Hidrocikloni ir vieni no vienkāršākajiem minerālu apstrādes iekārtām, bieži darbojas, neprasot apkopi vai nevienas personas uzmanību. Cikloni joprojām ir ļoti efektīvi atdalīšanas instrumenti, neskatoties uz to sarežģītajiem šķidruma mehānismiem un strukturālajām konfigurācijām, kas ietekmē atdalīšanas veiktspēju.. Šajā rakstā ir sniegts pārskats par to darbību, kā arī iespējamās problēmu novēršanas darbības, ja tās nedarbojas, kā paredzēts.
Tie atdala rupjās daļiņas
Hidrocikloni’ galvenais mērķis ir rupjo daļiņu atdalīšana no smalkajām daļiņām. Centrbēdzes spēks, kas tiek pielikts tā iekšējai struktūrai, nodrošina šo atdalīšanu; smagākām daļiņām ir tendence virzīties uz leju tās virpuļplūsmā, savukārt smalkākās daļiņas virzās vairāk virzienā uz tās malu, ar rupjām daļiņām, kas galu galā izplūst caur apakšējo tapas starpliku vai virsotni, bet smalkākās daļiņas virzās uz pārplūdi un augšējā pārplūdes kamerā.
Kustības raksturlielumi hidrociklonā nosaka tā atdalīšanas efektu, un pētnieki ir izpētījuši šo aspektu, lai to palielinātu. Pētnieki, vadīja Džans, veica plašus testus, lai izprastu daļiņu kustības uzvedību, lai uzlabotu šī ciklona atdalīšanas efektu. Džans atklāja, ka augstas koncentrācijas barošanas apstākļos, smalkas un vidējas daļiņas ar mazu blīvumu var viegli iekļūt pārplūdē, savukārt liela blīvuma smalkas un rupjas daļiņas varētu iekļūt caur iekšējām virpuļojošām plūsmām un izplūst caur tās izplūdi kā pārplūde.
Ciklona centrā veidojas gaisa kodols, kad šķidrums tiek ievadīts tangenciāli tā cilindriskajā kamerā, radot intensīvu virpuļojošu virpuli. Ciklonam ir aksiāla apakšējā izplūde ar ierobežotu piekļuvi, kas ierobežo visa šķidruma izplūšanu, izņemot daļu. Reiz iekšā, tā plūsma pretplūsmā virzienā uz augšējo izplūdes atveri rada gaisa serdi kodolā.
Hidrociklonu sekundāro cilindrisko sekciju izmēriem ir būtiska ietekme uz daļiņu cirkulācijas plūsmas reģionu un atdalīšanas veiktspēju, ar pilnības vērtībām, kas monotoni samazinās, pieaugot šīs sekcijas diametram. Sakarā ar rupjākām daļiņām, kas cirkulē ciklona virpuļplūsmā, notiek šo daļiņu nepareiza atrašanās vieta, kas noved pie to izkliedēšanas lielākā teritorijā. Rupjāku daļiņu iekļaušana samazina atdalīšanas veiktspēju un kavē efektīvas apļveida plūsmas modeļa veidošanos ciklona iekšpusē, un kavē tā atdalīšanas spējas. Sasniegtais atdalīšanas sniegums ir apmierinošs; tomēr, pilnības vērtības neatbilst cerībām, jo ciklona šķidruma rotācijas pretestība un viskozitāte ietekmē daļiņu ātruma sadalījumu un kustības trajektoriju.
Tie atdala smalkās daļiņas
Hidrocikloni izmanto centrbēdzes spēku un diferenciālo šķidruma plūsmu, lai efektīvi atdalītu smalkās daļiņas no rupjām daļiņām. Centrbēdzes spēks tiek radīts, virzot ieplūdes šķidrumu tangenciāli pret cilindra sienu, radot apļveida kustību tā šķidrumā, kas liek smagām daļiņām pārvietoties uz āru un agregēties, pirms vieglākās daļiņas spirāli virzās lejup pa tā sienu un ārā no hidrociklona augšējās pārplūdes atveres..
Hidrociklona atdalīšanas efektivitāte lielā mērā ir atkarīga no tā struktūras konstrukcijas, ieskaitot tā virpuļu meklētāja izmērus, pārplūdes un apakšteces atveres un ciklona izmērs. Turklāt, lielāki diametri parasti nodrošina labāku atdalīšanas veiktspēju.
Hidrocikloni bieži tiek izmantoti minerālu lietojumos, piemēram, ražojot C-33 betona smiltis, lai kontrolētu, kāda izmēra materiāls iziet no smalcināšanas ķēdes. Dažādiem rūdu veidiem ir dažādi atbrīvošanās izmēri, kas ir rūpīgi jāuzrauga, lai radītu ekonomiski izdevīgu produktu.
Spiediena kritums, enerģijas daudzums, kas nepieciešams, lai daļiņas pārvietotos pa hidrociklonu, ir tās kontroles neatņemama sastāvdaļa. Mainot ieplūdes spiedienu, var būtiski mainīt atdalīšanas efektivitāti – piemēram, ja spiediens ir iestatīts zemāks par mērķi, tiks ziņots par mazāku plūsmu, kas novedīs pie rupjākiem griezuma punktiem; un otrādi, ja spiediens pārsniedz mērķi, pārplūdē tiks ziņots par vairāk smalku daļiņu, kā rezultātā samazināsies d50 vērtības un smalkāka atdalīšana.
Barības materiāla blīvumam var būt milzīga ietekme uz hidrociklona atdalīšanu. Lielāks blīvums var radīt rupjākus griezumus, savukārt mazāks blīvums rada smalkākus griezumus; lai izvēlētos optimāla blīvuma barības risinājumu, ir svarīgi saprast to pielietojuma mērķi un izvēlēties barības blīvumu atbilstoši tam.
