Optimalisatie van hydrocyclonen voor materiaalscheidings- en classificatieprocessen
Het doel is om een punt te bereiken waarop de helft van de deeltjes overstroomt en de helft onderstroomt, dit kan worden bereikt door de cycloonscheiding te optimaliseren door middel van experimenteel onderzoek en simulatie.
Vaste stoffen en water worden in de cyclooncilinder gevoerd om een wervelende beweging te genereren die grof materiaal naar de muur richt (onderstroom), terwijl fijne deeltjes naar de vortexzoeker en de topoverloop reizen.
Optimaliseren van materiaalscheidings- en classificatieprocessen
Hydrocyclonen worden vaak gebruikt in mineraalverwerkingstoepassingen om voedingsslurries in twee afzonderlijke uitvoerstromen te scheiden – een onderstroom voor verdere verkleining van het maalcircuit, en een overloopstroom die terugkeert naar de fabriek. Om de scheidingsefficiëntie te maximaliseren en het energieverbruik te minimaliseren, het is van cruciaal belang dat zowel de geometrie als de afmetingen van de overlooppijpstructuur zorgvuldig worden overwogen bij het optimaliseren van de scheidingsefficiëntie en het energieverbruik.
Het bereiken van dit doel kan worden bereikt door het aantal sleuvenlagen aan te passen, diameter van de overloopleiding, en kegelhoek van een cycloon om aan specifieke procesvereisten te voldoen en zo de overstroomdrukval te verminderen zonder de scheidingsefficiëntie negatief te beïnvloeden.
We onderzochten de classificatieprestaties van een hydrocycloon met behulp van een booginlaatontwerp met een kegelhoek van 30 graden in vergelijking met tangentiële inlaten bij verschillende vaste stofconcentraties. (SC). CFD-simulaties tonen aan dat booginlaten superieure verwijdering van fijne deeltjes en classificatiescherpte vertonen over alle SC-bereiken.
Cycloonontwerp
Hydrocyclonen zijn gesloten vaten die zijn ontworpen om de vloeistofsnelheid om te zetten in een roterende beweging door het hele lichaam te laten draaien, het produceren van middelpuntvliedende kracht die de bezinkingssnelheid van zware deeltjes versnelt, terwijl fijnere deeltjes naar het midden en via een overloop naar buiten worden geleid.
Cyclonen’ prestaties kunnen worden beïnvloed door zes belangrijke componenten. Deze factoren omvatten de inlaatstructuur, kegel hoek, diameter van de vortexzoeker en maat van de kraan.
Het wijzigen van het toevoerpercentage vaste stoffen kan een dramatisch effect hebben op de scheidingsefficiëntie. Een hoge concentratie vaste stoffen zal grove fracties veroorzaken, terwijl lagere concentraties zullen resulteren in een fijnere scheiding. Verder, Het veranderen van de voedingsdichtheid heeft invloed op het snijpunt van de cycloon, maar is mogelijk niet altijd praktisch – Om dit probleem aan te pakken kunnen andere optimalisatiemethoden, zoals het verlagen van de pompsnelheid, helpen.
Cycloonprestaties
De prestaties van de hydrocycloon zijn afhankelijk van verschillende variabelen, inclusief scheidingsefficiëntie, deeltjesgrootteverdeling, overloop-/onderloopkarakteristieken en voedingsdruk. Het wijzigen van deze parameters kan zowel het grenspunt als de scheidingsefficiëntie veranderen.
Centrifugaalkracht gegenereerd door tangentiële injectie van vloeistof in een cilindrisch gedeelte creëert centrifugaalkracht die een vloeistofvortex genereert die fijne deeltjes van grovere scheidt, waarbij lichtere componenten naar de overloop stromen en zwaardere componenten naar de onderstroom stromen. Een topmondstuk transporteert vervolgens fijne deeltjes terwijl het water de cycloon verlaat.
Een openingshoek die een evenwicht vindt tussen scheidingsefficiëntie en drukval kan de prestaties van de hydrocycloon dramatisch verbeteren. Een kleine openingsgrootte vermindert de centrifugaalkracht terwijl de drukval toeneemt; een te grote opening vermindert beide. Verder, De plaatsing van de overloopsleuven heeft ook een effect op de scheidingsefficiëntie: als je erboven zit, wordt de tangentiële snelheidsverdeling verminderd, terwijl de scheiding wordt verbeterd, terwijl te dichtbij overmatige gelaagdheid kan leiden, wat leidt tot een verminderde scheidingsefficiëntie.
Cycloon Onderhoud
De prestaties van de hydrocycloon kunnen worden verbeterd door een goede inspectie, analyse- en onderhoudspraktijken. Het gebruik van een cycloon van het juiste formaat om een consistente stroomsnelheid te bereiken met een verminderde drukval zijn allemaal sleutels tot het verbeteren van de scheidingsefficiëntie.
Zorg voor een goede relatie tussen de inlaat- en uitlaatpoorten van een cycloon om een te grof product te voorkomen, dit kan worden bereikt door de juiste maatvoering van zowel het inlaatgedeelte als de kegelhoek.
Het gebruik van een booginlaat verhoogt de radiale versnelling van de deeltjesfase voor een preclassificatie-effect, terwijl het gebruik van een grotere kegelhoek de Cf verbetert door de verblijftijd te verkorten, het creëren van een ideale combinatie voor grotere en zwaardere deeltjesclassificatie. Deze combinatie resulteert ook in verminderde wrijvingskrachten veroorzaakt door versnelling van de drukgradiënt, waardoor de wrijvingskracht wordt verminderd, wat uiteindelijk leidt tot minder verstopping en een hogere scheidingsefficiëntie – en het doel is het bepalen van een ideale hydrocycloongrootte door een verbeterde efficiëntie van de scheiding van kleinere deeltjes af te wegen tegen de weerstand tegen verstopping en de stroomcapaciteit ervan.