Multiple roles of hydrocyclones and how to improve hydrocyclone performance

Переработка полезных ископаемых является важным процессом извлечения полезных ископаемых из сырой руды и отделения их от хондритов, чтобы улучшить сорт минералов и соответствовать требованиям промышленного использования. В сложном процессе переработки полезных ископаемых гидроциклон, как вид высокоэффективного разделительного оборудования, играет множество незаменимых ролей благодаря своему уникальному принципу работы и структурным характеристикам. Он имеет преимущества простой конструкции, небольшой занимаемой площади, большой производительности обработки, высокой эффективности разделения и занимает важное место в современной отрасли переработки полезных ископаемых.

一.Принцип работы гидроциклона

Основная структура гидроциклон имеет форму цилиндрического конуса, который состоит из питающей трубы, переливной трубы, порта для опускания песка и других частей. Когда пульпа с определенным давлением из питающей трубы по тангенциальному направлению попадает в циклон, она будет в цилиндре совершать высокоскоростное вращательное движение, образуя внутреннее и внешнее два спиральных поля потока. Под совместным воздействием центробежной силы, центростремительной силы и силы тяжести самой жидкости частицы в пульпе разделяются в соответствии с различиями в размере частиц, плотности и других свойствах. Крупные частицы и частицы с высокой плотностью отбрасываются к стенке и по спирали опускаются вдоль стенки из-за большой центробежной силы и, наконец, выгружаются из порта для опускания песка как продукты, осажденные песком; в то время как мелкие частицы и частицы с низкой плотностью движутся вверх вместе с внутренней спиралью и выгружаются через переливную трубу как продукты перелива.

二.Особая роль гидроциклонов в переработке полезных ископаемых

1.Классификация

Классификация является ключевой частью процесса переработки полезных ископаемых, целью которого является разделение минеральных частиц разных размеров в соответствии с конкретными требованиями для последующей раздельной обработки. Гидроциклоны широко используются в операциях классификации для достижения эффективной классификации минеральных частиц. Например, в цикле измельчения гидроциклоны часто образуют замкнутую систему с шаровыми мельницами и другим измельчительным оборудованием. Шлам, выгружаемый из шаровой мельницы, поступает в гидроциклон, и после классификации крупнозернистый шлам (грузило) возвращается в шаровую мельницу для дальнейшего повторного измельчения, в то время как мелкозернистый шлам (слив) поступает на последующую операцию сортировки. Таким образом, он может эффективно контролировать гранулометрический состав продуктов измельчения, избегать возникновения явления чрезмерного измельчения и повышать эффективность измельчения и извлечения полезных минералов. По сравнению с традиционным механическим классификационным оборудованием, таким как спиральный классификатор, гидроциклон имеет значительные преимущества, такие как высокая эффективность классификации, высокая точность классификации, большая производительность обработки и небольшая занимаемая площадь. На некоторых крупных предприятиях по переработке минерального сырья применение гидроциклонной классификации позволяет сделать размер частиц продукта измельчения более однородным, что обеспечивает более подходящий отбор материалов для последующей флотации, перевыбора и других операций сортировки, а также повышает технико-экономические показатели всего процесса обогащения.

2.Обесшламливание

Во многих рудах часто сопровождается большим количеством глинистых минералов и других мелкозернистых шламовых примесей. Наличие этих шламовых примесей будет иметь отрицательное влияние на последующие операции разделения, например, в процессе флотации мелкий шлам будет адсорбироваться на поверхности полезных минералов, препятствуя эффективной роли улавливающего агента и минералов, снижая сорт и извлечение флотационных концентратов; в процессе перевыбора мелкий шлам будет мешать минеральной стратификации в соответствии с плотностью, влияя на эффект перевыбора. Гидроциклон может использоваться для удаления мелких шламовых примесей из руды. Когда пульпа поступает в циклон, мелкозернистый шлам легче выгружать с переливом из-за его небольшой массы и относительно слабой центробежной силы, в то время как крупнозернистые минералы остаются в осадке, таким образом реализуя обесшламливание пульпы. При переработке некоторых руд цветных металлов или руд редких металлов, содержащих большое количество глинистых минералов, использование гидроциклона для предварительной очистки от шлама может эффективно улучшить условия сортировки и повысить индекс сортировки. 3.Концентрация

