Hidrociklone – Kako odvajaju čestice od tekućina
Hidrocikloni su jedan od najčešće korištenih dijelova opreme za preradu minerala. Njihov osnovni dizajn oslanja se na pritisak izvana kako bi proizveo rotacijsko kretanje u tekućoj smjesi unutar njega, uzrokujući skupljanje teških čestica uz njegove stijenke prije nego što se ispuste kroz donji izlaz.
Oni odvajaju čestice
Hidrocikloni su statički uređaji koji koriste centrifugalno ubrzanje za odvajanje čestica različitih gustoća od tekućine. Guste čestice – bilo čvrsto ili tekuće – kreću prema vanjskom rubu vrtloga dok lakše čestice migriraju prema njegovoj središnjoj jezgri, s grubljim i krupnijim česticama koje odlaze kroz njegov donji tok, dok sitne čestice putuju dalje uzbrdo prije nego što izađu kroz svoj vrh kroz centrifugalnu silu i van kroz svoj preljev.
Učinkovitost odvajanja ovisi o nekoliko čimbenika, uključujući veličinu ciklona, promjer i oblik kao i dinamika fluida i svojstva čestica u odnosu na karakteristike tekućeg medija. Abrazivni ili gusti materijal za punjenje vjerojatno se neće učinkovito odvojiti hidrociklonima.
Različite studije istraživale su učinke veličine i oblika čestica na odvajanje. Rezultati su pokazali da su sile otpora proporcionalne maksimalnoj projiciranoj površini čestica duž smjera protoka tekućine u hidrociklonu; Kashiwaya i sur.. istražio je ovaj parametar na pojedinačnoj i miješanoj separaciji putem CFD-DEM tehnologije spajanja kao i eksperimentalnih metoda ispitivanja.
Kao mjera učinkovitosti odvajanja, mjerenje koncentracije “teški” u preljevu je idealan način za procjenu učinka hidrociklona. To se može postići ili na bazi volumetrijskog postotka ili, točnije, pomoću mjerenja težine.
Odvajaju grube čestice
Hidrocikloni koriste tangencijalnu ulaznu brzinu za okretanje suspenzije unutra, stvaranje silaznog vanjskog vrtložnog toka i izolacija teških komponenti od tekućine. Teže komponente aglomeriraju se na stijenkama ciklona, dok lakše sitnije čestice izlaze kroz svoj gornji izlaz.
Hidrocikloni su među najčešće korištenim uređajima za odvajanje finih i grubih čestica u industriji celuloze i papira., zahvaljujući jednostavnosti dizajna, isplativost, jednostavnost rada i dug radni vijek bez potrebe za velikim održavanjem ili unosom od operatera. Ipak, čak i uz sve njihove prednosti, tijekom vremena mogu doživjeti pad performansi.
Prilikom rješavanja problema s hidrociklonima, može biti korisno razumjeti njihov rad i čimbenike koji utječu na njihovu izvedbu. Važan faktor u njihovoj učinkovitosti odvajanja je tlak koji se primjenjuje na njihovom ulazu – što ima neposredan utjecaj na točku rezanja čestica ovisno o primijenjenom tlaku, veličina promjera konusa i vrsta materijala.
Hidrocikloni dolaze opremljeni s jednom od tri izvedbe ulaza: tangencijalni, evolventni ili lučni. Rezultati ispitivanja provedenog korištenjem sva tri dizajna ulaza mogu se vidjeti na slici 7 i Tablica 2, pri čemu su hidrocikloni s ulaznim lukom dosljedno nadmašivali svoje parnjake u širokom rasponu uvjeta klasifikacije veličine (SC).
Odvajaju fine čestice
Hidrocikloni se mogu koristiti za odvajanje finih čestica korištenjem tlaka tekućine za stvaranje uzorka protoka koji odvaja čestice na temelju gustoće i oblika. Podešavanjem razine tlaka u dovodnom vodu mijenja se točka razdvajanja (također se naziva točka rezanja); niži tlak stvara grublje rezove dok viši tlak proizvodi finije odvajanje.
Hidrocikloni koriste svoj unutarnji dio u obliku stošca za stvaranje zone niskog tlaka, što ubrzava brzinu taloženja čestica. Čestice koje se brže talože migriraju prema stijenci ciklona i izlaze kroz otvor na vrhu kao donji tok, dok se sporije taložene čestice koje su teže od okolnog gnojnog medija povlače prema dolje centrifugalnom silom i izlaze kroz svoj vrtložni tragač kao preljev.
Na 6.5 mm od stijenke ciklona, faze čestica pri 6.5 mm udaljenosti od njegove stijenke mjere se kao zbroj ubrzanja gradijenta tlaka i ubrzanja otpora, s ubrzanjem otpora definiranim kao relativno gibanje između faza. Od svih ulaza koji se koriste za potrebe klasifikacije, Jače polje ubrzanja otpora C-a objašnjava njegovu vrhunsku oštrinu klasifikacije pri većim SC-ovima posmaka.
Odvajaju vodu
Hidrocikloni koriste tlak tekućine za stvaranje centrifugalne sile i uzoraka protoka koji mogu odvojiti čestice ili kapljice od tekućeg medija. Da bi došlo do ovog razdvajanja, njihova se gustoća mora znatno razlikovati od gustoće tekućeg medija.
Tipični dizajn uključuje tangencijalno ubrizgavanje hrane velikom brzinom u gornji cilindrični dio koji se spaja sa konusnim tijelom, stvarajući snažno kretanje tekućine koje tjera grublje materijale kroz donje aksijalne otvore poznate kao strane za odbacivanje, a finije kroz gornje aksijalne cijevi poznate kao preljevne strane.
Kontrola veličine rezanja može se postići promjenom pritiska punjenja u ciklon. Pilot ispitivanja obično koriste dva ventila za podešavanje raspodjele protoka između izlaza dok se ne postigne željena vrijednost d50; nakon što je to utvrđeno, jedan otvor može zamijeniti ove ventile u rutinskom radu.
Ova se oprema naširoko koristi u obradi minerala za klasificiranje čestica za recirkulaciju u krugovima mljevenja, razlikovati ekonomske minerale i gangue, odvojite naftu od vode u RAFINERIJAMA I NAFTNIM INDUSTRIJAMA NA PODMORJU i uklonite pijesak/mulj iz zaliha navodnjavanja ili pitke vode, među mnogim drugim upotrebama. Nadalje, ova se oprema također može koristiti kao inkrementalno obogaćivanje kako bi se smanjilo opterećenje skuplje opreme za odvajanje uz istovremeno poboljšanje ukupne ekonomičnosti rada.