Multiple roles of hydrocyclones and how to improve hydrocyclone performance

O beneficiamento de minerais é um processo importante para a extração de minerais úteis do minério bruto e sua separação dos condritos, a fim de melhorar a qualidade do mineral e atender aos requisitos de utilização industrial. No complexo processo de beneficiamento de minerais, o hidrociclone, como um tipo de equipamento de separação de alta eficiência, desempenha uma variedade de funções indispensáveis devido ao seu princípio de funcionamento e características estruturais únicas. Possui as vantagens de estrutura simples, tamanho compacto, grande capacidade de processamento e alta eficiência de separação, ocupando um lugar importante na moderna indústria de beneficiamento de minerais.

一.O princípio de funcionamento do hidrociclone

A estrutura principal de hidrociclone O cone cilíndrico é composto por tubo de alimentação, tubo de transbordamento, porta de afundamento de areia e outras partes. Quando a polpa, com uma certa pressão do tubo de alimentação ao longo da direção tangencial para o ciclone, será no cilindro para fazer um movimento rotativo de alta velocidade, formando o campo de fluxo espiral interno e externo. Sob o efeito combinado da força centrífuga, força centrípeta e gravidade do próprio fluido, as partículas na polpa são separadas de acordo com as diferenças no tamanho das partículas, densidade e outras propriedades. Partículas grossas e partículas com alta densidade são lançadas na parede e espiralam para baixo ao longo da parede devido à grande força centrífuga, e finalmente descarregadas da porta de afundamento de areia como produtos decantados de areia; enquanto partículas finas e partículas com baixa densidade se movem para cima junto com a hélice interna e descarregadas através do tubo de transbordamento como produtos de transbordamento.

A. O papel específico dos hidrociclones no processamento de minerais

1.Classificação

A classificação é uma parte fundamental do processo de processamento de minerais, cujo objetivo é separar partículas minerais de diferentes tamanhos de acordo com requisitos específicos para posterior processamento separado. Os hidrociclones são amplamente utilizados em operações de classificação para alcançar uma classificação eficiente de partículas minerais. Por exemplo, no circuito de moagem, os hidrociclones frequentemente formam um sistema de circuito fechado com moinhos de bolas e outros equipamentos de moagem. A lama descarregada do moinho de bolas entra no hidrociclone e, após a classificação, a lama de granulação grossa (sinker) retorna ao moinho de bolas para posterior moagem, enquanto a lama de granulação fina (overflow) entra na operação de triagem subsequente. Desta forma, pode controlar eficazmente a composição granulométrica dos produtos de moagem, evitar a ocorrência do fenômeno de esmagamento excessivo e melhorar a eficiência da moagem e a recuperação de minerais úteis. Comparado com equipamentos de classificação mecânica tradicionais, como classificadores em espiral, o hidrociclone tem vantagens significativas, como alta eficiência de classificação, alta precisão de classificação, grande capacidade de processamento e tamanho compacto. Em algumas plantas de processamento de minerais de grande porte, o uso da classificação por hidrociclone pode tornar o tamanho das partículas do produto de moagem mais uniforme, para que as operações subsequentes de flotação, reeleição e outras operações de classificação forneçam uma seleção mais adequada de materiais, de modo a melhorar os indicadores técnicos e econômicos de todo o processo de beneficiamento.

2. Deslamagem

Em muitos minérios, frequentemente há uma grande quantidade de minerais de argila e outras impurezas de lama de granulação fina. A presença dessas impurezas de lama terá um impacto negativo nas operações de separação subsequentes, como no processo de flotação, onde a lama fina será adsorvida na superfície dos minerais úteis, dificultando o papel efetivo do agente de retenção e dos minerais, reduzindo o teor e a recuperação dos concentrados de flotação; no processo de reeleição, a lama fina interferirá na estratificação mineral de acordo com a densidade, afetando o efeito da reeleição. Hidrociclones podem ser usados para remover as impurezas de lama fina do minério. Quando a lama entra no ciclone, a lama de granulação fina é mais fácil de ser descarregada com o transbordamento devido à sua pequena massa e força centrífuga relativamente fraca, enquanto os minerais de granulação grossa permanecem no sedimento, realizando assim a deslamagem da lama. No processamento de alguns minérios de metais não ferrosos ou minérios de metais raros contendo um grande número de minerais de argila, o uso de hidrociclone para pré-desmudar pode efetivamente melhorar as condições da operação de classificação e melhorar o índice de classificação. 3.Concentração

