este problema, pero require bombas adicionais, gasodutos e custos de investimento tamén.
Como tal, é de vital importancia que se comprenda como funciona un hidrociclón e o seu mecanismo de separación. Para que unha partícula saia polo seu desbordamento e se descargue ao seu desbordamento, deben migrar cara a posicións onde a forza centrífuga supera a forza de arrastre – estas tres áreas pódense identificar en contornos de velocidade radial dentro do propio hidrociclón; primeiro preto da súa parede lateral onde a velocidade axial é negativa polo que o líquido flúe cara abaixo cara ao seu caudal inferior.
A segunda zona sitúase no medio da sección cónica, onde a velocidade axial é positiva e o líquido móvese cara arriba nun desbordamento. Aquí é onde se produce a maior separación. Finalmente, no vértice do cono hai unha velocidade axial negativa descargada cara a fóra e os efectos de cizallamento axudan a concentrar as fases pesadas que se liberan a través del.