Hidrociclones – Como eles separam partículas de líquidos
Hidrociclones são um dos equipamentos de processamento mineral mais utilizados. Seu projeto básico depende da pressão externa para produzir um movimento rotativo na mistura líquida dentro dele., fazendo com que partículas pesadas se reúnam ao longo de suas paredes antes de serem descarregadas pela saída inferior.
Eles separam partículas
Hidrociclones são dispositivos estáticos que usam aceleração centrífuga para separar partículas de diferentes densidades do fluido.. Partículas densas – seja sólido ou líquido – movem-se em direção à borda externa de um vórtice enquanto partículas mais leves migram em direção ao seu núcleo central, com partículas mais grossas e maiores saindo através de seu underflow, enquanto os finos viajam ainda mais morro acima antes de sair pelo seu ápice através da força centrífuga e sair através do seu transbordamento.
O desempenho da separação depende de vários fatores, incluindo o tamanho do ciclone, diâmetro e forma, bem como dinâmica de fluidos e propriedades de partículas em relação às características do meio líquido. O material de alimentação abrasivo ou denso provavelmente não será separado de forma eficaz com hidrociclones.
Diferentes estudos exploraram os efeitos do tamanho e da forma das partículas na separação. Os resultados demonstraram que as forças de arrasto são proporcionais à área máxima projetada das partículas ao longo da direção do fluxo de fluido em um hidrociclone; Kashiwaya et al.. investigou este parâmetro em separações simples e mistas através da tecnologia de acoplamento CFD-DEM, bem como métodos de teste experimentais.
Como medida de eficiência de separação, medindo a concentração de “pesados” no transbordamento é a maneira ideal de avaliar o desempenho do hidrociclone. Isto pode ser realizado com base em porcentagem volumétrica ou, com mais precisão, usando medidas de peso.
Eles separam partículas grosseiras
Hidrociclones usam velocidade de entrada tangencial para girar uma suspensão dentro, criando um fluxo de redemoinho externo descendente e isolando componentes pesados do líquido. Os componentes mais pesados aglomeram-se nas paredes do ciclone, enquanto as partículas mais finas e mais leves passam pela saída superior..
Os hidrociclones estão entre os equipamentos mais utilizados para separação de partículas finas e grossas na indústria de papel e celulose, graças à sua facilidade de design, rentabilidade, facilidade de operação e longa vida útil sem necessidade de muita manutenção ou contribuição dos operadores. No entanto, mesmo com todas as suas vantagens, eles ainda podem sofrer declínio de desempenho ao longo do tempo.
Ao solucionar problemas com hidrociclones, pode ser útil compreender sua operação e os fatores que afetam seu desempenho. Uma consideração importante na sua eficiência de separação é a pressão aplicada na sua entrada – que tem uma influência imediata no ponto de corte das partículas dependendo da pressão aplicada, tamanho do diâmetro do cone e tipo de material.
Os hidrociclones vêm equipados com um dos três designs de entrada: tangencial, envolvente ou arco. Os resultados dos testes realizados usando todos os três designs de entrada podem ser vistos na Figura 7 e mesa 2, em que os hidrociclones de entrada de arco superaram consistentemente ambos os seus equivalentes em uma ampla gama de condições de classificação de tamanho (SC).
Eles separam partículas finas
Os hidrociclones podem ser usados para separar partículas finas usando a pressão do fluido para gerar um padrão de fluxo que separa as partículas com base na densidade e na forma. Ajustar os níveis de pressão na linha de alimentação altera o ponto de separação (também chamado de ponto de corte); pressão mais baixa cria cortes mais grosseiros enquanto pressão mais alta produz separação mais fina.
Os hidrociclones utilizam sua seção interna em forma de cone para criar uma zona de baixa pressão, que acelera a taxa de sedimentação de partículas. Partículas de sedimentação mais rápida migram em direção à parede do ciclone e saem através de sua abertura no ápice como subfluxo, enquanto as partículas de sedimentação mais lenta que são mais pesadas do que o meio de lama circundante são puxadas para baixo pela força centrífuga e emergem através do seu localizador de vórtice como transbordamento.
No 6.5 mm da parede de um ciclone, fases de partículas em 6.5 mm de distância de sua parede são medidos como a soma da aceleração do gradiente de pressão e da aceleração de arrasto, com aceleração de arrasto definida como movimento relativo entre fases. De todas as entradas utilizadas para fins de classificação, O campo de aceleração de arrasto mais forte de C explica sua nitidez de classificação superior em SCs de avanço mais alto.
Eles separam a água
Hidrociclones usam pressão de fluido para gerar força centrífuga e padrões de fluxo que podem separar partículas ou gotículas do meio líquido. Para que essa separação ocorra, sua densidade deve diferir significativamente daquela do meio fluido.
Um projeto típico envolve a injeção tangencial de alimentação em alta velocidade em uma seção cilíndrica superior que une um corpo cônico., criando um forte movimento de fluido que força materiais mais grossos através de saídas axiais inferiores conhecidas como lados rejeitados, e os mais finos através de tubos axiais superiores conhecidos como lados de transbordamento.
O controle do tamanho do corte pode ser realizado alterando a pressão de alimentação no ciclone. Os testes piloto geralmente utilizam duas válvulas para ajuste da divisão do fluxo entre as saídas até que o valor d50 desejado seja alcançado; uma vez que isso tenha sido determinado, um orifício pode substituir essas válvulas em operação de rotina.
Este equipamento é amplamente utilizado no processamento mineral para classificar partículas para recirculação em circuitos de moagem, distinguir entre minerais econômicos e ganga, separar o petróleo da água nas INDÚSTRIAS DE REFINARIA E PETRÓLEO OFFSHORE e remover areia/lodo da irrigação ou do abastecimento de água potável, entre muitos outros usos. Além disso, este equipamento também pode ser usado como enriquecimento incremental para diminuir a carga em equipamentos de separação mais caros, melhorando ao mesmo tempo a economia geral das operações.