Гідроциклон

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Принципова схема гідроциклонування: «1» — введення в апарат суспензії; «2» — вихід твердої фази; «3» — вихід проясненої рідини.

Гідроцикло́н (рос.гидроциклон, англ. hydrocyclon, hydraulic cyclone, нім. Hydrozyklon m, Wasserzyklon m) -

1) Апарат для розділення суспензій, емульсій, аерозолей у полі відцентрових сил.

2) Циліндроконічний апарат для розділення у відцентровому полі швидкостей у водному середовищі зерен мінералів, що відрізняються масою.

Загальний опис[ред. | ред. код]

Гідроциклон складається з короткої циліндричної (верхньої) частини з патрубком для тангенціального введення пульпи (по дотичній до поверхні циліндра) і конічної (нижньої) частини з отвором біля вершини конуса для розвантаження пісків (грубозернистої, згущеної або важкої фракції пульпи). Кут конусності для класифікації і згущення 10-20°, прояснення — 10-20°, збагачення у важких суспензіях — 30—45о, збагачення у воді — 90—120°. Верхня частина циліндра закривається кришкою, в центрі якої встановлено зливний патрубок, що слугує для розвантаження тонкозернистої, розрідженої пульпи.

Футерування гідроциклонів карбідом кремнію сприяє збільшенню їхнього терміну служби в 5 – 10 разів.

Різновиди циклонів[ред. | ред. код]

За призначенням розрізняють Г.:

  • класифікаційні — для розділення мінеральних зерен за їх крупністю, наприклад, на тонкозернистий та грубозернистий шлам;
  • згущувальні — для одержання осаду з підвищеною концентрацією твердих частинок і зливу;
  • збагачувальні  — для розділення мінеральної маси на продукти за густиною. Гідроциклон застосовують у вугільній, гірничій та інших галузях промисловості.

Вперше гідроциклони використані в 1939 на вуглезбагачувальній фабриці в Нідерландах, в Україні — на поч. 50-х рр.

В залежності від тиску на вході розрізняють:

  • напірні гідроциклони, надлишковий тиск — понад 100 кПа,
  • низьконапірні — менше 100 кПа і
  • вакуумні (сифонні) — тиск на вході менший від атмосферного.

В останніх початкове прискорення пульпи на вході до апарата досягається за рахунок розрідження, що створюється сифоном для примусового вивантаження зливного продукту. Вони встановлюються на всмоктувальній лінії помпа і попереджують потрапляння твердих абразивних частинок до його робочих органів.

Класифікаційні гідроциклони[ред. | ред. код]

Класифікаційний гідроциклон.jpg

Класифікаційний гідроциклон являє собою циліндроконічний апарат (рис.). Живлення під тиском подається у верхню частину циліндра за допомогою тангенціально розташованої живильної насадки 3. Злив вивантажується через зливний патрубок 4 у циліндричній частині 1 гідроциклона, а піски – через піскову насадку 5, розташовану в конічній частині 2.

У результаті тангенціального введення вихідної пульпи в гідроциклон вона набуває інтенсивного обертального руху з частотою, що досягає декількох тисяч обертів на хвилину. У таких умовах всередині гідроциклона виникає відцентрова сила, що значно переважає силу ваги. При вихровому русі пульпи в гідроциклоні утворюються два обертових потоки – зовнішній, що переміщається уздовж стінок конуса вниз до піскової насадки 5, і внутрішній циліндричний, спрямований угору уздовж осі до зливного патрубка 4. Поблизу геометричної осі апарата відцентрова сила стає настільки великою, що відбувається розрив суцільності потоку і утворення повітряного стовпа діаметром до 0,7 від діаметра зливного патрубка.

Швидкість руху частинки в гідроциклоні можна описати як векторну суму тангенціальної Vt , радіальної Vr і осьової Vx складових. Тангенціальна швидкість пульпи збільшується зі зменшенням відстані від осі, тому в гідроциклоні спостерігається різке зростання відцентрової сили від стінок до осі. Осьова швидкість частинки в зовнішньому потоці спрямована вниз, а у внутрішньому – вгору. Положення частинки по радіусу гідроциклона визначає, куди вона буде винесена вертикальним потоком – у злив чи у піски. Відносно рідкої фази пульпи частинки рухаються одночасно в осьовому і радіальному напрямках відповідно до діючих на них сил, головними з яких є відцентрова і сила опору середовища. Незважаючи на те, що рух пульпи в гідроциклоні носить турбулентний характер, обтікання більшості частинок має ламінарний характер, тому що відносні швидкості обтікання невеликі.

Використання у схемах збагачення корисних копалин[ред. | ред. код]

Гідроциклони застосовуються для операцій класифікації за крупністю і знешламлювання продуктів подрібнення та дрібного вугілля. Вони використовуються також для згущення пульпи і збагачення.

В промисловості використовуються гідроциклони діаметром від 250 до 1400 мм. На збагачувальних фабриках використовують головним чином циліндроконічні гідроциклони малих типорозмірів з кутом конусності 10о і великі типорозміри з кутом конусності 20о. Гідроциклони малих діаметрів працюють з відносно високим тиском, великих діаметрів – з низьким тиском. Гідроциклони застосовуються для класифікації за крупністю і знешламлювання дрібних і тонких продуктів. Вони використовуються також для згущення пульпи і збагачення.

Залежно від призначення гідроциклони мають різний кут при вершині конічної частини корпуса (кут конусності): згущувальні – 10º; класифікаційні – 20º; важкосередовищні – 40-60º; збагачувальні (короткоконусні) – понад 90º.

Див. також[ред. | ред. код]

Література[ред. | ред. код]

Посилання[ред. | ред. код]