Optimiziranje hidrociklona za procese odvajanja materijala i klasifikacije
Cilj je doći do točke u kojoj se polovica čestica prelijeva, a polovica se prelijeva, to se može postići optimiziranjem odvajanja ciklona putem eksperimentalnog istraživanja i simulacije.
Čvrste tvari i voda dovode se u ciklonski cilindar kako bi se stvorilo vrtložno gibanje koje usmjerava grubi materijal prema stijenci (podlijetati), dok sitne čestice putuju prema tražilu vrtloga i gornjem preljevu.
Optimiziranje procesa odvajanja materijala i klasifikacije
Hidrocikloni se obično koriste u aplikacijama za preradu minerala za odvajanje mulja u dva različita izlazna toka – donji tok za daljnje smanjenje veličine u krugu mljevenja, i preljevni tok koji se vraća natrag u postrojenje. Kako bi se povećala učinkovitost odvajanja i smanjila potrošnja energije, kritično je da se i njegova geometrija i dimenzije njegove strukture preljevne cijevi pažljivo razmotre pri optimizaciji učinkovitosti odvajanja i potrošnje energije.
Postizanje ovog cilja može se postići prilagodbom broja slojeva s prorezima, promjer preljevne cijevi, i kut konusa ciklona kako bi se zadovoljili specifični zahtjevi procesa i tako smanjio pad tlaka preljeva bez negativnog utjecaja na učinkovitost odvajanja.
Ispitali smo učinkovitost klasifikacije hidrociklona korištenjem lučnog dizajna ulaza koji ima kut stošca od 30 stupnjeva u usporedbi s tangencijalnim ulazima pri različitim koncentracijama krutog materijala za punjenje (SC). CFD simulacije pokazuju da otvori za luk pokazuju vrhunsko uklanjanje finih čestica i oštrinu klasifikacije u svim SC rasponima.
Dizajn ciklona
Hidrocikloni su zatvorene posude dizajnirane za pretvaranje brzine tekućine u rotacijsko gibanje okretanjem cijelog tijela, stvarajući centrifugalnu silu koja ubrzava taloženje teških čestica dok usmjerava sitnije prema središtu i van kroz preljev.
Cikloni’ na performanse može utjecati šest ključnih komponenti. Ti čimbenici uključuju ulaznu strukturu, kut stošca, promjer vortex tražila i veličina klina.
Promjena postotka krutih tvari u hrani može imati dramatičan učinak na učinkovitost odvajanja. Visoka koncentracija krutine proizvest će grube rezove, dok će niže koncentracije rezultirati finijim odvajanjem. Nadalje, promjena gustoće hrane utječe na točku rezanja ciklona, ali ne mora uvijek biti praktična – za rješavanje ovog problema mogu pomoći druge metode optimizacije kao što je smanjenje brzine pumpe.
Izvedba ciklona
Učinak hidrociklona ovisi o različitim varijablama, uključujući učinkovitost odvajanja, raspodjela veličine čestica, karakteristike preljeva/donjeg protoka i tlak napajanja. Promjena ovih parametara može promijeniti i njegovu točku rezanja i učinkovitost odvajanja.
Centrifugalna sila koja nastaje tangencijalnim ubrizgavanjem tekućine u cilindrični dio stvara centrifugalnu silu koja stvara vrtlog tekućine koji odvaja fine čestice od grubljih, pri čemu lakše komponente teku u preljev, a teže komponente teku u donji tok. Vrhunska mlaznica zatim prenosi fine čestice dok voda izlazi iz ciklona.
Kut otvora koji uspostavlja ravnotežu između učinkovitosti odvajanja i pada tlaka može dramatično poboljšati rad hidrociklona. Mala veličina otvora smanjuje centrifugalnu silu dok povećava pad tlaka; preveliki otvor smanjuje oboje. Nadalje, postavljanje preljevnog proreza također ima utjecaj na učinkovitost odvajanja: biti iznad njih smanjuje distribuciju tangencijalne brzine dok poboljšava odvajanje, dok preblizu može uzrokovati prekomjerno slojevitost što dovodi do smanjene učinkovitosti odvajanja.
Održavanje ciklona
Učinkovitost hidrociklona može se poboljšati pravilnim pregledom, analize i prakse održavanja. Korištenje ciklona odgovarajuće veličine za postizanje dosljednog protoka sa smanjenim padom tlaka ključni su za poboljšanje učinkovitosti odvajanja.
Održavajte ispravan odnos između ulaza i otvora za pražnjenje ciklona kako biste spriječili pretjerano grub proizvod, to se može postići pravilnim dimenzioniranjem njegovog ulaznog presjeka i kuta stošca.
Korištenje lučnog ulaza povećava radijalno ubrzanje faze čestica za učinak pretklasifikacije, dok korištenje većeg kuta konusa povećava Cf smanjenjem vremena zadržavanja, stvarajući idealnu kombinaciju za klasifikaciju većih i težih čestica. Ova kombinacija također rezultira smanjenim silama trenja uzrokovanim ubrzanjem gradijenta tlaka smanjujući silu trenja što u konačnici dovodi do manjeg začepljenja i veće učinkovitosti odvajanja – a cilj je određivanje idealne veličine hidrociklona balansiranjem poboljšane učinkovitosti odvajanja manjih čestica s njegovom otpornošću na začepljenje i kapacitetom protoka.