Descriptio
HydrocyclonesForma coni-cylindrica sunt, cum aditu tangentiali in sectionem cylindricam et exitu in utroque axe. Exitus in sectione cylindrica "vortex finder" appellatur et in cyclonem extenditur ad fluxum brevis circuitus directe ab introitu reducendum. In extremo conico est secundus exitus, "spigot" (acus). Ad separationem magnitudinis, ambo exitus plerumque in atmosphaeram patent. Hydrocyclones plerumque verticaliter operantur cum "spigot" in extremo inferiore, ergo productum crassum "subflow" (infrafluxus) et productum subtile appellatur, relicto "vortex finder" (superflux). Figura 1 schematice fluxum principalem et proprietates designandi typici ostendit.hydrocyclonumDuo vortices, ostium tangentiale et exitus axiales. Excepto regione immediata ostii tangentialis, motus fluidi intra cyclonem symmetriam radialem habet. Si unus vel ambo exitus atmosphaerae aperti sunt, zona pressionis humilis nucleum gasis secundum axem verticalem, intra vorticem interiorem, efficit.
Figura 1. Proprietates principales hydrocycloni.
Principium operationis simplex est: fluidum, particulas suspensas portans, cyclonem tangentialiter intrat, deorsum spiraliter volvitur et campum centrifugum in libero fluxu vorticali producit. Particulae maiores per fluidum ad exteriorem partem cycloni motu spirali moventur, et per ostium cum fractione liquidi exeunt. Propter aream limitatam ostii, vortex interior, in eadem directione ac vortex exterior rotans sed sursum fluens, constituitur et cyclonem per detectorem vorticalem relinquit, maximam partem liquidi et particulas subtiliores secum portans. Si capacitas ostii exceditur, nucleus aereus clauditur et emissio ostii a nebula formae umbrellae ad "funem" mutatur et amissio materiae crassae ad redundantiam.
Diameter sectionis cylindricae est variabilis principalis quae magnitudinem particularum separabilium afficit, quamquam diametri exitus separatim mutari possunt ad separationem effectam mutandam. Dum primi operarii cum cyclonibus tam parvis quam diametro 5 mm experimenta fecerunt, diametri hydrocyclonum commercialium nunc a 10 mm ad 2.5 m variant, cum magnitudinibus separationis pro particularibus densitatis 2700 kg m−3 inter 1.5–300 μm, quae cum densitate particularum crescente decrescunt. Pressio operativa diminuta a 10 bar pro diametris parvis ad 0.5 bar pro unitatibus magnis variat. Ad capacitatem augendam, plures diametri parvi...hydrocyclonesex una linea alimentaria multipliciter distribui potest.
Quamquam principium operationis simplex est, multae partes operationis eorum adhuc parum intelleguntur, et selectio et praedictio hydrocyclonum ad operationem industrialem plerumque empiricae sunt.
Classificatio
Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., in libro "Wills' Mineral Processing Technology" (Editione Octava), 2016.
9.4.3 Hydrocyclones Contra Cribra
Hydrocyclones classificationem dominari coeperunt cum de magnitudinibus particularum minutissimarum in circuitibus molendi clausis (<200 µm) agitur. Attamen, progressiones recentes in technologia cribrorum (Caput 8) renovaverunt studium in usu cribrorum in circuitibus molendi. Cribra secundum magnitudinem separant nec directe afficiuntur a dispersione densitatis in mineralibus infundendis. Hoc potest esse commodum. Cribra etiam fractionem bypass non habent, et ut Exemplum 9.2 demonstravit, bypass satis magnus esse potest (plus quam 30% in hoc casu). Figura 9.8 exemplum differentiae in curva partitionis pro cyclonibus et cribris ostendit. Data sunt ex concentratore El Brocal in Peru cum aestimationibus ante et postquam hydrocyclones cum Derrick Stack Sizer® (vide Caput 8) in circuitu molendi substituti sunt (Dündar et al., 2014). Congruenter cum expectatione, comparatum cum cyclone, cribrum separationem acutiorem (declivitas curvae altior est) et bypass parvum habebat. Augmentum capacitatis circuitus molendi relatum est propter maiores rationes fractionis post cribrum implementatum. Hoc attributum est eliminationi deviationis, quae quantitatem materiae tenuis ad molas remissae minuit, quae impetus particulae inter particulas mitigare solet.
Figura 9.8. Curvae partitionis pro cyclonibus et cribris in circuitu molendi apud concentratorem El Brocal.