Vārņa diametra regulēšana ļauj regulēt apvedceļa smalkumus, kas tiek nosūtīti tieši uz pārplūdi, palielinot vai samazinot to plūsmu tieši uz to un samazinot to, kas nonāk atpakaļ ciklonā tālākai apstrādei.
Tie atdala šķidrumus
Hidrocikloni atdala šķidrumus no smalkām daļiņām, radot virpuļojošu darbību, kas izmet smagāku materiālu pret cilindra iekšējo sienu, bet vieglāks materiāls virzās uz āru un uz leju.. Šī atdalīšanas metode vislabāk darbojas, ja cieto vielu diametrs ir lielāks par 10 mikroni un ir sfēriskas formas; tomēr, to efektivitāte mainās atkarībā no apstākļiem; piemēram, palielinoties vircas koncentrācijai, palielinās arī pretestība pret centrbēdzes spēkiem, ko rada daļiņas, palielinot to izmēru un skaitu.
Šķidrumam, kas no sūkņa nonāk ciklonā, jāpārvar pretestība; tas izraisa spiediena kritumus un radiālā spiediena gradienta palielināšanos, galu galā rada traucējumus sedimentācijas stāvokļos starp daļiņām un šķidrumu. Tāpēc, ir svarīgi izmantot zemas viskozitātes urbšanas šķidrumu – tas ļauj dažāda izmēra daļiņām nosēsties ar savu ātrumu, nenokļūstot starp šķidrumu un daļiņām.
Barības blīvums ir vēl viens būtisks elements, kas jāņem vērā hidrociklona darbībā. Lai sasniegtu mērķa griezuma izmērus, barības blīvumam jāsakrīt ar mērķa pļaušanas izmēru, ko var paveikt, mainot padeves blīvumu vai mainot spiedienu pie ieplūdes – zemāks spiediens rada vairāk smalku daļiņu pārplūdē, veidojot rupjāku griezuma izmēru; augstāks spiediens nosūta smalkās daļiņas apakšplūsmā, lai iegūtu smalkākus griezumus.
Hidrocikloni tiek plaši izmantoti, lai kontrolētu, kāda izmēra materiāls iziet no smalcināšanas ķēdēm cieto akmeņu un dārgmetālu lietojumiem.. Lietojot šajos kontekstos, momentāna šķidruma pieplūde hidrociklonā ir vienāda ar kopējo momentānu vieglo daļiņu plūsmu plus smago daļiņu plūsmu; smagās daļiņas pārvietosies ātrāk nekā vieglās un uzkrājas hidrociklona augšējā pārplūdē.
Pēc tam no sistēmas var noņemt smagos materiālus. Jebkurš atlikušais šķidruma maisījums ciklonā tiks izsūknēts caur tā apakšējo izplūdi, pazīstams kā Apex, caur virpuļu meklētāja cauruli.
Viņi atdala eļļas
Hidrocikloni ir kļuvuši par novatorisku risinājumu izaicinājumam atdalīt eļļainas daļiņas no rupja materiāla. Ir izstrādāta īpaša iekārtas forma, kas izmanto bīdes spēku, lai atdalītu eļļas pilienus no šķidrās vides. Šo tehnoloģiju var izmantot metālapstrādē, lai atdalītu smērvielas no dzesēšanas ūdens vai urbšanas operācijās, lai noņemtu smiltis un mālu no dubļiem.
Hidrocikloni atšķiras no citām minerālu apstrādes iekārtām ar to, ka tiem ir maz kustīgu detaļu un tie ir atkarīgi no ģeometrijas un šķidruma spiediena, lai veiktu atdalīšanas procesus.. Tie ir izstrādāti kā vienkāršas, taču uzticamas iekārtas, kas bieži darbojas gadiem ilgi, neradot lielas uzturēšanas izmaksas – tomēr daudzi lietotāji nezina, kā novērst hidrociklona problēmas, ja kaut kas nenotiek, kā paredzēts.
Viens no galvenajiem izaicinājumiem, kas saistīti ar hidrocikloniem, ir iekļūšana. Kad rupjo materiālu atdala no smalkajiem, daži smagāki materiāli tiks nogādāti pārplūdē, bet citi paliks aizplūstoši hidrociklona sarežģītā iekšējā plūsmas lauka dēļ.. Vairāku ciklonu savienošana kopā var palīdzēt atrisināt šo problēmu, taču ir nepieciešami papildu sūkņi, cauruļvadi un investīciju izmaksas.
Kā tāds, ir ļoti svarīgi saprast, kā darbojas hidrociklons un darbojas tā atdalīšanas mehānisms. Lai daļiņa izietu pa tās pārplūdi un tiktu izvadīta tās apakšplūsmā, tiem jāmigrē uz pozīcijām, kur centrbēdzes spēks pārsniedz pretestības spēku – šīs trīs zonas var identificēt pēc radiālā ātruma kontūrām pašā hidrociklonā; vispirms netālu no sānu sienas, kur aksiālais ātrums ir negatīvs, tāpēc šķidrums plūst uz leju pret savu apakšējo plūsmu.
Otrais laukums atrodas konusveida sekcijas vidū, kur aksiālais ātrums ir pozitīvs un šķidrums virzās uz augšu pārplūdē. Šeit notiek lielākā atdalīšanās. Beidzot, konusa virsotnē tiek izvadīts negatīvs aksiālais ātrums, un bīdes efekti palīdz koncentrēt smagās fāzes, lai caur to izdalītos..