Hydrocycloon is een apparaat dat mest scheidt met behulp van middelpuntvliedende kracht. In de beginperiode werd het niet algemeen toegepast vanwege de snelle slijtage, de korte levensduur van de apparatuur en de uitdagende controle van procesparameters. Met de introductie van slijtvaste rubberen voeringen in hydrocyclonen nam hun levensduur echter aanzienlijk toe, waardoor ze een brede acceptatie en gebruik op de markt kregen.

In dit artikel geven we een gedetailleerd overzicht van slijtvaste hydrocyclonen, waarbij we hun structuur, werkingsprincipes, specifieke functies, toepassingen, veelvoorkomende problemen en overwegingen behandelen.

I. Structuur en werkingsprincipes van hydrocyclonen:

Zoals weergegeven in het diagram bestaat een hydrocycloon uit een hol cilindrisch bovenste deel en een conisch onderste deel, die de kamer vormen. Het bovenste gedeelte is voorzien van een toevoerinrichting, de bovenkant heeft een overloopinrichting en de onderkant is voorzien van een zanduitlaat. Deze componenten worden verbonden met behulp van flenzen en schroeven. De inlaatleiding, de zanduitlaat en de binnenkant van de kamer zijn onderhevig aan slijtage. Om dit aan te pakken, worden op deze kwetsbare plekken slijtvaste rubberen voeringen toegevoegd, meestal gemaakt van rubber.

Het werkingsprincipe van een hydrocycloon houdt in dat de slurry onder druk wordt gezet (0,5-2,5 kg/cm²) en deze in de kamer wordt gebracht met een snelheid van ongeveer 5-12 meter/seconde. Wanneer de slurry, die gesuspendeerde vaste deeltjes bevat, tangentiaal de kamer binnenkomt, dwingt de snelle rotatie van de slurry deze om de cirkelvormige structuur van de kamer te volgen. Deze rotatie genereert middelpuntvliedende kracht, waardoor deeltjes met grotere afmetingen de waterweerstand beter kunnen overwinnen vanwege hun grotere traagheid. Bijgevolg vormen deeltjes van verschillende afmetingen en water tijdens continue rotatie lagen als gevolg van hun variërende centrifugale krachten en zwaartekracht, waardoor de scheiding van slurrycomponenten wordt bereikt.

II. Functies en toepassingen van hydrocyclonen:

1. Deeltjesscheidingsoperaties:
   • Deeltjesclassificatie: Scheidt deeltjes met vergelijkbare dichtheden op basis van grootte, verdeelt ze in grove en fijne deeltjes of verwijdert een van beide categorieën uit het product. Vaak worden meerdere hydrocyclonen gebruikt om de nauwkeurigheid te verbeteren.
   • Deeltjessortering: Scheidt deeltjes op basis van hun dichtheid, met behulp van zwaar-medium of water-medium hydrocyclonen.
   
   Een installatie met een slurry die een vaste stofgehalte van 160-200 g/l bevat, waarbij deeltjes van +100 mesh 53% vormen en deeltjes van -200 mesh 37,4%, maken gebruik van hydrocyclonen. Na verwerking bevat het overloopproduct deeltjes van 96% -100 mesh, terwijl de onderstroom meer dan 85% +100 mesh deeltjes bevat.
   
   
2. Concentratieoperaties:
   Hydrocyclonen concentreren materialen door ontwatering, waardoor pre-concentratie mogelijk wordt en de belasting van de daaropvolgende apparatuur wordt verminderd. Concentratiesnelheden van meer dan 50% in de onderstroom en meer dan 70% in de productieopbrengst kunnen worden bereikt. Hydrocyclonen werken vaak in combinatie met vacuümfilters, zeefmachines, ontwateringsmachines en verdikkingsmiddelen, en vervangen grote, kostbare zwaartekrachtsedimentatie-apparaten.
   
   Bij de verwerking van residuen in een mijn concentreert een systeem dat hydrocyclonen, verdikkingsmiddelen en ontwateringsschermen omvat bijvoorbeeld de slurry tot een watergehalte van minder dan 15%.
   
   
3. Verduidelijkingsoperaties:
   Hydrocyclonen verwijderen gedispergeerde fasematerialen uit vloeistoffen, waardoor schone vloeistoffen worden gegarandeerd. Een juiste aanpassing van structurele parameters, zoals diameter en kegelhoek, afhankelijk van de grootte en het dichtheidsverschil van het gedispergeerde fasemateriaal, is van cruciaal belang voor een effectieve opheldering. Filteren vóór de hydrocycloon kan verstopping verminderen.
   