A concentração é uma operação importante para reduzir o teor de água da polpa e aumentar sua concentração, o que favorece o transporte, armazenamento e processamento subsequentes. Os hidrociclones também desempenham um papel importante nas operações de espessamento. Quando a polpa entra no ciclone, sob a ação da força centrífuga, a maior parte da água é descarregada com o transbordamento, enquanto as partículas sólidas são enriquecidas na porta de afundamento de areia do fundo, o que melhora significativamente a concentração da areia afundada. Comparado aos equipamentos de concentração tradicionais, como o espessador, o hidrociclone apresenta as vantagens de estrutura simples, tamanho compacto e alta velocidade de processamento. Em algumas das limitações de espaço da planta de processamento de minerais ou na necessidade de atingir rapidamente as ocasiões de concentração da polpa, o papel do hidrociclone de concentração é particularmente proeminente. Por exemplo, no processo de tratamento de rejeitos, por meio da hidrociclone para concentrar a lama de rejeitos, pode reduzir o volume de descarga de rejeitos, reduzir o custo do tratamento de rejeitos, mas também propício ao uso abrangente subsequente de rejeitos ou descarte de pilhas.

3. Função Auxiliar de Reeleição

A reeleição é um método de beneficiamento que separa os minerais com base em suas diferenças de densidade. O hidrociclone pode ser usado como equipamento auxiliar de reeleição para fortalecer ainda mais o efeito da reeleição. No processo de reeleição, o hidrociclone pode pré-classificar e concentrar a polpa de minério, de modo que o tamanho das partículas e a concentração da polpa de minério no equipamento de reeleição estejam mais alinhados com os requisitos de reeleição, melhorando assim a precisão e a eficiência da triagem. Por exemplo, ao lidar com minério de ouro aluvial, a polpa é primeiro classificada e concentrada pelo hidrociclone, e a polpa de granulação grossa e altamente concentrada é enviada para a máquina de gabarito e outros equipamentos de reeleição, o que pode efetivamente melhorar a taxa de recuperação de ouro. Além disso, o hidrociclone também pode ser usado em conjunto com outros equipamentos de reeleição, como mesas vibratórias, para reclassificar e resselecionar os produtos de reeleição, purificar ainda mais o concentrado e reduzir o teor de rejeitos.

4. Pré-tratamento antes da flotação

Antes da operação de flotação, o pré-tratamento adequado da polpa é essencial para melhorar o efeito da flotação. O hidrociclone pode ser usado para o pré-tratamento da polpa antes da flotação, por meio de classificação e deslamagem, etc., para melhorar as propriedades da polpa e criar condições favoráveis à flotação. Como mencionado acima, a deslamagem pode remover as impurezas finas da polpa e reduzir seus efeitos adversos na flotação; a classificação pode tornar o tamanho da polpa mais uniforme, o que é propício ao efeito total dos produtos químicos e minerais da flotação. Ao mesmo tempo, o hidrociclone também pode ajustar a concentração e a vazão da polpa, afetando as propriedades superficiais das partículas minerais e o estado da suspensão, para otimizar ainda mais o processo de flotação.

Graças ao seu princípio de funcionamento único e ao seu eficiente desempenho de separação, o hidrociclone desempenha diversas funções importantes no processamento de minerais, como classificação, deslamagem, concentração, auxiliar de reeleição e pré-tratamento antes da flotação. Ele pode não apenas aprimorar efetivamente os indicadores técnicos do processo de processamento de minerais, aumentar a taxa de recuperação de minerais úteis e o teor de concentrado, como também reduzir os custos de produção e a poluição ambiental. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de processamento de minerais e as crescentes exigências para a utilização integral dos recursos, espera-se que o hidrociclone desempenhe um papel mais importante no processamento de minerais, ampliando as perspectivas de aplicação na área, proporcionando um forte apoio ao desenvolvimento sustentável da indústria de mineração.