Концентрация является важной операцией для снижения содержания воды в пульпе и повышения концентрации пульпы, что благоприятствует последующей транспортировке, хранению и дальнейшей переработке. Гидроциклоны также играют важную роль в операциях по сгущению. Когда пульпа попадает в циклон, под действием центробежной силы большая часть воды сбрасывается с переливом, в то время как твердые частицы обогащаются в нижнем порту оседания песка, что значительно улучшает концентрацию оседания песка. По сравнению с традиционным оборудованием для концентрации, таким как сгуститель, гидроциклон имеет преимущества простой конструкции, небольшой занимаемой площади и высокой скорости обработки. В некоторых ограничениях по пространству на участке завода по переработке минерального сырья или необходимости быстрого достижения концентрации пульпы роль гидроциклона в концентрации особенно заметна. Например, в процессе обработки хвостов, через гидроциклон для концентрирования хвостовой пульпы, может сократить объем сброса хвостов, снизить затраты на переработку хвостов, а также способствовать последующему комплексному использованию хвостов или утилизации запасов.

3. Вспомогательная роль при переизбрании

Перевыбор — это метод обогащения, который разделяет минералы на основе различий в их плотности. Гидроциклон может использоваться в качестве вспомогательного оборудования перевыбора для дальнейшего усиления эффекта перевыбора. В процессе перевыбора гидроциклон может предварительно сортировать и концентрировать рудный шлам, так что размер частиц и концентрация рудного шлама в оборудовании перевыбора больше соответствуют требованиям перевыбора, тем самым повышая точность сортировки и эффективность перевыбора. Например, при работе с россыпной золотой рудой шлам сначала классифицируется и концентрируется гидроциклоном, а крупнозернистый и высококонцентрированный шлам отправляется в отсадочную машину и другое оборудование перевыбора, что может эффективно повысить скорость извлечения золота. Кроме того, гидроциклон может использоваться совместно с другим оборудованием для повторного обогащения, например, со вибростолом, для повторной сортировки и повторного отбора продуктов повторного обогащения, дальнейшей очистки концентрата и снижения содержания хвостов.

4.Предварительная обработка перед флотацией

Перед флотацией необходима соответствующая предварительная обработка пульпы для улучшения эффекта флотации. Гидроциклон может использоваться для предварительной обработки пульпы перед флотацией, путем классификации и обесшламливания и т. д., чтобы улучшить свойства пульпы и создать благоприятные условия для флотации. Как упоминалось выше, обесшламливание может удалить мелкие примеси ила из пульпы и уменьшить его неблагоприятное воздействие на флотацию; классификация может сделать размер пульпы более однородным, что способствует полному эффекту флотационных химикатов и минералов. В то же время гидроциклон может также регулировать концентрацию пульпы и скорость потока, влияя на поверхностные свойства минеральных частиц и состояние суспензии, для дальнейшей оптимизации процесса флотации.

Благодаря своему уникальному принципу работы и эффективной разделительной производительности гидроциклон играет ряд важных ролей в переработке полезных ископаемых, таких как классификация, обесшламливание, концентрация, вспомогательная перевыборная и предварительная обработка перед флотацией. Он может не только эффективно улучшить технические показатели процесса переработки полезных ископаемых, повысить степень извлечения полезных ископаемых и качество концентрата, но и снизить производственные затраты и уменьшить загрязнение окружающей среды. С непрерывным развитием технологий переработки полезных ископаемых и растущими требованиями к комплексному использованию ресурсов ожидается, что гидроциклон будет играть большую роль в переработке полезных ископаемых, перспективы применения в области переработки полезных ископаемых будут шире, обеспечивая надежную поддержку устойчивого развития горнодобывающей промышленности.

