Hidrociclonii – Cum separă particulele de lichide

Hidrociclonii sunt una dintre cele mai frecvent utilizate echipamente de prelucrare a mineralelor. Designul lor de bază se bazează pe presiunea din exterior pentru a produce o mișcare de rotație în amestecul lichid din interiorul acestuia, determinând particulele grele să se adună de-a lungul pereților săi înainte de a se descărca prin orificiul său inferior.

Ele separă particulele

Hidrociclonii sunt dispozitive statice care folosesc accelerația centrifugă pentru a separa particulele de diferite densități de fluid. Particule dense – fie solid sau lichid – se deplasează spre marginea exterioară a unui vortex, în timp ce particulele mai ușoare migrează către miezul său central, cu particule mai grosiere și mai mari care pleacă prin fluxul inferior, în timp ce amenzile călătoresc mai departe în sus, înainte de a ieși prin vârful lor prin forța centrifugă și afară prin preaplin.

Performanța de separare depinde de mai mulți factori, inclusiv dimensiunea ciclonului, diametrul și forma, precum și dinamica fluidelor și proprietățile particulelor în raport cu caracteristicile mediului lichid. Materialul de alimentare abraziv sau dens probabil nu va fi separat eficient cu hidrocicloni.

Diferite studii au explorat efectele dimensiunii și formei particulelor asupra separării. Rezultatele au demonstrat că forțele de rezistență sunt proporționale cu suprafața maximă proiectată a particulelor de-a lungul direcției curgerii fluidului într-un hidrociclon.; Kashiwaya și colab.. a investigat acest parametru atât pe separări simple, cât și pe cele mixte prin tehnologia de cuplare CFD-DEM, precum și prin metode de testare experimentale.

Ca măsură a eficienței separării, măsurarea concentraţiei de “grele” în preaplin este modalitatea ideală de a evalua performanța hidrociclonului. Acest lucru poate fi realizat fie pe o bază procentuală volumetrică, fie, mai exact, folosind măsurători de greutate.

Ele separă particulele grosiere

Hidrociclonii folosesc viteza tangențială de intrare pentru a roti o suspensie în interior, creând un flux de vârtej extern descendent și izolând componentele grele de lichid. Componentele mai grele se aglomerează la pereții ciclonului, în timp ce particulele mai ușoare mai fine trec prin ieșirea lor superioară.

Hidrociclonii sunt printre cele mai frecvent utilizate echipamente pentru separarea particulelor fine și grosiere în industria celulozei și hârtiei, datorită ușurinței lor de proiectare, rentabilitate, ușurință în exploatare și durată lungă de viață, fără a fi nevoie de multă întreținere sau intervenție din partea operatorilor. Cu toate acestea, chiar și cu toate avantajele lor, aceștia pot experimenta o scădere a performanței în timp.

La depanarea problemelor cu hidrocicloanele, poate fi util să înțelegem funcționarea lor și factorii care le afectează performanța. O considerație importantă în eficiența separării lor este presiunea aplicată la intrarea lor – care are o influență imediată asupra punctului de tăiere a particulelor în funcție de presiunea aplicată, dimensiunea diametrului conului și tipul de material.

Hidrocicloanele sunt echipate cu unul dintre cele trei modele de admisie: tangenţial, evolventă sau arc. Rezultatele testelor efectuate folosind toate cele trei modele de admisie pot fi văzute în figură 7 și Tabelul 2, în care hidrociclonii de intrare în arc și-au depășit în mod constant ambii omologi într-o gamă largă de condiții de clasificare a dimensiunilor (SC).

Ele separă particulele fine

Hidrociclonii pot fi utilizați pentru a separa particulele fine prin utilizarea presiunii fluidului pentru a genera un model de curgere care separă particulele în funcție de densitate și formă. Reglarea nivelurilor de presiune în conducta de alimentare modifică punctul de separare (numit și punct de tăiere); presiunea mai mică creează tăieturi mai grosiere, în timp ce presiunea mai mare produce o separare mai fină.

Hidrociclonii își folosesc secțiunea interioară în formă de con pentru a crea o zonă de presiune scăzută, care accelerează viteza de decantare a particulelor. Particulele care se depun mai rapid migrează spre peretele ciclonului și ies prin deschiderea sa de vârf ca subflux., în timp ce particulele cu decantare mai lentă, care sunt mai grele decât mediul de nămol din jur, sunt trase în jos de forța centrifugă și ies prin dispozitivul de căutare a vortexului ca preaplin..

La 6.5 mm de peretele unui ciclon, fazele particulelor la 6.5 mm distanța de la peretele său sunt măsurate ca sumă a accelerației gradientului de presiune și a accelerației de tragere, cu accelerația de tracțiune definită ca mișcare relativă între faze. Dintre toate orificiile de admisie utilizate în scopuri de clasificare, Câmpul de accelerație mai puternic al rezistenței C explică claritatea superioară a clasificării la SC-uri cu avans mai mari.

Ele separă apa

Hidrociclonii folosesc presiunea fluidului pentru a genera forță centrifugă și modele de curgere care pot separa particulele sau picăturile din mediul lichid. Pentru ca această separare să aibă loc, densitatea lor trebuie să difere semnificativ de cea a mediului fluid.

Un design tipic implică injectarea tangenţială a alimentului la viteză mare într-o secţiune cilindrică superioară care uneşte un corp conic., creând o mișcare puternică a fluidului care forțează materialele mai grosiere prin ieșiri axiale inferioare cunoscute sub numele de părți de respingere, iar cele mai fine prin tuburile axiale superioare cunoscute sub numele de laturi de preaplin.

Controlul dimensiunii tăieturii poate fi realizat prin modificarea presiunii de alimentare în ciclon. Încercările pilot utilizează de obicei două supape pentru reglarea divizării debitului între ieșiri până când valoarea d50 dorită este atinsă; odată ce aceasta a fost stabilită, un singur orificiu poate înlocui aceste supape în funcționarea de rutină.

Acest echipament este utilizat pe scară largă în prelucrarea mineralelor pentru a clasifica particulele pentru recirculare în circuitele de măcinare, distinge între minerale economice și gangă, separați uleiul de apă în INDUSTRIILE DE PETROLIE DE RAFINĂRII ȘI OFFSHORE și îndepărtați nisipul/nămolul din irigații sau rezervele de apă potabilă, printre multe alte utilizări. În plus, acest echipament poate fi, de asemenea, utilizat ca îmbogățire incrementală pentru a reduce sarcina pe echipamentele de separare mai costisitoare, îmbunătățind în același timp economia generală a operațiunilor.