Хидроциклони – Како одвајају честице од течности

Хидроциклони су један од најчешће коришћених делова опреме за прераду минерала. Њихов основни дизајн се ослања на притисак споља да би произвео ротационо кретање у течној мешавини унутар ње, узрокујући да се тешке честице скупљају дуж његових зидова пре него што испусте кроз доњи излаз.

Они одвајају честице

Хидроциклони су статички уређаји који користе центрифугално убрзање да одвоје честице различите густине из течности. Густе честице – било чврста или течна – крећу се ка спољној ивици вртлога док лакше честице мигрирају ка његовом централном језгру, са крупнијим и крупнијим честицама које излазе преко његовог доњег тока, док ситне честице путују даље узбрдо пре него што изађу преко свог врха кроз центрифугалну силу и изађу кроз њено преливање.

Учинак раздвајања зависи од неколико фактора, укључујући величину циклона, пречника и облика као и динамику флуида и својства честица у односу на карактеристике течног медија. Абразивни или густи материјал за напајање вероватно неће бити ефикасно одвојен хидроциклонима.

Различите студије су истраживале ефекте величине и облика честица на раздвајање. Резултати су показали да су силе отпора пропорционалне максималној пројектованој површини честица дуж правца струјања флуида у хидроциклону; Касхиваиа ет ал.. истраживали су овај параметар и на појединачним и на мешовитим сепарацијама помоћу ЦФД-ДЕМ технологије спајања, као и експерименталних метода испитивања.

Као мера ефикасности сепарације, мерење концентрације на “тешки” у преливу је идеалан начин за процену перформанси хидроциклона. Ово се може постићи на основу запреминског процента или, тачније, користећи мерење тежине.

Они одвајају грубе честице

Хидроциклони користе тангенцијалну улазну брзину за окретање суспензије унутра, стварање опадајућег спољашњег вртложног тока и изоловање тешких компоненти од течности. Теже компоненте се агломерирају на зидовима циклона док лакше ситније честице излазе кроз њихов горњи излаз.

Хидроциклони су међу најчешће коришћеним уређајима за одвајање финих и крупних честица у индустрији целулозе и папира., захваљујући лакоћи дизајна, исплативост, једноставност рада и дуг радни век без потребе за много одржавања или доприноса од стране оператера. Ипак, чак и са свим својим предностима, они и даље могу доживети пад перформанси током времена.

Приликом решавања проблема са хидроциклонима, може бити од помоћи разумети њихов рад и факторе који утичу на њихов учинак. Важан фактор у њиховој ефикасности раздвајања је притисак који се примењује на њиховом улазу – што има непосредан утицај на тачку пресека честица у зависности од примењеног притиска, величина пречника конуса и врста материјала.

Хидроциклони су опремљени једним од три дизајна улаза: тангенцијални, еволвентна или лучна. Резултати испитивања спроведених коришћењем сва три дизајна улаза могу се видети на слици 7 и Табела 2, при чему су хидроциклони на улазу лука доследно надмашили оба своја пара у широком опсегу услова класификације величина (СЦ).

Они одвајају фине честице

Хидроциклони се могу користити за одвајање финих честица коришћењем притиска течности да би се створио образац протока који раздваја честице на основу густине и облика. Подешавање нивоа притиска у доводној линији мења тачку раздвајања (такође се назива тачка пресека); нижи притисак ствара грубље резове, док већи притисак производи финије одвајање.

Хидроциклони користе свој унутрашњи део у облику конуса да би створили зону ниског притиска, што убрзава брзину таложења честица. Честице које се брже таложе мигрирају према зиду циклона и излазе кроз отвор на његовом врху као доњи ток, док се спорије таложене честице које су теже од околног муљног медијума повлаче надоле центрифугалном силом и излазе кроз свој вортекс-финдер као преливање.

Ат 6.5 мм од зида циклона, фазе честица при 6.5 мм растојање од његовог зида мере се као збир убрзања градијента притиска и убрзања отпора, са убрзањем отпора дефинисаним као релативно кретање између фаза. Од свих улаза који се користе у сврхе класификације, Ц-ово јаче поље убрзања отпора објашњава његову супериорну оштрину класификације при већим СЦ-овима.

Они одвајају воду

Хидроциклони користе притисак течности за стварање центрифугалне силе и образаца протока који могу да одвоје честице или капљице из течног медија. Да би дошло до овог раздвајања, њихова густина се мора значајно разликовати од течне средине.

Типичан дизајн укључује убризгавање хране тангенцијално великом брзином у горњи цилиндрични део који се спаја са конусним телом, стварајући снажно кретање течности које гура грубље материјале кроз доње аксијалне отворе познате као одбачене стране, а финије кроз горње аксијалне цеви познате као преливне стране.

Контрола величине резања се може постићи променом притиска убацивања у циклон. Пилот испитивања обично користе два вентила за подешавање поделе протока између излаза док се не постигне жељена вредност д50; када се ово утврди, један отвор може заменити ове вентиле у рутинском раду.

Ова опрема се широко користи у преради минерала за класификацију честица за рециркулацију у круговима за млевење, разликују економске минерале и лангу, одвојити нафту од воде у РАФИНЕРИЈСКИМ И ОФФСХОРЕ НАФТНИМ ИНДУСТРИЈАМА и уклонити песак/муљ из наводњавања или залиха воде за пиће, између многих других употреба. Надаље, ова опрема се такође може користити као инкрементално обогаћивање да би се смањило оптерећење скупље опреме за сепарацију уз истовремено побољшање укупне оперативне економије.