Гидроциклон

Гидроциклон

Гидоциклон  аппарат для разделения в водной среде при помощи центробежных сил  зерен минералов и других частиц, отличающихся по плотности. Гидроциклоны широко применяют в различных отраслях промышленности для процессов сгущения, осветления, промывки твердой фазы, классификации суспензий и обогащения природных ископаемых. К достоинствам гидроциклонов можно отнести высокую объемную производительность, и предельно простую конструкцию. Типы гидроциклонов ГЦ, ГЦП, ГЦК, ГЦЧ и ГЦР в зависимости от материала футеровки. 
Гидроциклон аппарат, применяемый для обесшламливания, сгущения шламов и продуктов флотации, осветления оборотных вод, классификация рудной пульпы и для обогащения тонких фракций угля и руд в водной среде и в тяжелых суспензиях. Гидроциклон состоит из цилиндрической части с патрубком для тангенциального ввода пульпы под давлением 0,5—3 кгс/см2 и конической части с углом конусности 10—60°. Гидроциклон для классификации и сгущения имеет угол наклона образующей конической части 10—20°, а для обогащения в водной среде — 90—120° и в тяжелых суспензиях.— 30—45°. 
  Гидроциклон принцип действия.

У конической части гидроциклона предусмотрена  песковая насадка, через которую разгружается нижний продукт разделения. Питающий патрубок гидроциклона расположен таким образом, что пульпа вводится  по касательной и вращается в нём с образованием внешних и внутренних потоков. Твёрдые частицы подвергаются воздействию центробежной силы и отбрасываются к периферии. Чем больше масса зерна, тем дальше оно будет отброшено. Зёрна, имеющие большую массу, чем граничные зёрна, по которым производится разделение, остаются во внешнем потоке и, перемещаясь к вершине конуса гидроциклона, разгружаются через песковую насадку. Зёрна с меньшей массой попадают во внутренний. поток и выносятся через сливное отверстие гидроциклона. Для того чтобы уменьшить износ металлических частей гидроциклона, внутреннюю поверхность  футеруют полиуретаном, литой резиной или камнем. Для увеличения производительности гидроциклоны могут компоноваться в батареи из четырех, шести, восьми и более штук. Батарея гидроциклонов имеет общую систему распределения исходного питания, а также устройства для сбора и разгрузки продуктов классификации.

В процессах  эксплуатации промышленного оборудования образуются сточные воды, которые требуют специальной очистки перед сбросом в канализационные системы или возвратом на оборотное использование. Процесс осаждения взвешенных веществ из сточных вод осуществляют воздействием на них центробежных и центростремительных сил в низконапорных - открытых и напорных гидроциклонах. Вращательное движение жидкости в гидроциклоне, приводящее к сепарации частиц, обеспечивается тангенциальным подводом воды к цилиндрическому корпусу. Вращение потока способствует агломерации частиц и увеличению их гидравлической крупности.      

 Открытые гидроциклоны применяют для выделения из сточных вод тяжелых примесей, характеризуемых гидравлической крупностью 20 мм/с и более. Часто их используют в качестве первой ступени в комплексе с другими аппаратами для механической очистки сточных вод. Значительным преимуществом открытых гидроциклонов является большая удельная производительность [2-20 м³/(м² · ч)] при небольших потерях напора (не более 0,5 м). Число впускных патрубков в гидроциклоне для более равномерного распределения потока должно быть не менее двух. Скорость впуска воды равна 0,1-0,5 м/с.      

 Разработаны следующие конструкции  открытых гидроциклонов: без внутренних  устройств, с диафрагмой, с диафрагмой  и цилиндрической перегородкой  и многоярусные. Для всех типов открытых гидроциклонов удельную гидравлическую нагрузку определяют по формуле:

(1)

где k - коэффициент; для гидроциклона без внутренних устройств k=0,61; для  гидроциклона с диафрагмой k=1,98; для гидроциклона с диафрагмой и цилиндрической перегородкой k=1,98.      

 Многоярусные гидроциклоны используют для интенсификации процесса очистки сточных вод. В них рабочий объем разделен на отдельные ярусы свободно вставляемыми коническими диафрагмами. Вследствие этого высота слоя отстаивания уменьшается. Вращательное движение позволяет полнее использовать объем яруса и способствует агломерации взвешенных частиц. Каждый ярус гидроциклона работает самостоятельно.       

 На практике используются гидроциклоны с наклонными патрубками для отвода очищенной воды и гидроциклон с периферийным отбором осветленной воды (рис. 6.30). В первом из них впуск загрязненной воды осуществляется тангенциально через общие для всех ярусов щели, расположенные через 120°. Распределение воды по высоте происходит в аванкамерах с распределительными лопатками. Рабочий поток движется в ярусе по сходящейся спирали и выходит в центральную часть. Осадок сползает в ярусе и через шламовыводящую щель попадает в коническую часть аппарата, откуда удаляется под действием гидростатического напора. Гидроциклон имеет устройство для удаления всплывающих примесей.