Hidrociklonet janë ndër pajisjet më të lehta të përpunimit të mineraleve, shpesh funksionojnë pa pasur nevojë për mirëmbajtje ose vëmendje nga askush në punë. Ciklonet mbeten mjete shumë efektive të ndarjes pavarësisht mekanizmave të tyre të ndërlikuar të lëngjeve dhe konfigurimeve strukturore që ndikojnë në performancën e ndarjes. Ky artikull do të japë një përmbledhje të funksionimit të tyre si dhe hapat e mundshëm të zgjidhjes së problemeve kur ato nuk funksionojnë siç janë projektuar.
Ata ndajnë grimcat e trashë
Hidrociklone’ Qëllimi kryesor është ndarja e grimcave të trashë nga të imta. Forca centrifugale e aplikuar në strukturën e saj të brendshme siguron këtë ndarje; grimcat më të rënda priren të lëvizin poshtë në rrjedhën e saj rrotulluese ndërsa ato më të imta lëvizin më shumë drejt skajit të saj, me grimcat e trasha që shkarkohen përfundimisht përmes një shtrese të poshtme ose majës, ndërsa ato më të imta lëvizin drejt një tejmbushjeje dhe në një dhomë të sipërme të tejmbushjes.
Karakteristikat e lëvizjes brenda një hidrocikloni përcaktojnë efektin e tij të ndarjes, dhe studiuesit e kanë eksploruar këtë aspekt për ta rritur atë. Studiuesit, të udhëhequr nga Zhang, kreu teste të gjera për të kuptuar sjelljen e lëvizjes së grimcave në mënyrë që të përmirësojë efektin e ndarjes së këtij cikloni. Zhang zbuloi se në kushte të ushqyerjes me përqendrim të lartë, grimcat e imëta dhe të mesme me densitet të vogël mund të hyjnë lehtësisht në tejmbushje, ndërsa grimcat e imta dhe të trashë me densitet të madh mund të hyjnë përmes rrjedhave rrotulluese të brendshme dhe të shkarkohen përmes daljes së saj si tejmbushje.
Një bërthamë ajri formohet në qendër të një cikloni kur lëngu futet në mënyrë tangjenciale në dhomën e tij cilindrike, duke prodhuar një vorbull intensive rrotulluese. Një ciklon ka një dalje aksiale të poshtme me akses të kufizuar që kufizon të gjithë, përveç një pjese të lëngut të tij, të rrjedhë jashtë. Pasi brenda, rrjedha e tij në mënyrë të kundërt drejt daljes së sipërme të saj krijon një bërthamë ajri në bërthamë.
Madhësitë e seksionit dytësor cilindrik të hidrocikloneve kanë një ndikim të rëndësishëm në rajonin e rrjedhës së qarkullimit të grimcave dhe performancën e ndarjes, me vlerat e perfeksionit që zvogëlohen në mënyrë monotone me rritjen e diametrit të këtij seksioni. Për shkak të më shumë grimcave të trashë që qarkullojnë brenda rrjedhës rrotulluese të një cikloni, ndodh vendosja e gabuar e këtyre grimcave, duke çuar në shpërndarjen e tyre në një zonë më të madhe. Përfshirja e më shumë grimcave të trashë redukton performancën e ndarjes dhe pengon formimin e një modeli efektiv të rrjedhës rrethore brenda ciklonit, dhe pengon aftësitë e tij të ndarjes. Performanca e arritur e ndarjes është e kënaqshme; megjithatë, vlerat e përsosmërisë nuk i përmbushin pritjet për shkak të rezistencës rrotulluese dhe viskozitetit të lëngut ciklon që ndikon në shpërndarjen e shpejtësisë së grimcave dhe trajektoren e lëvizjes.