Факторы, влияющие на производительность гидроциклона, и меры по оптимизации

1.Конструктивные параметры

Диаметр циклона: чем больше диаметр, тем больше производительность очистки, но при этом соответственно увеличивается и размер разделения. На практике в зависимости от производительности очистки и требуемого размера частиц разделения следует выбирать подходящий диаметр циклона. Для тонкой сортировки обычно используется циклон малого диаметра; в то время как для крупномасштабных операций грубой сортировки или обезвоживания можно использовать циклон большего диаметра.

Угол конуса: угол конуса влияет на время пребывания и распределение центробежной силы пульпы в циклоне. Меньший угол конуса способствует тонкой сортировке, может улучшить точность сортировки; больший угол конуса подходит для грубой сортировки и операций по обезвоживанию, может увеличить количество выгружаемого песка.

Диаметр переливной трубы и пескосборника: если диаметр переливной трубы увеличивается, размер частиц перелива становится толще, а производительность обработки увеличивается; если диаметр пескосборника увеличивается, количество оседающего песка увеличивается, но содержание мелких частиц в оседающем песке также может увеличиться. Разумная регулировка соотношения двух диаметров может оптимизировать эффект разделения.

2.Эксплуатационные параметры

Давление подачи: Давление подачи напрямую влияет на скорость вращения и центробежную силу пульпы в циклоне. Повышенное давление, повышенная центробежная сила, разделение мелких частиц, но слишком высокое давление приведет к повышенному износу оборудования, повышенному потреблению энергии и может сделать перелив грубым. В соответствии с фактической ситуацией следует выбирать соответствующее давление подачи, как правило, между 0,1 и 0,3 МПа.

Концентрация руды: концентрация руды оказывает большее влияние на производительность гидроциклона. Если концентрация слишком высока, вязкость пульпы увеличивается, а взаимное влияние частиц усиливается, что снижает эффективность сортировки и точность разделения; если концентрация слишком низкая, производительность обработки снижается. Различные минералы и эксплуатационные требования имеют различную подходящую концентрацию питания, обычно между 10% – 30%.

Поток подачи: стабильный поток подачи является ключом к обеспечению нормальной работы гидроциклона. Колебание потока приведет к нестабильному полю потока в циклоне, что повлияет на эффект разделения. Установка устройств управления потоком гарантирует, что скорость потока подачи будет стабильной в пределах проектного диапазона.

3.Меры оптимизации

Выбор и сочетание оборудования: в соответствии с природой минералов, масштабом обработки и требованиями процесса, разумно выбирайте тип и спецификацию гидроциклона и используйте несколько циклонов последовательно или параллельно для удовлетворения различных эксплуатационных требований. Например, в операции сортировки можно использовать тандемную группу циклонов грубой сортировки, а затем тонкой сортировки для улучшения эффекта сортировки.

Применение износостойких материалов: Поскольку гидроциклон в процессе работы подвергается высокоскоростному размыву пульпы, износ становится более серьезным. Использование износостойких материалов для изготовления ключевых компонентов циклона, таких как резиновая футеровка, полиуретан и т. д., позволяет эффективно продлить срок службы оборудования и снизить затраты на его обслуживание.

Благодаря своему уникальному принципу работы и значительным преимуществам в производительности гидроциклон играет важную и разнообразную роль во многих аспектах переработки полезных ископаемых, таких как классификация размеров частиц, обесшламливание, обезвоживание и концентрация, а также помощь в перевыборах. С непрерывным развитием технологии переработки полезных ископаемых и растущими требованиями к эффективному использованию ресурсов перспективы применения гидроциклона будут шире. Благодаря глубокому изучению факторов, влияющих на его производительность, и принятию разумных мер оптимизации, а также постоянному совершенствованию структуры оборудования и процесса эксплуатации, гидроциклон продолжит играть важную роль в повышении эффективности переработки минерального сырья, снижении производственных затрат, содействии комплексному использованию ресурсов и защите окружающей среды и т. д., а также оказывать мощную поддержку устойчивому развитию отрасли переработки минерального сырья.