   In een chemische fabriek die een slurry met CaCO3 en stofdeeltjes filtert, verwijderen hydrocyclonen efficiënt deeltjes onder de 15 μm, waardoor een scheidingssnelheid van 70%-85% wordt bereikt.
   
   Hydrocyclonen worden steeds diverser qua structuur en toepassing. Ze kunnen in serie worden gebruikt voor een fijnere productscheiding, parallel voor een hogere opbrengst, of in combinaties om traditionele ontwateringsprocessen te optimaliseren. Ze vinden toepassingen in de mijnbouw, papierproductie, bouw, chemie en andere gebieden.

III. Factoren die de efficiëntie van de hydrocycloon beïnvloeden:

1. Diameter: Grotere hydrocyclonen hebben over het algemeen een hoger rendement.
2. Kegelhoek: Een grotere kegelhoek verhoogt de stromingsweerstand, wat leidt tot een lager rendement.
3. Diameter inlaatpijp: Grotere inlaatleidingen verhogen de efficiëntie.
4. Diameter overlooppijp: Bij een constante kamerdruk verhogen grotere overloopleidingen de efficiëntie.
5. Vorm en grootte van de inlaat: De vorm en grootte van de inlaat beïnvloeden de efficiëntie van de hydrocycloon.
6. Diameter onderstroomuitlaat: Grotere verkooppunten produceren een fijnere classificatie; ze verbeteren ook de efficiëntie.
7. Interne muurruwheid: Terwijl de ruwheid van de binnenwand een minimale invloed heeft op de efficiëntie, verbetert het gebruik van de slijtvaste rubberen voeringen van DEF Rubber de efficiëntie.
8. Viscositeit van drijfmest: De viscositeit van de inlaatslurry beïnvloedt de efficiëntie van de hydrocycloon.
9. Verhouding van de diameter van de onderstroomuitlaat tot de diameter van de overstroomuitlaat (kegelverhouding): Hogere kegelverhoudingen leiden tot een fijnere classificatie, maar de efficiëntie neemt af.

Een hoog rendement is echter niet het enige criterium bij het selecteren van hydrocyclonen. Gebruikers moeten rekening houden met zowel hun productie-eisen als de gewenste scheidingsresultaten.

IV: Veelvoorkomende problemen met hydrocyclonen en suggesties voor verbetering:

1. Het elimineren en verbeteren van de kortsluitstroom in hydrocyclonen:
   Om de kortsluitstroming onder controle te houden, zijn aanpassingen aan de overloopleidingstructuur van cruciaal belang. Benaderingen omvatten het creëren van een cirkelvormige kortsluitstroomuitlaat tussen het bovendeksel en de overlooppijp en het toevoegen van ronde tanden aan de buitenwand van de overlooppijp. Praktische toepassingen hebben aangetoond dat het implementeren van deze veranderingen de classificatie-efficiëntie met 8% kan verbeteren en de scheidingsprecisie 1,8 keer kan verhogen.
   
   
2. Het elimineren en verbeteren van luchtkolommen in hydrocyclonen:
   Luchtkolommen hebben een negatieve invloed op het scheidingsproces. Massieve staven die de vorige luchtkolomruimte in beslag nemen, kunnen luchtkolommen effectief elimineren. Uit praktijktesten blijkt dat het gebruik van massieve staven de interne verliezen met gemiddeld 51,5% vermindert. Door het toevoegen van centrale massieve staven wordt het overstroomvolume van de hydrocycloon echter verminderd.
   
   
3. Verbetering van de stromingsstructuur bij de hydrocyclooninlaat:
   De stromingsstructuur bij de inlaat van de hydrocycloon, veroorzaakt door omleiding en expansie, leidt tot energieverliezen en turbulentie. Hydrocyclonen met gebogen inlaatstructuren verzachten deze problemen effectief, waardoor de scheidingsefficiëntie aanzienlijk wordt verbeterd.

Concluderend biedt dit uitgebreide overzicht inzicht in slijtvaste hydrocyclonen, van hun constructie en operationele principes tot hun diverse toepassingen en strategieën voor efficiëntieverbetering. Voor verdere vragen over hydrocyclonen en rubbervoeringoplossingen kunt u gerust contact opnemen met DEF Rubber.