(Apta ex Dündar et al. (2014))
Commutatio autem non est una via: exemplum recens est transitus a cribro ad cyclonem, ut commodum reductionis magnitudinis additae mineralium densiorum capiatur (Sasseville, 2015).
Processus et designatio metallurgica
Eoin H. Macdonald, in *Enchiridion Explorationis et Aestimationis Auri*, 2007.
Hydrocyclones
Hydrocyclones praeferuntur ad magnitudinem vel deglutinationem magnarum voluminum pulpae vili pretio, quia spatium in pavimento vel altitudine minimam occupant. Maxime operantur cum aequabili fluxu et densitate pulpae immittuntur, et singillatim vel in coacervis adhibentur ad capacitates totales desideratas in divisionibus requisitis obtinendas. Facultates magnitudinis nituntur viribus centrifugis generatis a magnis velocitatibus fluxus tangentialis per unitatem. Vortex primarius, a pulpa adveniente formatus, spiraliter deorsum circa parietem coni interiorem agit. Solida extrorsum a vi centrifuga iaciuntur, ita ut, dum pulpa deorsum movetur, densitas eius augeatur. Partes verticales velocitatis deorsum prope parietes coni et sursum prope axem agunt. Fractio pulpae minus densa, centrifuge separata, sursum per detectorem vorticis impellitur ut per foramen in extremo superiore coni transeat. Zona intermedia vel involucrum inter duos fluxus velocitatem verticalem nullam habet et solida crassiora deorsum moventur a solidis subtilioribus sursum moventur. Maxima pars fluxus sursum transit intra vorticem interiorem minorem, et vires centrifugae maiores particulas subtiliores extrorsum proiciunt, ita separationem efficaciorem in granis subtilioribus praebentes. Hae particulae ad vorticem exteriorem redeunt et iterum ad alimentationem machinae referuntur.
Geometria et condiciones operationis intra exemplar fluxus spiralis typicihydrocyclonumin Figura 8.13 describuntur. Variabiles operationales sunt densitas pulpae, fluxus alimentationis, proprietates solidorum, pressio ingressus alimentationis et diminutio pressionis per cyclonem. Variabiles cyclonis sunt area ingressus alimentationis, diameter et longitudo detectoris vorticis, et diameter emissionis spigoti. Valor coefficientis resistentiae etiam a forma afficitur; quo magis particula a sphaericitate variat, eo minor est factor formae et eo maior resistentia sedimentationis. Zona tensionis criticae ad aliquas particulas auri usque ad 200 mm magnitudine extendere potest, et diligens monitoratio processus classificationis ergo necessaria est ad excessivam recirculationem et accumulationem resultantem limi reducendam. Historice, cum parva attentio recuperationi 150 dabatur...μIn granis auri, translatio auri in fractionibus muci magna ex parte causam fuisse videtur pro iacturis auri, quae in multis operationibus auri placer usque ad 40-60% pervenerunt.
8.13. Geometria normalis et condiciones operationis hydrocycloni.
Figura 8.14 (Tabula Selectionis Warman) est selectio praeliminaris cyclonum ad separandum variis magnitudinibus D50 a 9–18 micronibus usque ad 33–76 micronibus. Haec tabula, sicut aliae tales tabulae effectus cycloni, fundatur in alimentatione diligenter moderata generis specifici. Supponit contentum solidorum 2700 kg/m3 in aqua ut primam ducem ad selectionem. Cyclones maioris diametri adhibentur ad separationes crassas producendas, sed volumina magna alimentationis requirunt ad functionem propriam. Separationes subtiles magnis voluminibus alimentationis requirunt greges cyclonum parvi diametri paralleliter operantium. Parametri designandi finales pro magnitudine proxima experimentaliter determinandi sunt, et interest cyclonem circa medium ambitus eligere ut quaevis adaptationes minores quae requirantur fieri possint initio operationum.
8.14. Tabula selectionis praeliminaris Warman.
Cyclo CBC (lectum circulans) dicitur materias auri alluvialis usque ad diametrum 5 mm classificare et constanter altum fluxum a subterraneo obtinere. Separatio fit circiter ad...D50/150 micron secundum silicam densitatis 2.65. Cyclonus CBC subfluxus separationi per machinam aptissimus esse dicitur propter curvam distributionis magnitudinis relative lenem et remotionem fere completam particularum residuarum tenuium. Quamquam autem hoc systema concentratum primarium altae qualitatis mineralium gravium aequantium uno transitu ex materia magnitudinis relative longae (e.g. arenis mineralibus) producere dicitur, nullae tales figurae effectuum pro materia alluviali aurum tenue et squamosum continente praesto sunt. Tabula 8.5 data technica pro AKW dat.hydrocyclonespro punctis liminis inter 30 et 100 microna.