Ata ndajnë grimcat e imëta
Hidrociklonet përdorin forcën centrifugale dhe rrjedhën diferenciale të lëngut për të ndarë në mënyrë efektive grimcat e imta nga ato të trashë. Forca centrifugale krijohet duke e drejtuar lëngun e hyrjes në mënyrë tangjenciale drejt murit të cilindrit, duke krijuar lëvizje rrethore brenda lëngut të tij që bën që grimcat e rënda të lëvizin nga jashtë dhe të grumbullohen përpara se ato më të lehta të spirohen poshtë murit të tij dhe të dalin nga hapja e sipërme e derdhjes së hidrociklonit.
Efikasiteti i ndarjes së hidrociklonit varet shumë nga dizajni i strukturës së tij, duke përfshirë përmasat e gjetësit të vorbullës së tij, hapjet e tejmbushjes dhe nënpërmbytjes dhe madhësia e ciklonit. Për më tepër, diametra më të mëdhenj në përgjithësi japin performancë më të mirë të ndarjes.
Hidrociklonet përdoren shpesh në aplikime minerale, si prodhimi i rërës së betonit C-33, për të kontrolluar se çfarë madhësie materiali del nga qarku i prerjes. Lloje të ndryshme xeherore kanë përmasa të ndryshme çlirimi të cilat duhet të monitorohen nga afër për të krijuar një produkt ekonomikisht të mundshëm.
Rënia e presionit, sasia e energjisë që u nevojitet grimcave për të lëvizur nëpër një hidrociklon, është një komponent integral i kontrollit të tij. Ndryshimi i presionit të hyrjes mund të ndryshojë në mënyrë dramatike efikasitetin e ndarjes – për shembull, nëse presioni vendoset më i ulët se objektivi, më shumë gjoba do të raportohen në rrjedhje të ulëta që çojnë në pika më të vrazhda të prerjes; anasjelltas, nëse presioni tejkalon objektivin, më shumë gjoba do të raportohen në tejmbushje që çon në ulje të vlerave d50 dhe ndarje më të imët.
Dendësia e materialit ushqimor mund të ketë një efekt të madh në ndarjet e hidrociklonit. Një densitet më i lartë mund të rezultojë në prerje më të vrazhda ndërsa densitet më të ulëta prodhojnë prerje më të imta; për të zgjedhur një zgjidhje ushqimi me densitet optimal, është e rëndësishme që njeriu të kuptojë objektivin e aplikimit të tyre dhe të zgjedhë një densitet ushqimor sipas kësaj.
Rregullimi i diametrit të gomës lejon rregullimin e gjobave të anashkalimit të dërguar direkt në derdhje, duke rritur ose ulur rrjedhën e tyre drejtpërsëdrejti drejt tij dhe duke ulur atë që kthehet në ciklon për përpunim të mëtejshëm.
Ata ndajnë lëngje
Hidrociklone ndajnë lëngjet nga grimcat e imëta duke krijuar një veprim rrotullues që hedh material më të rëndë kundër murit të brendshëm të një cilindri ndërsa materiali më i lehtë lëviz nga jashtë dhe poshtë.. Kjo metodë e ndarjes funksionon më mirë kur trupat e ngurtë kanë diametër më të madh se 10 mikronë dhe kanë formë sferike; megjithatë, efikasiteti i tyre ndryshon sipas kushteve; për shembull, me rritjen e përqendrimit të slurit, rritet edhe rezistenca ndaj forcave centrifugale nga grimcat duke rritur madhësinë dhe numrin e tyre.
Lëngu që hyn në ciklon nga një pompë duhet të kapërcejë rezistencën; kjo shkakton rënie të presionit dhe rritje të gradientit radial të presionit, përfundimisht rezulton në gjendjet e sedimentimit të ndërhyrjes midis grimcave dhe lëngut. Prandaj, përdorimi i lëngut shpues me viskozitet të ulët është i rëndësishëm – kjo lejon që grimcat e madhësive të ndryshme të vendosen me shpejtësinë e tyre pa u bllokuar midis lëngut dhe grimcave.
