Гідроциклони є одними з найпростіших частин обладнання для переробки корисних копалин, часто працюють, не потребуючи технічного обслуговування чи уваги будь-кого, хто працює. Циклони залишаються високоефективними інструментами сепарації, незважаючи на складні рідинні механізми та структурні конфігурації, які впливають на продуктивність сепарації. У цій статті надано огляд їх роботи, а також можливі кроки з усунення несправностей, коли вони не працюють належним чином.
Вони відокремлюють грубі частинки
Гідроциклони’ Основне призначення - відділення грубих частинок від дрібних. Відцентрова сила, прикладена до його внутрішньої структури, забезпечує це розділення; більш важкі частинки прагнуть рухатися вниз у його закручений потік, тоді як більш дрібні частинки рухаються ближче до його краю, з грубими частинками, які врешті-решт вивільняються через нижній патрубок або верхівку, тоді як дрібніші рухаються до переливу та у верхню переливну камеру.
Характеристики руху в гідроциклоні визначають його роздільний ефект, і дослідники дослідили цей аспект, щоб збільшити його. Дослідники, на чолі з Чжаном, провели масштабні тести, щоб зрозуміти поведінку руху частинок, щоб покращити ефект розділення цього циклону. Чжан виявив, що в умовах високої концентрації годівлі, дрібні та середні частинки з малою щільністю можуть легко потрапити в перелив, тоді як дрібні та грубі частинки великої щільності можуть потрапити через внутрішні закручені потоки та викинутися через вихідний отвір у вигляді переливу.
Повітряне ядро утворюється в центрі циклону, коли рідина вводиться по дотичній до його циліндричної камери, створюючи інтенсивний закручений вихор. Циклон має осьовий нижній вихід з обмеженим доступом, який обмежує витікання всієї рідини, крім частини. Опинившись всередині, його потік протитечій до верхнього виходу породжує повітряне ядро в ядрі.
Розміри вторинно-циліндричних секцій гідроциклонів мають значний вплив на область циркуляції частинок і продуктивність сепарації, при цьому значення досконалості монотонно зменшуються зі збільшенням діаметра цієї ділянки. Завдяки більшій кількості грубих частинок, які циркулюють у закрученому потоці циклону, відбувається неправильне розміщення цих частинок, що призводить до їх розсіювання на більшій території. Охоплення більшої кількості грубих частинок знижує ефективність розділення та перешкоджає формуванню ефективної схеми кругового потоку всередині циклону, і перешкоджає його роздільній здатності. Досягнута продуктивність розділення є задовільною; проте, значення досконалості не відповідають очікуванням через опір обертанню та в'язкість циклонної рідини, що впливає на розподіл швидкості частинок та траєкторію руху.
Вони відокремлюють дрібні частинки
Гідроциклони використовують відцентрову силу та диференціальний потік рідини для ефективного відділення дрібних частинок від грубих. Відцентрова сила створюється шляхом направлення вхідної рідини тангенціально до стінки циліндра., створюючи круговий рух усередині рідини, що змушує важкі частинки рухатися назовні та агрегувати, перш ніж більш легкі частинки по спіралі спустяться вниз по стінці та вийдуть через верхній переливний отвір гідроциклону.
Ефективність відділення гідроциклонів сильно залежить від конструкції його конструкції, включаючи розміри його вихрового шукача, переливні та нижні отвори та розмір циклону. Крім того, більші діаметри, як правило, дають кращу продуктивність розділення.
Гідроциклони часто використовуються в мінералах, як виробництво бетонного піску C-33, контролювати, якого розміру матеріал виходить із контуру подрібнення. Різні типи руди мають різні розміри вивільнення, які необхідно ретельно контролювати, щоб створити економічно доцільний продукт.
Падіння тиску, кількість енергії, необхідна для руху частинок через гідроциклон, є невід’ємною складовою його контролю. Зміна тиску на вході може різко змінити ефективність розділення – наприклад, якщо встановлено тиск, нижчий за цільовий, більша кількість дрібних фракцій повідомить про недоповнення, що призведе до більш грубих точок різання; і навпаки, якщо тиск перевищує цільове значення, більше дрібних фракцій буде переповнено, що призведе до зниження значень d50 і більш тонкого відділення.
Щільність вихідного матеріалу може мати величезний вплив на відділення гідроциклонів. Вища щільність може призвести до більш грубих надрізів, а нижча щільність — більш тонкі; тому для вибору оптимальної щільності кормового розчину важливо розуміти мету застосування та вибрати щільність корму відповідно до цього.