Tabula 8.5. Data technica hydrocyclonum AKW
| Typus (KRS) | Diameter (mm) | Pressio diminuta | Capacitas | Punctum sectionis (micra) | |
|---|---|---|---|---|---|
| Lutum (m3/h) | Solida (t/h max.). | ||||
| 2118 | centum | 1–2.5 | 9.27 | 5 | XXX–L |
| 2515 | 125 | 1–2.5 | XI–XXX | 6 | XXV–XLV |
| 4118 | ducenti | 0.7–2.0 | XVIII–LX | 15 | 40–60 |
| (RWN)6118 | trecenti | 0.5–1.5 | 40–140 | 40 | 50–100 |
Progressus in technologiarum comminutionis et classificationis ferri
A. Jankovic, in *Ferrum*, 2015.
8.3.3.1 Separatores hydrocyclonorum
Hydrocyclon, etiam cyclo appellatus, est instrumentum classificatorium quod vi centrifuga utitur ad accelerandam celeritatem sedimentationis particularum pulveris et separandas particulas secundum magnitudinem, formam et gravitatem specificam. Late in industria mineralium adhibetur, praecipue ut classificator in tractatione mineralium, qui efficax ad separationes subtilissimas se praebuit. Late in operationibus triturae circuitus clausi adhibetur, sed multos alios usus invenit, ut deliming, degritting, et crassescing.
Hydrocyclon typicum (Figura 8.12a) constat ex vase conico, ad apicem aperto, sive ad fundum inferiorem, sectioni cylindricae coniuncto, quae ostium tangentiale alimentationis habet. Summum sectionis cylindricae clauditur lamina per quam tubus superfluens axialiter positus transit. Tubus in corpus cycloni extenditur per sectionem brevem et amovibilem, quae "vorticis finder" appellatur, quae impedit ne alimentationis directe in superfluum circuitus brevis fiat. Alimentatio sub pressione per ostium tangentialem introducitur, quae motum vorticalem pulpae impertit. Hoc vorticem in cyclone generat, cum zona pressionis humilis secundum axem verticalem, ut in Figura 8.12b demonstratur. Nucleus aereus secundum axem se explicat, plerumque cum atmosphaera per ostium apicis coniunctus, sed partim creatus ab aere dissoluto e solutione in zona pressionis humilis exeunte. Vis centrifuga accelerat celeritatem sedimentationis particularum, ita particulas secundum magnitudinem, formam et gravitatem specificam separans. Particulae celerius sedantes ad parietem cyclonis, ubi velocitas minima est, moventur et ad aperturam apicis (subfluxum) migrant. Ob vim trahendi, particulae tardius sedantes versus zonam pressionis humilis secundum axem moventur et per vorticum detectorem sursum ad superfluum feruntur.
Figura 8.12. Hydrocyclon (https://www.aeroprobe.com/applications/examples/australian-mining-industry-uses-aeroprobe-equipment-to-study-hydro-cyclone) et accumulator hydrocycloni. Libellus generalis hydrocycloni Cavex, https://www.weirminerals.com/products_services/cavex.aspx.
Hydrocyclones fere ubique in circuitibus molendis adhibentur propter capacitatem magnam et efficaciam relativam. Etiam per latissimam magnitudinum particularum seriem (plerumque 5–500 μm) classificare possunt, minoribus unitatibus diametri ad classificationem subtiliorem adhibendis. Attamen, applicatio cyclonis in circuitibus molendis magnetiti operationem inefficacem efficere potest propter differentiam densitatis inter magnetitidem et mineralia superflua (silicem). Magnetitis densitatem specificam circiter 5.15 habet, dum silica densitatem specificam circiter 2.7 habet. In...hydrocyclones, mineralia densa ad magnitudinem incisam subtiliorem separantur quam mineralia leviora. Ergo, magnetita liberata in subfluxu cyclonis concentratur, cum consequenti nimia tritura magnetitae. Napier-Munn et al. (2005) notaverunt relationem inter magnitudinem incisam correctam (d50c) et densitas particularum expressionem formae sequentis sequitur, pro condicionibus fluxus aliisque factoribus pendente:
ubiρs est densitas solidorum,ρl est densitas liquidi, etnest inter 0.5 et 1.0. Hoc significat effectum densitatis mineralium in effectum cyclonis satis magnum esse posse. Exempli gratia, sidSi 50c magnetitae est 25 μm, tumdGranulatio particularum silicae 50c erit 40–65 μm. Figura 8.13 curvas efficientiae classificationis cyclonicarum pro magnetite (Fe3O4) et silica (SiO2) ostendit, ex inspectione circuitus molendi magnetiti molae globulorum industrialis obtentae. Separatio magnitudinis pro silica multo crassiore est, cum...d50c pro Fe3O4 est 29 μm, cum pro SiO2 sit 68 μm. Ob hoc phaenomenon, molae magnetiti in circuitibus clausis cum hydrocyclonibus minus efficaces sunt et capacitatem inferiorem habent comparatae cum aliis circuitibus molendi metallorum basium.
