हाइड्रोसाइक्लोन खनिज प्रसंस्करण उपकरण के सबसे आसान टुकड़ों में से एक हैं, अक्सर संचालन में किसी के रखरखाव या ध्यान की आवश्यकता के बिना संचालन होता है। चक्रवात अपने जटिल द्रव तंत्र और संरचनात्मक विन्यास के बावजूद अत्यधिक प्रभावी पृथक्करण उपकरण बने रहते हैं जो पृथक्करण प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं. यह आलेख उनके संचालन के साथ-साथ संभावित समस्या निवारण चरणों का एक सिंहावलोकन देगा जब वे डिज़ाइन के अनुसार कार्य नहीं करते हैं.
वे मोटे कणों को अलग करते हैं
हाइड्रोसाइक्लोन’ इसका मुख्य उद्देश्य मोटे कणों को बारीक कणों से अलग करना है. इसकी आंतरिक संरचना पर लगाया गया केन्द्रापसारक बल इस पृथक्करण को सुनिश्चित करता है; भारी कण इसके घूमते प्रवाह में नीचे की ओर बढ़ते हैं जबकि महीन कण इसके किनारे की ओर अधिक बढ़ते हैं, मोटे कणों के साथ अंततः निचले स्पिगोट लाइनर या शीर्ष के माध्यम से निर्वहन होता है जबकि महीन कण अतिप्रवाह की ओर और ऊपरी अतिप्रवाह कक्ष में चले जाते हैं.
हाइड्रोसाइक्लोन के भीतर गति की विशेषताएं इसके पृथक्करण प्रभाव को निर्धारित करती हैं, और शोधकर्ताओं ने इसे बढ़ाने के लिए इस पहलू का पता लगाया है. शोधकर्ता, झांग के नेतृत्व में, इस चक्रवात के पृथक्करण प्रभाव को बेहतर बनाने के लिए कण गति व्यवहार को समझने के लिए व्यापक परीक्षण किए गए. झांग ने पाया कि उच्च सांद्रता वाली आहार स्थितियों में, छोटे घनत्व वाले महीन और मध्यम कण आसानी से अतिप्रवाह में प्रवेश कर सकते हैं जबकि बड़े घनत्व वाले महीन और मोटे कण आंतरिक घूमते प्रवाह के माध्यम से प्रवेश कर सकते हैं और अतिप्रवाह के रूप में इसके आउटलेट के माध्यम से छुट्टी दे सकते हैं।.
चक्रवात के केंद्र में एक वायु कोर बनता है जब तरल को उसके बेलनाकार कक्ष में स्पर्शरेखीय रूप से पेश किया जाता है, एक तीव्र घूमता हुआ भंवर उत्पन्न कर रहा है. एक चक्रवात में प्रतिबंधित पहुंच वाला एक अक्षीय निचला आउटलेट होता है जो इसके तरल पदार्थ के एक हिस्से को छोड़कर बाकी सभी को बाहर बहने से रोकता है. एक बार अंदर होने पर, इसके शीर्ष आउटलेट की ओर इसका प्रवाह विपरीत दिशा में कोर में एक वायु कोर को जन्म देता है.
हाइड्रोसाइक्लोन के द्वितीयक-बेलनाकार अनुभाग आकार का कण परिसंचरण प्रवाह क्षेत्र और पृथक्करण प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, जैसे-जैसे इस खंड का व्यास बढ़ता है, पूर्णता मान नीरस रूप से कम होते जाते हैं. चक्रवात के घूमते प्रवाह के भीतर अधिक मोटे कणों के घूमने के कारण, इन कणों का विस्थापन होता है, जिससे उनका फैलाव एक बड़े क्षेत्र में हो गया. अधिक मोटे कणों को घेरने से पृथक्करण प्रदर्शन कम हो जाता है और चक्रवात के अंदर एक प्रभावी गोलाकार-प्रवाह पैटर्न के गठन में बाधा आती है, और इसकी पृथक्करण क्षमताओं में बाधा उत्पन्न होती है. पृथक्करण प्रदर्शन संतोषजनक है; तथापि, कण वेग वितरण और गति प्रक्षेपवक्र को प्रभावित करने वाले चक्रवात तरल के घूर्णी प्रतिरोध और चिपचिपाहट के कारण पूर्णता मान अपेक्षाओं को पूरा नहीं करते हैं.
वे बारीक कणों को अलग करते हैं
मोटे कणों से बारीक कणों को प्रभावी ढंग से अलग करने के लिए हाइड्रोसाइक्लोन केन्द्रापसारक बल और विभेदक द्रव प्रवाह का उपयोग करते हैं. केन्द्रापसारक बल इनलेट द्रव को सिलेंडर की दीवार की ओर स्पर्शरेखीय रूप से निर्देशित करके बनाया जाता है, इसके तरल के भीतर गोलाकार गति उत्पन्न होती है जिसके कारण भारी कण बाहर की ओर बढ़ते हैं और एकत्रित होते हैं, इससे पहले कि हल्के कण इसकी दीवार से नीचे की ओर सर्पिल हो जाएं और हाइड्रोसाइक्लोन के शीर्ष अतिप्रवाह द्वार से बाहर निकल जाएं।.