Dendësia e ushqimit është një tjetër element kritik për t'u marrë parasysh në performancën e hidrociklonit. Për të përmbushur madhësitë e synuara të prerjes, Dendësia e ushqimit duhet të përkojë me madhësinë e prerjes së synuar, e cila mund të arrihet ose nëpërmjet ndryshimit të densitetit të ushqimit ose ndryshimit të presionit në hyrje – presioni më i ulët dërgon më shumë gjoba në tejmbushje, duke krijuar përmasa më të mëdha të prerjes; presioni më i lartë dërgon gjobat në rrjedhje për prerje më të imta.
Hidrociklonet përdoren gjerësisht për të kontrolluar madhësinë e materialit që del nga qarqet e prerjes për aplikimet e gurëve të fortë dhe metaleve të çmuara. Kur zbatohet në këto kontekste, fluksi i menjëhershëm i lëngut në një hidrociklon është i barabartë me rrjedhën totale të menjëhershme të grimcave të lehta plus rrjedhën e grimcave të rënda; grimcat e rënda do të lëvizin më shpejt se ato të lehta dhe do të grumbullohen në tejmbushjen e sipërme të hidrociklonit.
Materialet e rënda më pas mund të hiqen nga sistemi. Çdo përzierje lëngu e mbetur në ciklon do të pompohet më pas përmes daljes së poshtme të tij, i njohur si Apex, nëpërmjet një tubi gjetës vorbullash.
Ata ndajnë vajrat
Hidrociklone janë bërë një zgjidhje inovative për sfidën e ndarjes së grimcave vajore nga materiali i trashë. Është projektuar një formë e veçantë e pajisjes që përdor forcën e prerjes për të ndarë pikat e vajit nga mjedisi i lëngshëm. Kjo teknologji mund të aplikohet në punimin e metaleve për të ndarë lubrifikantët nga uji ftohës ose operacionet e shpimit për të hequr rërën dhe baltën nga balta.
Hidrociklonet ndryshojnë nga pajisjet e tjera të përpunimit të mineraleve në atë që ato përmbajnë pak pjesë lëvizëse dhe varen nga gjeometria dhe presioni i lëngut për të kryer proceset e ndarjes.. Ato janë projektuar për të qenë makineri të thjeshta por të besueshme që shpesh funksionojnë për vite me rradhë pa shumë shpenzime të mirëmbajtjes – megjithatë shumë përdorues nuk dinë se si të zgjidhin problemet e një hidrocikloni kur diçka nuk shkon siç pritej.
Një nga sfidat kryesore të lidhura me hidrociklonet është shtimi. Kur materiali i trashë ndahet nga gjobat, disa materiale më të rënda do të barten në tejmbushje, ndërsa të tjerët mbeten të kapur nën rrjedhje për shkak të fushës komplekse të rrjedhës së brendshme të një hidrocikloni. Lidhja e shumë cikloneve së bashku mund të ndihmojë në zgjidhjen e këtij problemi, por kërkon pompa shtesë, tubacionet dhe kostot e investimeve gjithashtu.
Si i tillë, Është me rëndësi jetike që njeriu të kuptojë se si funksionon një hidrocikloni dhe funksionon mekanizmi i tij ndarës. Që një grimcë të dalë përmes derdhjes së saj dhe të shkarkohet në rrjedhën e saj nëntokësore, ata duhet të migrojnë drejt pozicioneve ku forca centrifugale tejkalon forcën e tërheqjes – këto tre zona mund të identifikohen në konturet e shpejtësisë radiale brenda vetë hidrociklonit; së pari pranë murit anësor të tij ku shpejtësia boshtore është negative, kështu që lëngu rrjedh poshtë drejt rrjedhës së tij nëntokësore.
Zona e dytë shtrihet në mes të seksionit konik, ku shpejtësia boshtore është pozitive dhe lëngu lëviz lart në një vërshim. Këtu ndodh më së shumti ndarja. Së fundi, në kulmin e konit ka një shpejtësi negative aksiale që shkarkohet mbrapa dhe efektet e prerjes ndihmojnë në përqendrimin e fazave të rënda për t'u çliruar përmes tij.