Hydrocyclonen – Hoe ze deeltjes van vloeistoffen scheiden
Hydrocyclonen zijn een van de meest gebruikte apparatuur voor de verwerking van mineralen. Hun basisontwerp is afhankelijk van druk van buitenaf om een roterende beweging te produceren in het vloeibare mengsel erin, waardoor zware deeltjes langs de wanden samenkomen voordat ze via de bodemuitlaat worden afgevoerd.
Ze scheiden deeltjes
Hydrocyclonen zijn statische apparaten die centrifugale versnelling gebruiken om deeltjes met verschillende dichtheden van vloeistof te scheiden. Dichte deeltjes – of het nu vast of vloeibaar is – bewegen naar de buitenrand van een vortex, terwijl lichtere deeltjes naar de centrale kern migreren, waarbij grovere en grotere deeltjes via de onderstroom naar buiten komen, terwijl de fijne deeltjes verder bergopwaarts reizen voordat ze via de top door middelpuntvliedende kracht naar buiten komen en via de overloop naar buiten komen.
De scheidingsprestaties zijn afhankelijk van verschillende factoren, inclusief cycloongrootte, diameter en vorm, evenals vloeistofdynamica en deeltjeseigenschappen in relatie tot de eigenschappen van vloeibare media. Schurend of compact voedingsmateriaal zal waarschijnlijk niet effectief worden gescheiden met hydrocyclonen.
Verschillende onderzoeken hebben de effecten van deeltjesgrootte en vorm op de scheiding onderzocht. Resultaten hebben aangetoond dat sleepkrachten evenredig zijn met het maximale geprojecteerde oppervlak van de deeltjes langs de richting van de vloeistofstroom in een hydrocycloon; Kashiwaya et al.. onderzocht deze parameter op zowel enkele als gemengde scheidingen via CFD-DEM-koppelingstechnologie en experimentele testmethoden.
Als maatstaf voor de scheidingsefficiëntie, het meten van de concentratie van “zwaar” in de overloop is de ideale manier om de prestaties van de hydrocycloon te evalueren. Dit kan worden bereikt op basis van een volumetrisch percentage of op basis van een volumetrisch percentage, nauwkeuriger, met behulp van gewichtsmetingen.
Ze scheiden grove deeltjes
Hydrocyclonen gebruiken tangentiële inlaatsnelheid om een suspensie binnenin te laten draaien, het creëren van een dalende externe wervelstroom en het isoleren van zware componenten van vloeistof. Zwaardere componenten agglomereren aan de wanden van de cycloon, terwijl lichtere fijnere deeltjes via de bovenste uitlaat naar buiten komen.
Hydrocyclonen behoren tot de meest gebruikte apparatuur voor het scheiden van fijne en grove deeltjes in de pulp- en papierindustrie, dankzij hun ontwerpgemak, kosteneffectiviteit, bedieningsgemak en een lange levensduur zonder dat er veel onderhoud of input van operators nodig is. Maar zelfs met al hun voordelen kunnen ze in de loop van de tijd nog steeds prestatievermindering ervaren.
Bij het oplossen van problemen met hydrocyclonen, het kan nuttig zijn om de werking ervan en de factoren die hun prestaties beïnvloeden te begrijpen. Een belangrijke overweging bij hun scheidingsefficiëntie is de druk die wordt uitgeoefend bij hun inlaat – wat een onmiddellijke invloed heeft op het snijpunt van de deeltjes, afhankelijk van de toegepaste druk, kegeldiametergrootte en materiaaltype.
Hydrocyclonen zijn uitgerust met een van de drie inlaatontwerpen: tangentieel, ingewikkeld of boog. Testresultaten uitgevoerd met alle drie de inlaatontwerpen zijn te zien in de figuur 7 en Tabel 2, waarbij booginlaathydrocyclonen consistent beter presteerden dan hun tegenhangers over een breed scala aan grootteclassificatieomstandigheden (SC).
Ze scheiden fijne deeltjes
Hydrocyclonen kunnen worden gebruikt om fijne deeltjes te scheiden door vloeistofdruk te gebruiken om een stromingspatroon te genereren dat deeltjes scheidt op basis van dichtheid en vorm. Door het aanpassen van de drukniveaus in de toevoerleiding verandert het scheidingspunt (ook wel snijpunt genoemd); lagere druk zorgt voor grovere sneden, terwijl hogere druk zorgt voor een fijnere scheiding.
Hydrocyclonen gebruiken hun kegelvormige binnengedeelte om een zone met lage druk te creëren, wat de bezinkingssnelheid van de deeltjes versnelt. Sneller bezinkende deeltjes migreren naar de wand van de cycloon en verlaten deze via de topopening als onderstroom, terwijl langzamer bezinkende deeltjes die zwaarder zijn dan hun omringende slurriemedium door centrifugale kracht naar beneden worden getrokken en als overstroming door hun vortexzoeker naar buiten komen.
Bij 6.5 mm van de wand van een cycloon, deeltjesfasen bij 6.5 mm afstand tot de wand worden gemeten als de som van de versnelling van de drukgradiënt en de weerstandsversnelling, waarbij weerstandsversnelling wordt gedefinieerd als relatieve beweging tussen fasen. Van alle inlaten die worden gebruikt voor classificatiedoeleinden, Het sterkere weerstandsversnellingsveld van C verklaart de superieure classificatiescherpte bij SC's met hogere voeding.
Ze scheiden water
Hydrocyclonen gebruiken vloeistofdruk om middelpuntvliedende kracht en stromingspatronen te genereren die deeltjes of druppels van vloeibaar medium kunnen scheiden. Om deze scheiding te laten plaatsvinden, hun dichtheid moet aanzienlijk verschillen van die van het vloeibare medium.
Een typisch ontwerp omvat het tangentiaal en met hoge snelheid injecteren van voer in een bovenste cilindrische sectie die aansluit op een conisch lichaam, het creëren van een sterke vloeistofbeweging die grovere materialen door axiale uitlaten aan de onderkant dwingt, ook wel uitwerpzijden genoemd, en fijnere via axiale buizen bovenaan, ook wel overloopzijden genoemd.
Controle van de snijgrootte kan worden bereikt door de toevoerdruk in de cycloon te veranderen. Bij proefproeven wordt gewoonlijk gebruik gemaakt van twee kleppen voor het aanpassen van de stroomverdeling tussen uitlaten totdat de gewenste d50-waarde is bereikt; zodra dit is vastgesteld, één opening kan deze kleppen bij routinematig gebruik vervangen.
Deze apparatuur wordt veel gebruikt bij de verwerking van mineralen om deeltjes te classificeren voor recirculatie in maalcircuits, onderscheid maken tussen economische mineralen en gangsteen, scheid olie van water in RAFFINADERIJEN EN OFFSHORE OLIE-INDUSTRIEën en verwijder zand/slib uit irrigatie- of drinkwatervoorzieningen, naast vele andere toepassingen. Verder, deze apparatuur kan ook worden gebruikt als incrementele verrijking om de belasting van duurdere scheidingsapparatuur te verminderen en tegelijkertijd de algehele bedrijfseconomie te verbeteren.