ไฮโดรไซโคลน – พวกเขาแยกอนุภาคออกจากของเหลวได้อย่างไร

ไฮโดรไซโคลนเป็นหนึ่งในอุปกรณ์แปรรูปแร่ที่ใช้บ่อยที่สุด. การออกแบบขั้นพื้นฐานอาศัยแรงกดดันจากภายนอกเพื่อสร้างการเคลื่อนที่แบบหมุนในส่วนผสมของเหลวที่อยู่ด้านใน, ทำให้อนุภาคหนักรวมตัวกันตามผนังก่อนที่จะระบายออกทางช่องด้านล่าง.

พวกมันแยกอนุภาค

ไฮโดรไซโคลนเป็นอุปกรณ์คงที่ซึ่งใช้ความเร่งแบบแรงเหวี่ยงเพื่อแยกอนุภาคที่มีความหนาแน่นต่างกันออกจากของเหลว. อนุภาคหนาแน่น – ไม่ว่าจะเป็นของแข็งหรือของเหลว – เคลื่อนที่ไปยังขอบด้านนอกของกระแสน้ำวนในขณะที่อนุภาคที่เบากว่าจะเคลื่อนตัวไปยังแกนกลางของมัน, โดยมีอนุภาคที่หยาบกว่าและใหญ่กว่าไหลออกมาทางอันเดอร์โฟลว์, ในขณะที่ค่าปรับจะเดินทางขึ้นเนินต่อไปก่อนที่จะออกทางยอดโดยใช้แรงเหวี่ยงหนีศูนย์และออกทางน้ำล้น.

ประสิทธิภาพการแยกขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย, รวมทั้งขนาดไซโคลนด้วย, เส้นผ่านศูนย์กลางและรูปร่างตลอดจนพลศาสตร์ของไหลและคุณสมบัติของอนุภาคสัมพันธ์กับคุณลักษณะของตัวกลางของเหลว. วัสดุป้อนที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือหนาแน่นมีแนวโน้มที่จะไม่สามารถแยกออกจากไฮโดรไซโคลนได้อย่างมีประสิทธิภาพ.

การศึกษาต่างๆ ได้สำรวจผลกระทบของขนาดและรูปร่างของอนุภาคต่อการแยกตัว. ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าแรงลากเป็นสัดส่วนกับอนุภาคในพื้นที่ฉายภาพสูงสุดตามทิศทางการไหลของของไหลในไฮโดรไซโคลน; คาชิวายะ และคณะ. ตรวจสอบพารามิเตอร์นี้ทั้งการแยกแบบเดี่ยวและแบบผสมผ่านเทคโนโลยีการเชื่อมต่อ CFD-DEM รวมถึงวิธีทดสอบเชิงทดลอง.

เป็นการวัดประสิทธิภาพการแยกสาร, การวัดความเข้มข้นของ “หนัก” ในน้ำล้นเป็นวิธีที่เหมาะสมที่สุดในการประเมินประสิทธิภาพของไฮโดรไซโคลน. ซึ่งสามารถทำได้ทั้งแบบเปอร์เซ็นต์เชิงปริมาตรหรือ, แม่นยำยิ่งขึ้น, โดยใช้การวัดน้ำหนัก.

พวกเขาแยกอนุภาคหยาบ

ไฮโดรไซโคลนใช้ความเร็วเข้าในวงสัมผัสเพื่อหมุนสารแขวนลอยภายใน, สร้างกระแสหมุนวนภายนอกจากมากไปน้อยและแยกส่วนประกอบหนักออกจากของเหลว. ส่วนประกอบที่หนักกว่าจะรวมตัวกันที่ผนังของพายุไซโคลน ในขณะที่อนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าจะทะลุผ่านทางออกด้านบน.

ไฮโดรไซโคลนเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่ใช้บ่อยที่สุดสำหรับการแยกอนุภาคละเอียดและหยาบในอุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ, เนื่องจากง่ายต่อการออกแบบ, ความคุ้มค่า, ใช้งานง่ายและมีอายุการใช้งานยาวนานโดยไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาหรือป้อนข้อมูลจากผู้ปฏิบัติงานมากนัก. แม้จะมีข้อได้เปรียบทั้งหมด แต่ก็อาจยังคงประสบกับประสิทธิภาพที่ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป.

เมื่อแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับไฮโดรไซโคลน, การทำความเข้าใจการดำเนินงานและปัจจัยที่ส่งผลต่อการปฏิบัติงานอาจเป็นประโยชน์. ข้อพิจารณาที่สำคัญในประสิทธิภาพการแยกสารคือแรงดันที่ใช้ที่ทางเข้า – ซึ่งมีผลกระทบทันทีต่อจุดตัดของอนุภาคขึ้นอยู่กับแรงกดที่ใช้, ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางกรวยและประเภทวัสดุ.

