Hydrocyclones – Làm thế nào họ tách các hạt khỏi chất lỏng

Hydrocyclones là một trong những thiết bị chế biến khoáng sản được sử dụng thường xuyên nhất. Thiết kế cơ bản của chúng dựa vào áp suất từ ​​bên ngoài để tạo ra chuyển động quay trong hỗn hợp chất lỏng bên trong nó., làm cho các hạt nặng tụ lại dọc theo thành của nó trước khi thải qua cửa thoát đáy của nó.

Họ tách các hạt

Hydrocyclones là thiết bị tĩnh sử dụng gia tốc ly tâm để tách các hạt có mật độ khác nhau khỏi chất lỏng. Các hạt dày đặc – dù rắn hay lỏng – chuyển động về phía rìa ngoài của xoáy trong khi các hạt nhẹ hơn di chuyển về phía lõi trung tâm của nó, với các hạt thô hơn và lớn hơn thoát ra qua dòng chảy bên dưới của nó, trong khi các hạt mịn di chuyển lên dốc hơn nữa trước khi thoát ra qua đỉnh của chúng thông qua lực ly tâm và thoát ra ngoài qua đường tràn của nó.

Hiệu suất tách phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm cả kích thước lốc xoáy, đường kính và hình dạng cũng như động lực học chất lỏng và tính chất hạt liên quan đến đặc tính của môi trường chất lỏng. Vật liệu thức ăn bị mài mòn hoặc dày đặc có thể sẽ không được phân tách hiệu quả bằng hydrocyclones.

Các nghiên cứu khác nhau đã khám phá ảnh hưởng của kích thước và hình dạng hạt đến khả năng phân tách. Kết quả đã chứng minh rằng lực cản tỷ lệ thuận với diện tích tối đa của các hạt được chiếu dọc theo hướng dòng chất lỏng trong hydrocyclone; Kashiwaya và cộng sự.. đã nghiên cứu thông số này trên cả phân tách đơn và phân tách hỗn hợp thông qua công nghệ ghép CFD-DEM cũng như các phương pháp thử nghiệm.

Là thước đo hiệu quả tách, đo nồng độ của “nặng nề” trong trường hợp tràn là cách lý tưởng để đánh giá hiệu suất hydrocyclone. Điều này có thể được thực hiện trên cơ sở phần trăm thể tích hoặc, chính xác hơn, sử dụng số đo trọng lượng.

Họ tách các hạt thô

Hydrocyclones sử dụng vận tốc tiếp tuyến đầu vào để quay huyền phù bên trong, tạo ra dòng xoáy bên ngoài đi xuống và tách các thành phần nặng khỏi chất lỏng. Các thành phần nặng hơn kết tụ ở thành lốc xoáy trong khi các hạt mịn hơn nhẹ hơn đi ra qua cửa thoát trên cùng của chúng.

Hydrocyclones là một trong những thiết bị được sử dụng thường xuyên nhất để tách các hạt mịn và thô trong ngành công nghiệp giấy và bột giấy, nhờ sự dễ dàng thiết kế của chúng, hiệu quả chi phí, dễ vận hành và tuổi thọ lâu dài mà không cần nhiều chi phí bảo trì hoặc đầu vào từ người vận hành. Tuy nhiên, ngay cả với tất cả những lợi thế của mình, chúng vẫn có thể bị suy giảm hiệu suất theo thời gian.

Khi khắc phục sự cố với hydrocyclones, có thể hữu ích nếu hiểu được hoạt động của họ và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của họ. Một yếu tố quan trọng cần cân nhắc trong hiệu quả phân tách của chúng là áp suất tác dụng ở đầu vào của chúng. – có ảnh hưởng ngay lập tức đến điểm cắt hạt tùy thuộc vào áp suất tác dụng, kích thước đường kính hình nón và loại vật liệu.

