Hidrosiklon adalah salah satu peralatan pemrosesan mineral yang paling mudah, sering kali beroperasi tanpa memerlukan perawatan atau perhatian dari siapa pun yang mengoperasikannya. Siklon tetap menjadi alat pemisahan yang sangat efektif meskipun mekanisme fluida dan konfigurasi strukturalnya rumit sehingga memengaruhi kinerja pemisahan. Artikel ini akan memberikan ikhtisar pengoperasiannya serta kemungkinan langkah pemecahan masalah jika kinerjanya tidak sesuai rencana.
Mereka Memisahkan Partikel Kasar
Hidrosiklon’ tujuan utamanya adalah pemisahan partikel kasar dari partikel halus. Gaya sentrifugal yang diterapkan pada struktur bagian dalamnya memastikan pemisahan ini; Partikel yang lebih berat cenderung bergerak ke bawah menuju aliran yang berputar-putar, sedangkan partikel yang lebih halus bergerak lebih banyak ke arah tepinya, dengan partikel kasar akhirnya keluar melalui lapisan keran bawah atau puncak, sementara partikel yang lebih halus bergerak menuju luapan dan ke ruang luapan atas.
Karakteristik pergerakan dalam hidrosiklon menentukan efek pemisahannya, dan para peneliti telah mengeksplorasi aspek ini untuk meningkatkannya. Peneliti, dipimpin oleh Zhang, melakukan pengujian ekstensif untuk memahami perilaku pergerakan partikel sehingga dapat meningkatkan efek pemisahan siklon ini. Zhang menemukan hal itu dalam kondisi pemberian makan dengan konsentrasi tinggi, partikel halus dan sedang dengan kepadatan kecil dapat dengan mudah memasuki luapan, sedangkan partikel halus dan kasar dengan kepadatan besar dapat masuk melalui aliran pusaran bagian dalam dan dibuang melalui saluran keluarnya sebagai luapan..
Inti udara terbentuk di tengah siklon ketika cairan dimasukkan secara tangensial ke dalam ruang silindernya, menghasilkan pusaran berputar-putar yang intens. Siklon memiliki saluran keluar bawah aksial dengan akses terbatas yang membatasi semua kecuali sebagian cairannya mengalir keluar. Begitu masuk, alirannya berlawanan arah menuju saluran keluar atasnya menimbulkan inti udara pada intinya.
Ukuran bagian silinder sekunder hidrosiklon mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap wilayah aliran sirkulasi partikel dan kinerja pemisahan, dengan nilai kesempurnaan menurun secara monoton seiring bertambahnya diameter bagian ini. Karena partikel yang lebih kasar bersirkulasi dalam aliran pusaran siklon, terjadi kesalahan penempatan partikel-partikel ini, menyebabkan penyebarannya ke wilayah yang lebih luas. Mencakup partikel yang lebih kasar mengurangi kinerja pemisahan dan menghambat pembentukan pola aliran melingkar yang efektif di dalam siklon, dan menghambat kemampuan pemisahannya. Kinerja pemisahan yang dicapai memuaskan; Namun, nilai kesempurnaan tidak memenuhi harapan karena hambatan putaran dan viskositas cairan siklon mempengaruhi distribusi kecepatan partikel dan lintasan pergerakan.
Mereka Memisahkan Partikel Halus
Hidrosiklon menggunakan gaya sentrifugal dan aliran fluida diferensial untuk secara efektif memisahkan partikel halus dari partikel kasar. Gaya sentrifugal dihasilkan dengan mengarahkan fluida masuk secara tangensial ke arah dinding silinder, menciptakan gerakan melingkar di dalam cairannya yang menyebabkan partikel-partikel berat bergerak keluar dan berkumpul sebelum partikel-partikel yang lebih ringan berputar ke bawah dindingnya dan keluar dari bukaan luapan atas hidrosiklon.
Efisiensi pemisahan hidrosiklon sangat bergantung pada desain strukturnya, termasuk dimensi pencari pusarannya, bukaan luapan dan aliran bawah serta ukuran siklon. Lebih-lebih lagi, diameter yang lebih besar umumnya menghasilkan kinerja pemisahan yang lebih baik.
Hidrosiklon sering digunakan dalam aplikasi mineral, seperti memproduksi pasir beton C-33, untuk mengontrol ukuran material yang keluar dari sirkuit kominusi. Jenis bijih yang berbeda memiliki ukuran pembebasan yang berbeda-beda sehingga harus diawasi secara ketat untuk menciptakan produk yang layak secara ekonomi.
Penurunan tekanan, jumlah energi yang dibutuhkan partikel untuk bergerak melalui hidrosiklon, merupakan bagian integral dari pengendaliannya. Memvariasikan tekanan masuknya dapat mengubah efisiensi pemisahan secara drastis – misalnya jika tekanan diatur lebih rendah dari target, lebih banyak butiran halus akan dilaporkan ke aliran bawah yang menyebabkan titik potong lebih kasar; sebaliknya jika tekanan melebihi target, lebih banyak butiran halus akan dilaporkan menjadi luapan yang menyebabkan berkurangnya nilai d50 dan pemisahan yang lebih halus.
Kepadatan bahan umpan dapat mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap pemisahan Hidrosiklon. Kepadatan yang lebih tinggi dapat menghasilkan potongan yang lebih kasar, sedangkan kepadatan yang lebih rendah menghasilkan potongan yang lebih halus; Untuk memilih solusi kepadatan pakan yang optimal, penting bagi seseorang untuk memahami tujuan penerapannya dan memilih kepadatan pakan yang sesuai dengan tujuan tersebut..