ไฮโดรไซโคลนมาพร้อมกับการออกแบบทางเข้าหนึ่งในสามแบบ: วงสัมผัส, ม้วนหรือส่วนโค้ง. ผลการทดสอบที่ดำเนินการโดยใช้การออกแบบทางเข้าทั้งสามแบบสามารถดูได้ในรูป 7 และตาราง 2, โดยที่ไฮโดรไซโคลนทางเข้าส่วนโค้งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าทั้งคู่อย่างต่อเนื่องในเงื่อนไขการจำแนกขนาดที่หลากหลาย (เอสซี).

พวกมันแยกอนุภาคละเอียด

ไฮโดรไซโคลนสามารถใช้แยกอนุภาคละเอียดได้โดยใช้แรงดันของเหลวเพื่อสร้างรูปแบบการไหลที่แยกอนุภาคตามความหนาแน่นและรูปร่าง. การปรับระดับความดันในท่อป้อนจะเปลี่ยนจุดแยก (เรียกอีกอย่างว่าจุดตัด); แรงดันที่ต่ำลงจะสร้างการตัดที่หยาบยิ่งขึ้น ในขณะที่แรงดันที่สูงกว่าจะทำให้การแยกตัวละเอียดยิ่งขึ้น.

ไฮโดรไซโคลนใช้ส่วนด้านในที่มีรูปทรงกรวยเพื่อสร้างบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำ, ซึ่งช่วยเร่งอัตราการตกตะกอนของอนุภาค. อนุภาคที่ตกตะกอนเร็วกว่าจะเคลื่อนตัวไปทางผนังของพายุไซโคลนและออกทางช่องเปิดด้านบนเป็นอันเดอร์โฟลว์, ในขณะที่อนุภาคที่ตกตะกอนช้ากว่าซึ่งหนักกว่าตัวกลางของสารละลายที่อยู่รอบ ๆ จะถูกดึงลงด้วยแรงเหวี่ยงและโผล่ออกมาผ่านเครื่องมือค้นหาน้ำวนของพวกมันในขณะที่ล้น.

ที่ 6.5 มม. จากผนังพายุไซโคลน, เฟสของอนุภาคที่ 6.5 วัดระยะห่างจากผนังเป็นมม. เป็นผลรวมของการเร่งความเร็วไล่ระดับความดันและความเร่งลาก, ด้วยความเร่งลากที่กำหนดเป็นการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างเฟส. ของทางเข้าทั้งหมดที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการจำแนกประเภท, สนามการเร่งความเร็วลากที่แข็งแกร่งของ C อธิบายความคมชัดของการจำแนกประเภทที่เหนือกว่าที่ SC อัตราป้อนที่สูงขึ้น.

พวกเขาแยกน้ำ

ไฮโดรไซโคลนใช้แรงดันของเหลวเพื่อสร้างแรงเหวี่ยงและรูปแบบการไหลที่สามารถแยกอนุภาคหรือหยดออกจากตัวกลางของเหลวได้. เพื่อให้การแยกนี้เกิดขึ้น, ความหนาแน่นของพวกมันจะต้องแตกต่างอย่างมากจากความหนาแน่นของตัวกลางของเหลว.

การออกแบบโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการฉีดป้อนสัมผัสด้วยความเร็วสูงเข้าไปในส่วนทรงกระบอกด้านบนที่เชื่อมกับตัวเครื่องทรงกรวย, สร้างการเคลื่อนที่ของของไหลที่รุนแรงซึ่งบังคับวัสดุที่หยาบกว่าผ่านช่องทางออกตามแนวแกนด้านล่างที่เรียกว่าด้านคัดแยก, และท่อที่ละเอียดกว่าผ่านท่อแนวแกนด้านบนที่เรียกว่าด้านล้น.

การควบคุมขนาดการตัดสามารถทำได้โดยการเปลี่ยนแรงดันป้อนเข้าไปในไซโคลน. การทดลองนำร่องมักจะใช้วาล์วสองตัวในการปรับการแยกการไหลระหว่างช่องจ่ายไฟจนกว่าจะได้ค่า d50 ที่ต้องการ; เมื่อสิ่งนี้ถูกกำหนดแล้ว, หนึ่งปากสามารถแทนที่วาล์วเหล่านี้ในการทำงานตามปกติ.

อุปกรณ์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปรรูปแร่เพื่อจำแนกอนุภาคสำหรับการหมุนเวียนในวงจรการบด, แยกแยะระหว่างแร่เศรษฐกิจกับ gangue, แยกน้ำมันออกจากน้ำในอุตสาหกรรมโรงกลั่นและน้ำมันนอกชายฝั่ง และกำจัดทราย/ตะกอนออกจากแหล่งชลประทานหรือน้ำดื่ม, ท่ามกลางการใช้งานอื่น ๆ อีกมากมาย. นอกจากนี้, อุปกรณ์นี้ยังสามารถใช้เป็นส่วนเสริมเพิ่มเติมเพื่อลดภาระในอุปกรณ์แยกที่มีราคาแพงกว่า ขณะเดียวกันก็ปรับปรุงความประหยัดในการดำเนินงานโดยรวมอีกด้วย.