Figura 8.13. Efficacia cyclonis pro magnetite Fe3O4 et silice SiO2—inspectio industrialis.
Technologia Processus Altae Pressionis: Fundamenta et Applicationes
MJ Cocero, doctor in bibliotheca chemiae industrialis, anno MMI
Instrumenta separationis solidorum
- •
-
Hydrocyclonum
Hoc unum ex simplicissimis generibus separatorum solidorum est. Instrumentum separationis magnae efficaciae est et ad solida efficaciter removenda sub temperaturis et pressionibus altis adhiberi potest. Oeconomicum est quia nullas partes mobiles habet et parvam curam requirit.
Efficacia separationis solidorum magnam functionem magnitudinis particularum et temperaturae pendet. Efficaciae separationis grossae prope 80% pro silica et temperaturis supra 300°C attingi possunt, dum in eodem ambitu temperaturae, efficaciae separationis grossae pro particulis zirconis densioribus maiores quam 99% sunt [29].
Praecipuum impedimentum operationis hydrocycloni est proclivitas quorundam salium ad parietes cycloni adhaerere.
- •
-
Microfiltratio transversalis
Filtra fluxus transversalis se gerunt modo simili ei qui in filtratione fluxus transversalis sub condicionibus ambientibus normaliter observatur: auctae velocitates scissionis et viscositas fluidi imminuta numerum filtratorum auctum efficiunt. Microfiltratio transversalis ad separationem salium praecipitatorum ut solidorum adhibita est, efficientiam separationis particularum typice excedentem 99.9%. Goemans.et alii.[30] separationem nitratis natrii ex aqua supercritica investigaverunt. Sub condicionibus studii, nitras natrii ut sal liquefactum aderat et per filtrum transire potuit. Efficaciae separationis cum temperatura variabant obtentae sunt, cum solubilitas cum temperatura crescit decrescat, inter 40% et 85% variante, pro 400°C et 470°C respective. Hi investigatores mechanismum separationis explicaverunt ut consequentiam distinctae permeabilitatis medii filtrantis erga solutionem supercriticam, contra salem liquefactum, secundum viscositates earum clare distinctas. Ergo, fieri posset non solum ut sales praecipitati tantum ut solida filtrarentur, sed etiam ut sales puncti liquefactionis humilis, qui in statu liquefacto sunt, filtrarentur.
Difficultates operationis maxime ob corrosionem filtri a salium ortae sunt.
Charta: Recyclatio et Materiae Recyclatae
MR Doshi, JM Dyer, in Modulo Referentiali in Scientia Materialium et Ingeniaria Materialium, 2016.
3.3 Purgatio
Purgatores velhydrocyclonesSordes e pulpa removent secundum differentiam densitatis inter sordes et aquam. Hae machinae constant ex vase pressorio conico vel cylindrico-conico in quod pulpa tangentialiter ad extremum diametri maioris immittitur (Figura 6). Dum per purgatorium transit, pulpa fluxum vorticalem evolvit, similem illi cycloni. Fluxus circa axem centralem rotatur dum ab introitu et versus apicem, vel aperturam fluxus inferioris, secundum interiorem parietem purgatorii transit. Velocitas fluxus rotationis acceleratur dum diameter coni decrescit. Prope extremum apicis, apertura diametri parvi emissionem maximae partis fluxus impedit, qui potius in vortice interno in nucleo purgatorii rotatur. Fluxus ad nucleum internum ab apertura apicis fluit donec per detectorem vorticalem, ad extremum diametri maioris in centro purgatorii situm, emittit. Materia densitatis maioris, ad parietem purgatorii propter vim centrifugam concentrata, ad apicem coni emittitur (Bliss, 1994, 1997).
Figura 6. Partes hydrocycloni, principales formae fluxus et inclinationes separationis.