Регулювання діаметра патрубка дає змогу регулювати дрібні фракції байпасу, що направляються безпосередньо до переливу, збільшення або зменшення їх потоку безпосередньо до нього та зменшення того, що повертається в циклон для подальшої обробки.
Вони розділяють рідини
Гідроциклони відокремлюють рідини від дрібних частинок, створюючи завихрення, яке кидає важчий матеріал на внутрішню стінку циліндра, тоді як легший рухається назовні та вниз.. Цей метод поділу найкраще працює, коли тверді тіла мають діаметр більше ніж 10 мкм і мають сферичну форму; проте, їх ефективність залежить від умов; наприклад, зі збільшенням концентрації суспензії також зростає опір відцентровим силам частинок, збільшуючи їх розмір і кількість.
Рідина, що надходить в циклон з насоса, повинна долати опір; це спричиняє падіння тиску та збільшення радіального градієнта тиску, що в кінцевому підсумку призводить до інтерференційних станів седиментації між частинками та рідиною. тому, використання бурової рідини з низькою в'язкістю є важливим – це дозволяє частинкам різного розміру осідати зі своєю власною швидкістю, не потрапляючи в пастку між рідиною та частинками.
Щільність живлення є ще одним важливим елементом, який слід враховувати при продуктивності гідроциклона. Щоб досягти цільових розмірів розрізу, Щільність подачі повинна збігатися з цільовим розміром нарізки, що може бути досягнуто шляхом зміни щільності подачі або зміни тиску на вході – нижчий тиск посилає більше дрібних частинок у перелив, створення більш грубого розміру надрізу; вищий тиск направляє дрібні фракції в нижню частину для більш тонких надрізів.
Гідроциклони широко використовуються для контролю розміру матеріалу, який виходить із контурів подрібнення твердих порід і дорогоцінних металів.. При застосуванні в цих контекстах, миттєвий потік рідини в гідроциклон дорівнює загальному миттєвому потоку легких частинок плюс потік важких частинок; важкі частинки рухатимуться швидше, ніж легкі, і накопичуватимуться у верхній частині гідроциклону.
Після цього важкі матеріали можна видалити із системи. Будь-яка рідинна суміш, що залишилася в циклоні, потім буде відкачуватися через його нижній вихід, відомий як Apex, через трубу вихрового пошуку.
Вони відокремлюють масла
Гідроциклони стали інноваційним рішенням проблеми відділення жирних часток від грубого матеріалу. Була розроблена спеціальна форма обладнання, яка використовує силу зсуву для відділення крапель олії від рідкого середовища. Ця технологія може бути застосована в металообробці для відділення мастильних матеріалів від охолоджувальної води або при бурінні для видалення піску та глини з шламу..
Гідроциклони відрізняються від іншого обладнання для переробки корисних копалин тим, що вони мають мало рухомих частин і залежать від геометрії та тиску рідини для виконання процесів розділення. Вони розроблені як прості, але надійні частини техніки, які часто працюють роками без особливих витрат на обслуговування – проте багато користувачів не знають, як усунути несправність гідроциклону, коли щось йде не так, як очікувалося.
Однією з ключових проблем, пов’язаних з гідроциклонами, є захоплення. Коли грубий матеріал відділяється від дрібного, деякі більш важкі матеріали будуть переноситися в перелив, тоді як інші залишаться вловленими під потоком через складне поле внутрішнього потоку гідроциклону. З’єднання кількох циклонів може допомогти вирішити цю проблему, але потребує додаткових насосів, трубопроводи та інвестиційні витрати також.
Як таке, життєво важливо розуміти, як працює гідроциклон і як працює його роздільний механізм. Для того, щоб частинка вийшла через перелив і скинулася в нижній потік, вони повинні мігрувати до позицій, де відцентрова сила перевищує силу опору – ці три області можна ідентифікувати на контурах радіальної швидкості в самому гідроциклоні; спочатку біля його бічної стінки, де осьова швидкість є від’ємною, тому рідина тече вниз до нижнього потоку.
Друга область знаходиться в середині конічного перетину, де осьова швидкість додатна, і рідина рухається вгору до переливу. Саме тут відбувається найбільше розлучення. Нарешті, на вершині конуса є негативна осьова швидкість, що викидається назад, і ефекти зсуву допомагають концентрувати важкі фази, які виділяються через нього.