Fatores que afetam o desempenho do hidrociclone e medidas de otimização

1. Parâmetros estruturais

Diâmetro do ciclone: quanto maior o diâmetro, maior a capacidade de tratamento, mas o tamanho da separação também aumenta proporcionalmente. Na prática, o diâmetro apropriado do ciclone é escolhido de acordo com a capacidade de tratamento e o tamanho das partículas de separação necessárias. Para granulometria fina, geralmente é utilizado um ciclone de pequeno diâmetro; enquanto para granulometria grossa ou operações de desidratação em larga escala, pode ser utilizado um ciclone de maior diâmetro.

Ângulo do cone: o ângulo do cone afeta o tempo de residência e a distribuição da força centrífuga da polpa no ciclone. Um ângulo menor do cone é propício para granulometria fina, podendo melhorar a precisão da granulometria; um ângulo maior do cone é adequado para granulometria grossa e operações de desidratação, podendo aumentar a quantidade de areia descarregada.

Diâmetro do tubo de transbordamento e do afundador de areia: se o diâmetro do tubo de transbordamento aumentar, o tamanho das partículas de transbordamento se tornará mais espesso e a capacidade de processamento aumentará; se o diâmetro do afundador de areia aumentar, a quantidade de areia afundada aumentará, mas o teor de finos na areia afundada também poderá aumentar. Um ajuste razoável da proporção dos dois diâmetros pode otimizar o efeito de separação.

2. Parâmetros operacionais

Pressão de alimentação: A pressão de alimentação afeta diretamente a velocidade de rotação e a força centrífuga da polpa no ciclone. Pressão elevada, força centrífuga aumentada e separação de partículas finas, mas uma pressão muito alta, levará a um maior desgaste do equipamento, maior consumo de energia e pode fazer com que o transbordamento se torne mais grosso. De acordo com a situação real, deve-se escolher a pressão de alimentação apropriada, geralmente entre 0,1 e 0,3 MPa.

Concentração de minério: a concentração de minério tem um impacto maior no desempenho do hidrociclone. Concentrações muito altas aumentam a viscosidade da polpa e a interferência mútua entre as partículas se intensifica, o que reduz a eficiência da classificação e a precisão da separação; concentrações muito baixas reduzem a capacidade de processamento. Diferentes minerais e requisitos operacionais exigem diferentes concentrações de alimentação adequadas, geralmente entre 10% e 30%.

Fluxo de alimentação: um fluxo de alimentação estável é fundamental para garantir a operação normal do hidrociclone. A flutuação do fluxo levará a um campo de fluxo instável no ciclone, afetando o efeito de separação. Instale dispositivos de controle de fluxo para garantir que a vazão de alimentação seja estável dentro da faixa de projeto.

3. Medidas de otimização

Seleção e combinação de equipamentos: De acordo com a natureza dos minerais, a escala de processamento e os requisitos do processo, selecione razoavelmente o tipo e as especificações do hidrociclone e utilize múltiplos ciclones em série ou paralelo para atender a diferentes requisitos operacionais. Por exemplo, na operação de classificação, o conjunto de ciclones tandem, com classificação grosseira e classificação fina, pode ser usado para melhorar o efeito de classificação.

Aplicação de materiais resistentes ao desgaste: Como o hidrociclone é submetido à abrasão em alta velocidade da lama durante o processo de trabalho, o desgaste é mais severo. O uso de materiais resistentes ao desgaste na fabricação de componentes-chave do ciclone, como revestimento de borracha, poliuretano, etc., pode efetivamente estender a vida útil do equipamento e reduzir os custos de manutenção.

Graças ao seu princípio de funcionamento único e às suas significativas vantagens de desempenho, o hidrociclone desempenha um papel vital e diversificado em diversos aspectos do processamento de minerais, como classificação granulométrica, deslamagem, desidratação e concentração, bem como assistência à reeleição. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de processamento de minerais e as crescentes exigências para o uso eficiente de recursos, as perspectivas de aplicação do hidrociclone se ampliarão. Por meio de um estudo aprofundado dos fatores que afetam seu desempenho, da adoção de medidas de otimização razoáveis e do aprimoramento constante da estrutura do equipamento e do processo operacional, hidrociclone continuará a desempenhar um papel importante na melhoria da eficiência do processamento de minerais, reduzindo os custos de produção, promovendo a utilização abrangente de recursos e proteção ambiental, etc., e fornecerá um forte suporte para o desenvolvimento sustentável da indústria de processamento de minerais.