Purgatoria in densitatem altam, mediam, vel humilem distinguuntur, secundum densitatem et magnitudinem sordium removendarum. Purgatorium densitatis altae, cuius diametro a 15 ad 50 cm (6-20 in) variat, ad removendum metallum erraticum, fibulas chartaceas, et clavos adhibetur, et plerumque statim post trituratorem ponitur. Cum diameter purgatorii decrescit, eius efficacia in removendis sordibus parvis magnitudinis augetur. Ob causas practicas et oeconomicas, cyclo 75 mm (3 in) diametro plerumque minimus purgatorium est in industria chartacea adhibitus.
Purgatoria inversa et purgatoria perfluxus destinantur ad sordes densitatis humilis, ut ceram, polystyrenum, et materias viscosas, removendas. Purgatoria inversa sic nominantur quia fluxus acceptorum in apice purgatorii colligitur, dum reiecta in superfluvio exeunt. In purgatorio perfluxus, acceptora et reiecta in eodem extremo purgatorii exeunt, acceptoribus prope parietem purgatorii a reiectis tubo centrali prope nucleum purgatorii separatis, ut in Figura 7 demonstratur.
Figura 7. Schemata purgatoris perfluxus.
Centrifugae continuae, quae annis 1920 et 1930 ad arenam e pulpa removendam adhibitae sunt, post evolutionem hydrocyclonum intermissae sunt. Gyroclean, apud Centrum Technologiae Papyri, Gratianopoli, in Gallia elaboratum, constat ex cylindro qui 1200–1500 rpm rotatur (Bliss, 1997; Julien Saint Amand, 1998, 2002). Coniunctio temporis residentiae relative longi et vis centrifugae altae permittit contaminantibus densitatis humilis tempus sufficiens ad migrandum ad centrum purgatoris, ubi per vorticem centralem eiciuntur.
MT Thew, in Encyclopaedia Scientiae Separationis, 2000.
Synopsis
Quamquam solidum-liquidumhydrocyclonumQuamquam per maximam partem saeculi XX stabilita est, separatio liquidorum inter liquidos non ante annos 1980 satis bona effecta est. Industria petrolei maritima apparatu compacto, robusto et fidissimo ad oleum contaminans subtiliter divisum ex aqua removendum opus erat. Haec necessitas hydrocycloni genere multo diverso, qui scilicet nullas partes mobiles habebat, satisfacta est.
Postquam haec necessitas plenius explicata est et cum separatione cyclonica solido-liquida in processu mineralium comparata est, commoda quae hydrocyclon prae generibus apparatuum antea ad officio implendo institutis contulit exponuntur.
Criteria aestimationis perfunctionis separationis enumerantur antequam perfunctio secundum constitutionem materiae, potestatem operatoris, et energiam requisitam, id est productum pressionis diminutae et fluxus, disseritur.
Ambitus productionis petrolei quasdam restrictiones materiis imponit, inter quas etiam erosionis particularum problema est. Materiae typicae adhibitae memorantur. Data de sumptibus relativis pro generibus officinarum separationis olei, tam capitalibus quam recurrentibus, delineantur, quamquam fontes rari sunt. Denique, nonnulla indicia ad ulteriorem progressionem describuntur, cum industria olei ad apparatum in fundo maris vel etiam in fundo putei positum spectat.
Exemplificatio, Moderatio, et Aequilibratio Massae
Barry A. Wills, James A. Finch FRSC, FCIM, P.Eng., in libro "Wills' Mineral Processing Technology" (Editione Octava), 2016.
3.7.1 Usus Magnitudinis Particularum
Multae unitates, ut putahydrocycloneset separatores gravitatis, gradum separationis magnitudinis producunt et data magnitudinis particularum ad aequandam massam adhiberi possunt (Exemplum 3.15).
Exemplum 3.15 est exemplum minimizationis inaequalitatis nodorum; praebet, exempli gratia, valorem initialem pro minimizatione quadratorum minimorum generalizatorum. Haec methodus graphica adhiberi potest quotiescumque "superflua" data componentium est; in Exemplo 3.9 adhiberi potuit.
Exemplum 3.15 cyclonem ut nodum adhibet. Secundus nodus est puteus: hoc exemplum est duorum inputuum (alimentatio recentis et effusio molendini globularis) et unius outputuum (alimentatio cyclonis). Hoc aliud aequilibrium massae dat (Exemplum 3.16).
In Capitulo nono ad hoc exemplum circuitus molendi revertimur, datis adaptatis utentes ad curvam partitionis cyclonis determinandam.
Tempus publicationis: VII Maii, MMXIX