Menyesuaikan diameter keran memungkinkan penyesuaian denda bypass yang dikirim langsung ke pelimpah, menambah atau mengurangi alirannya langsung ke arah itu dan mengurangi apa yang kembali ke siklon untuk diproses lebih lanjut.
Mereka Memisahkan Cairan
Hidrosiklon memisahkan cairan dari partikel halus dengan menciptakan gerakan berputar yang melemparkan material yang lebih berat ke dinding bagian dalam silinder sementara material yang lebih ringan bergerak ke luar dan ke bawah.. Metode pemisahan ini bekerja paling baik bila padatan mempunyai diameter lebih besar dari 10 mikron dan berbentuk bulat; Namun, efisiensinya bervariasi menurut kondisi; misalnya, ketika konsentrasi bubur meningkat, resistensi terhadap gaya sentrifugal dari partikel juga meningkat, ukuran dan jumlahnya juga meningkat.
Cairan yang masuk ke siklon dari pompa harus mengatasi hambatan; ini menyebabkan penurunan tekanan dan peningkatan gradien tekanan radial, pada akhirnya mengakibatkan gangguan keadaan sedimentasi antara partikel dan fluida. Karena itu, menggunakan cairan pengeboran dengan viskositas rendah adalah penting – hal ini memungkinkan partikel dengan ukuran berbeda mengendap dengan kecepatannya sendiri tanpa terjebak di antara cairan dan partikel.
Kepadatan umpan adalah elemen penting lainnya yang perlu dipertimbangkan dalam kinerja hidrosiklon. Untuk memenuhi ukuran potongan target, kepadatan pakan harus sesuai dengan ukuran target pemotongan, yang dapat dicapai baik melalui perubahan kepadatan umpan atau perubahan tekanan pada saluran masuk – tekanan yang lebih rendah mengirimkan lebih banyak butiran halus ke dalam luapan, menciptakan ukuran potongan yang lebih kasar; tekanan yang lebih tinggi mengirimkan butiran halus ke dalam aliran bawah untuk pemotongan yang lebih halus.
Hidrosiklon banyak digunakan untuk mengontrol ukuran material yang keluar dari sirkuit kominusi untuk aplikasi batuan keras dan logam mulia. Ketika diterapkan dalam konteks ini, aliran fluida sesaat ke hidrosiklon sama dengan total aliran partikel ringan sesaat ditambah aliran partikel berat; partikel berat akan bergerak lebih cepat daripada partikel ringan dan terakumulasi di bagian atas hidrosiklon.
Material berat kemudian dapat dikeluarkan dari sistem. Campuran cairan yang tersisa di siklon kemudian akan dipompa keluar melalui saluran keluar bawahnya, dikenal sebagai Puncak, melalui pipa pencari pusaran.
Mereka Memisahkan Minyak
Hidrosiklon telah menjadi solusi inovatif terhadap tantangan pemisahan partikel berminyak dari material kasar. Suatu bentuk peralatan khusus telah dirancang yang memanfaatkan gaya geser untuk memisahkan tetesan minyak dari media cair. Teknologi ini dapat diterapkan dalam pengerjaan logam untuk memisahkan pelumas dari air pendingin atau operasi pengeboran untuk menghilangkan pasir dan tanah liat dari lumpur.
Hidrosiklon berbeda dari peralatan pemrosesan mineral lainnya karena memiliki sedikit bagian yang bergerak dan bergantung pada geometri dan tekanan fluida untuk melakukan proses pemisahan. Mereka dirancang sebagai mesin sederhana namun andal yang sering beroperasi selama bertahun-tahun tanpa banyak biaya perawatan – namun banyak pengguna yang tidak mengetahui cara mengatasi masalah hidrosiklon ketika terjadi sesuatu yang tidak berjalan sesuai harapan.
Salah satu tantangan utama yang terkait dengan hidrosiklon adalah entrainment. Ketika bahan kasar dipisahkan dari bahan halus, beberapa material yang lebih berat akan terbawa ke luapan sementara yang lain tetap terperangkap di bawah aliran karena medan aliran internal hidrosiklon yang kompleks. Menghubungkan beberapa siklon secara bersamaan dapat membantu mengatasi masalah ini tetapi memerlukan pompa tambahan, jaringan pipa dan biaya investasi juga.
Dengan demikian, sangat penting bagi seseorang untuk memahami cara kerja hidrosiklon dan mekanisme pemisahannya. Agar sebuah partikel keluar melalui luapannya dan dibuang ke aliran bawahnya, mereka harus bermigrasi ke posisi di mana gaya sentrifugal melebihi gaya hambat – ketiga area ini dapat diidentifikasi pada kontur kecepatan radial di dalam hidrosiklon itu sendiri; pertama di dekat dinding sampingnya yang kecepatan aksialnya negatif sehingga cairan mengalir ke bawah menuju aliran bawahnya.
Area kedua terletak di tengah bagian berbentuk kerucut, dimana kecepatan aksial positif dan cairan bergerak ke atas hingga meluap. Di sinilah sebagian besar perpisahan terjadi. Akhirnya, di puncak kerucut terdapat kecepatan aksial negatif yang dilepaskan kembali dan efek geser membantu memusatkan fase berat untuk dilepaskan melaluinya.