Mengoptimumkan Hidrosiklon untuk Proses Pengasingan dan Pengelasan Bahan

Objektifnya adalah untuk mencapai titik di mana separuh zarah melaporkan melimpah manakala separuh ke bawah, ini boleh dicapai dengan mengoptimumkan pemisahan siklon melalui penyiasatan eksperimen dan simulasi.

Pepejal dan air dimasukkan ke dalam silinder siklon untuk menghasilkan gerakan berputar yang menghalakan bahan kasar ke arah dinding (aliran bawah), manakala denda bergerak ke arah pencari vorteks dan limpahan atas.

Mengoptimumkan Proses Pengasingan dan Pengelasan Bahan

Hidrosiklon biasanya digunakan dalam aplikasi pemprosesan mineral untuk memisahkan buburan suapan kepada dua aliran keluaran yang berbeza – aliran bawah aliran untuk pengurangan saiz selanjutnya dalam litar pengisaran, dan aliran limpahan kembali ke loji. Untuk memaksimumkan kecekapan pengasingan dan meminimumkan penggunaan tenaga, adalah penting bahawa kedua-dua geometri dan dimensi struktur paip limpahannya dipertimbangkan dengan teliti apabila mengoptimumkan kecekapan pengasingan dan penggunaan tenaga.

Mencapai matlamat ini boleh dicapai dengan menyesuaikan nombor lapisan berslot, diameter paip limpahan, dan sudut kon bagi siklon untuk memenuhi keperluan proses tertentu dan dengan itu mengurangkan kejatuhan tekanan limpahan tanpa menjejaskan kecekapan pemisahan secara negatif.

Kami meneliti prestasi pengelasan hidrosiklon menggunakan reka bentuk salur masuk arka yang menampilkan sudut kon 30deg berbanding salur masuk tangen pada pelbagai kepekatan pepejal suapan (Sc). Simulasi CFD menunjukkan bahawa salur masuk arka mempamerkan penyingkiran zarah halus yang unggul dan ketajaman klasifikasi merentas semua julat SC.

Reka Bentuk Siklon

Hidrosiklon ialah bekas tertutup yang direka untuk menukar halaju cecair kepada gerakan berputar dengan memutar seluruh badannya, menghasilkan daya emparan yang mempercepatkan kadar mendap bagi zarah berat sambil menyalurkan yang lebih halus ke arah tengah dan keluar melalui limpahan.

Cyclones’ prestasi boleh dipengaruhi oleh enam komponen utama. Faktor-faktor ini termasuk struktur salur masuk, sudut kon, diameter pencari pusaran dan saiz spigot.

Mengubah suai peratusan pepejal boleh memberi kesan dramatik pada kecekapan pengasingan. Kepekatan pepejal yang tinggi akan menghasilkan potongan yang kasar manakala kepekatan yang lebih rendah akan menghasilkan pengasingan yang lebih halus. Tambahan pula, menukar ketumpatan suapan menjejaskan titik potong siklon tetapi mungkin tidak selalunya praktikal – untuk menangani masalah ini kaedah pengoptimuman lain seperti mengurangkan kelajuan pam boleh membantu.

Prestasi Taufan

Prestasi hidrosiklon bergantung kepada pelbagai pembolehubah, termasuk kecekapan pemisahan, taburan saiz zarah, ciri limpahan/aliran bawah dan tekanan suapan. Mengubah parameter ini boleh mengubah kedua-dua titik potong dan kecekapan pemisahannya.

Daya emparan yang dihasilkan oleh suntikan tangen cecair ke dalam bahagian silinder menghasilkan daya emparan yang menghasilkan pusaran cecair yang memisahkan zarah halus daripada yang lebih kasar, dengan komponen yang lebih ringan mengalir ke limpahan dan komponen yang lebih berat mengalir ke aliran bawah. Muncung puncak kemudian mengangkut zarah halus apabila air keluar dari siklon.

Sudut orifis yang mencapai keseimbangan antara kecekapan pemisahan dan penurunan tekanan boleh meningkatkan prestasi hidrosiklon secara mendadak. Saiz orifis yang kecil mengurangkan daya emparan sambil meningkatkan penurunan tekanan; orifis yang terlalu besar mengurangkan kedua-duanya. Tambahan pula, peletakan celah limpahan juga mempunyai kesan ke atas kecekapan pemisahan: berada di atasnya mengurangkan taburan halaju tangen sambil meningkatkan pemisahan manakala terlalu dekat boleh menyebabkan lapisan berlebihan yang membawa kepada penurunan kecekapan pemisahan.

Penyelenggaraan Taufan

Prestasi hidrosiklon boleh dipertingkatkan melalui pemeriksaan yang betul, analisis dan amalan penyelenggaraan. Menggunakan siklon bersaiz sesuai untuk mencapai kadar aliran yang konsisten dengan penurunan tekanan yang dikurangkan adalah semua kunci untuk meningkatkan kecekapan pemisahan.

Kekalkan hubungan yang betul antara pintu masuk dan pelepasan siklon untuk mengelakkan produk yang terlalu kasar, ini boleh dicapai melalui saiz yang betul bagi kedua-dua bahagian salur masuk dan sudut kon.

Menggunakan salur masuk arka meningkatkan pecutan jejari fasa zarah untuk kesan praklasifikasi manakala menggunakan sudut kon yang lebih besar meningkatkan Cf dengan mengurangkan masa tinggal, mencipta gabungan yang ideal untuk pengelasan zarah yang lebih besar dan lebih berat. Gabungan ini juga mengakibatkan pengurangan daya geseran yang disebabkan oleh pecutan kecerunan tekanan mengurangkan daya geseran yang akhirnya membawa kepada penyumbatan yang lebih rendah dan kecekapan pemisahan yang lebih tinggi – dan menentukan saiz hidrosiklon yang ideal dengan mengimbangi kecekapan pemisahan zarah yang lebih kecil berbanding rintangan tersumbat dan kapasiti aliran adalah matlamat.