हाइड्रोसाइक्लोन पृथक्करण दक्षता इसकी संरचना डिजाइन पर काफी हद तक निर्भर करती है, इसके भंवर खोजक के आयामों सहित, अतिप्रवाह और अधःप्रवाह के उद्घाटन और चक्रवात का आकार. आगे, बड़े व्यास आम तौर पर बेहतर पृथक्करण प्रदर्शन प्रदान करते हैं.
हाइड्रोसाइक्लोन का उपयोग अक्सर खनिज अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे सी-33 कंक्रीट रेत का उत्पादन, यह नियंत्रित करने के लिए कि किस आकार की सामग्री कम्युनिकेशन सर्किट से बाहर निकलती है. विभिन्न अयस्क प्रकारों में अलग-अलग मुक्ति आकार होते हैं जिनकी आर्थिक रूप से व्यवहार्य उत्पाद बनाने के लिए बारीकी से निगरानी की जानी चाहिए.
दबाव में गिरावट, हाइड्रोसायक्लोन के माध्यम से कणों को स्थानांतरित करने में लगने वाली ऊर्जा की मात्रा, इसके नियंत्रण का एक अभिन्न अंग है. इसके इनलेट दबाव को बदलने से पृथक्करण दक्षता में नाटकीय रूप से बदलाव आ सकता है – उदाहरण के लिए, यदि दबाव लक्ष्य से कम निर्धारित किया जाता है, तो अधिक जुर्माना अंडरफ्लो की रिपोर्ट करेगा, जिससे मोटे कट पॉइंट होंगे; इसके विपरीत यदि दबाव लक्ष्य से अधिक हो जाता है तो अधिक बारीकियां अतिप्रवाह में रिपोर्ट हो जाएंगी जिससे d50 मान कम हो जाएगा और बेहतर पृथक्करण होगा.
फ़ीड सामग्री का घनत्व हाइड्रोसाइक्लोन पृथक्करण पर भारी प्रभाव डाल सकता है. उच्च घनत्व के परिणामस्वरूप मोटे कट लग सकते हैं जबकि कम घनत्व के परिणामस्वरूप बारीक कट लग सकते हैं; एक इष्टतम घनत्व फ़ीड समाधान का चयन करने के लिए यह आवश्यक है कि कोई अपने अनुप्रयोग के उद्देश्य को समझे और इसके अनुसार फ़ीड घनत्व चुनें.
स्पिगोट व्यास को समायोजित करने से ओवरफ्लो पर सीधे भेजे गए बाईपास जुर्माने में समायोजन की अनुमति मिलती है, सीधे उसकी ओर उनके प्रवाह को बढ़ाना या घटाना और आगे की प्रक्रिया के लिए चक्रवात में वापस जाने वाली चीज़ों को कम करना.
वे तरल पदार्थों को अलग करते हैं
हाइड्रोसाइक्लोन एक चक्करदार क्रिया बनाकर तरल पदार्थों को महीन कणों से अलग करता है जो भारी सामग्री को सिलेंडर की भीतरी दीवार पर फेंकता है जबकि हल्का पदार्थ बाहर और नीचे की ओर बढ़ता है।. यह पृथक्करण विधि तब सबसे अच्छा काम करती है जब ठोस पदार्थों का व्यास इससे अधिक हो 10 माइक्रोन और आकार में गोलाकार होते हैं; तथापि, उनकी दक्षता स्थितियों के साथ बदलती रहती है; उदाहरण के लिए, जैसे-जैसे घोल की सांद्रता बढ़ती है, वैसे-वैसे कणों के केन्द्रापसारक बलों के विरुद्ध प्रतिरोध भी बढ़ता है, जिससे उनका आकार और संख्या बढ़ती है.
पंप से चक्रवात में प्रवेश करने वाले द्रव को प्रतिरोध पर काबू पाना होगा; इससे दबाव में गिरावट आती है और रेडियल दबाव प्रवणता में वृद्धि होती है, अंततः कणों और तरल पदार्थ के बीच हस्तक्षेप अवसादन स्थिति उत्पन्न होती है. इसलिए, कम चिपचिपापन वाले ड्रिलिंग तरल पदार्थ का उपयोग करना महत्वपूर्ण है – यह विभिन्न आकारों के कणों को तरल पदार्थ और कणों के बीच फंसे बिना अपनी गति से व्यवस्थित होने की अनुमति देता है.