Hydrocyclones được trang bị một trong ba thiết kế cửa vào: tiếp tuyến, liên quan hoặc cung. Kết quả thử nghiệm được thực hiện bằng cách sử dụng cả ba thiết kế cửa vào có thể được xem trong Hình 7 và bảng 2, trong đó hydrocyclone ở đầu vào hồ quang luôn hoạt động tốt hơn cả hai đối thủ của chúng trong nhiều điều kiện phân loại kích thước (SC).

Họ tách các hạt mịn

Hydrocyclones có thể được sử dụng để tách các hạt mịn bằng cách sử dụng áp suất chất lỏng để tạo ra mô hình dòng chảy tách các hạt dựa trên mật độ và hình dạng. Việc điều chỉnh mức áp suất trong đường cấp liệu sẽ làm thay đổi điểm phân tách (còn gọi là điểm cắt); áp suất thấp hơn tạo ra vết cắt thô hơn trong khi áp suất cao hơn tạo ra sự phân tách mịn hơn.

Hydrocyclones sử dụng phần bên trong hình nón của chúng để tạo ra vùng áp suất thấp, làm tăng tốc độ lắng của hạt. Các hạt lắng nhanh hơn sẽ di chuyển về phía thành lốc xoáy và thoát ra qua lỗ mở đỉnh của nó dưới dạng dòng chảy ngầm, trong khi các hạt lắng chậm hơn, nặng hơn môi trường bùn xung quanh bị lực ly tâm kéo xuống dưới và thoát ra qua máy dò xoáy của chúng khi tràn.

Tại 6.5 mm tính từ vách lốc xoáy, pha hạt tại 6.5 Khoảng cách mm từ tường của nó được đo bằng tổng của gia tốc gradient áp suất và gia tốc kéo, với gia tốc kéo được xác định là chuyển động tương đối giữa các pha. Trong số tất cả các cửa vào được sử dụng cho mục đích phân loại, Trường tăng tốc kéo mạnh hơn của C giải thích độ sắc nét phân loại vượt trội của nó ở SC cấp cao hơn.

Họ tách nước

Hydrocyclones sử dụng áp suất chất lỏng để tạo ra lực ly tâm và mô hình dòng chảy có thể tách các hạt hoặc giọt khỏi môi trường lỏng. Để sự chia ly này diễn ra, mật độ của chúng phải khác biệt đáng kể so với mật độ của môi trường chất lỏng.

Một thiết kế điển hình liên quan đến việc bơm thức ăn tiếp tuyến ở tốc độ cao vào phần hình trụ phía trên nối với thân hình nón, tạo ra một chuyển động chất lỏng mạnh mẽ ép các vật liệu thô hơn thông qua các đầu ra hướng trục phía dưới được gọi là các mặt loại bỏ, và những cái mịn hơn thông qua các ống hướng trục trên cùng được gọi là các mặt tràn.

Việc kiểm soát kích thước cắt có thể được thực hiện bằng cách thay đổi áp suất cấp liệu vào lốc xoáy. Các thử nghiệm thí điểm thường sử dụng hai van để điều chỉnh sự phân chia dòng chảy giữa các đầu ra cho đến khi đạt được giá trị d50 mong muốn.; một khi điều này đã được xác định, một lỗ có thể thay thế các van này trong hoạt động thường lệ.

Thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong chế biến khoáng sản để phân loại các hạt để tuần hoàn trong mạch nghiền, phân biệt giữa khoáng sản kinh tế và gangue, tách dầu khỏi nước trong CÔNG NGHIỆP LỌC VÀ DẦU NGOÀI BỜ và loại bỏ cát/bùn khỏi nguồn cung cấp nước tưới hoặc nước uống, trong số nhiều công dụng khác. Hơn nữa, thiết bị này cũng có thể được sử dụng làm giàu tăng dần nhằm giảm tải cho thiết bị phân tách đắt tiền hơn đồng thời cải thiện tính kinh tế vận hành tổng thể.