हाइड्रोसाइक्लोन प्रदर्शन में विचार करने के लिए फ़ीड घनत्व एक और महत्वपूर्ण तत्व है. लक्ष्य कटौती आकार को पूरा करने के लिए, फ़ीड घनत्व लक्ष्य कटौती आकार के साथ मेल खाना चाहिए, जिसे या तो फ़ीड के घनत्व को बदलकर या इनलेट पर दबाव को बदलकर पूरा किया जा सकता है – कम दबाव अधिक कणों को अतिप्रवाह में भेजता है, मोटे कट का आकार बनाना; उच्च दबाव महीन कटौती के लिए फाइन को अंडरफ्लो में भेजता है.
हार्ड रॉक और कीमती धातु अनुप्रयोगों के लिए किस आकार की सामग्री कम्युनिकेशन सर्किट से बाहर निकलती है, इसे नियंत्रित करने के लिए हाइड्रोसाइक्लोन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है. जब इन संदर्भों में लागू किया जाता है, हाइड्रोसायक्लोन में तात्कालिक द्रव प्रवाह कुल तात्कालिक प्रकाश कण प्रवाह और भारी कण प्रवाह के बराबर होता है; भारी कण हल्के कणों की तुलना में अधिक तेजी से आगे बढ़ेंगे और हाइड्रोसाइक्लोन के शीर्ष अतिप्रवाह पर जमा हो जाएंगे.
फिर भारी सामग्री को सिस्टम से हटाया जा सकता है. चक्रवात में बचे किसी भी तरल मिश्रण को इसके निचले आउटलेट के माध्यम से बाहर पंप किया जाएगा, शीर्ष के रूप में जाना जाता है, एक भंवर खोजक पाइप के माध्यम से.
वे तेल अलग करते हैं
मोटे पदार्थों से तैलीय कणों को अलग करने की चुनौती के लिए हाइड्रोसाइक्लोन एक अभिनव समाधान बन गया है. उपकरण का एक विशेष रूप डिज़ाइन किया गया है जो तरल माध्यम से तेल की बूंदों को अलग करने के लिए कतरनी बल का उपयोग करता है. इस तकनीक को ठंडे पानी से स्नेहक को अलग करने के लिए धातु के काम में या कीचड़ से रेत और मिट्टी को हटाने के लिए ड्रिलिंग कार्यों में लागू किया जा सकता है।.
हाइड्रोसाइक्लोन अन्य खनिज प्रसंस्करण उपकरणों से इस मायने में भिन्न होते हैं कि उनमें कुछ गतिशील हिस्से होते हैं और पृथक्करण प्रक्रियाओं को करने के लिए ज्यामिति और द्रव दबाव पर निर्भर होते हैं।. इन्हें मशीनरी के सरल लेकिन विश्वसनीय टुकड़ों के रूप में डिज़ाइन किया गया है जो अक्सर रखरखाव लागत के बिना वर्षों तक काम करते हैं – फिर भी बहुत से उपयोगकर्ताओं को यह नहीं पता कि जब कुछ अपेक्षा के अनुरूप नहीं होता है तो हाइड्रोसायक्लोन का समस्या निवारण कैसे किया जाए.
हाइड्रोसाइक्लोन से जुड़ी प्रमुख चुनौतियों में से एक है प्रवेश. जब मोटे पदार्थ को बारीक टुकड़ों से अलग किया जाता है, कुछ भारी सामग्री को अतिप्रवाह में ले जाया जाएगा जबकि अन्य हाइड्रोसायक्लोन के जटिल आंतरिक प्रवाह क्षेत्र के कारण प्रवाह में फंसी रहेंगी. कई चक्रवातों को एक साथ जोड़ने से इस समस्या को हल करने में मदद मिल सकती है लेकिन अतिरिक्त पंपों की आवश्यकता होती है, पाइपलाइन और निवेश लागत भी.
इस प्रकार, यह अत्यंत महत्वपूर्ण है कि कोई यह समझे कि हाइड्रोसाइक्लोन कैसे संचालित होता है और इसका पृथक्करण तंत्र कैसे काम करता है. एक कण के लिए उसके अतिप्रवाह के माध्यम से बाहर निकलना और उसके अधोप्रवाह में विसर्जित होना, उन्हें उन स्थानों की ओर पलायन करना चाहिए जहां केन्द्रापसारक बल ड्रैग बल से अधिक है – इन तीन क्षेत्रों को हाइड्रोसाइक्लोन के भीतर ही रेडियल वेग आकृति पर पहचाना जा सकता है; सबसे पहले इसके किनारे की दीवार के पास जहां अक्षीय वेग नकारात्मक है इसलिए तरल नीचे की ओर अपने अंडरफ्लो की ओर बहता है.
दूसरा क्षेत्र शंक्वाकार खंड के मध्य में स्थित है, जहां अक्षीय वेग सकारात्मक है और तरल एक अतिप्रवाह में ऊपर की ओर बढ़ता है. यहीं पर सबसे अधिक पृथक्करण होता है. अंत में, शंकु के शीर्ष पर नकारात्मक अक्षीय वेग होता है जो वापस बाहर निकल जाता है और कतरनी प्रभाव इसके माध्यम से जारी होने वाले भारी चरणों को केंद्रित करने में मदद करता है.