Hidrosiklon Performansının Değerlendirilmesi

[ozguryolcu]

 HİDROSİKLON PERFORMANSININ DEĞERLENDİRİLMESİ

DENEYİN AMACI
   Hidrosiklonu tanımak, hidrosiklon’un çalışma prensiplerini, hidrosiklonla sınıflandırmanın nasıl yapıldığını ve hidrosiklon performansının nasıl değerlendirildiğini öğrenmek.

GENEL BİLGİLER
   Hidrosiklonun Çalışma Prensibi
Hidrosiklonlar, özellikle ince boyut grubunda çok elverişli oldukları için birçok modern öğütme tesisinde mekanik klasîfikatorun yerini almıştır. Siklonların az güç harcamaları ve az yer işgal etmeleri üstün taraflarıdır. Siklon içerisinde tanelerin nispeten çok kısa bir süre kalışları nedeniyle devredeki tanelerin oksidasyonları azalır ve devrede yapılacak değişikliklerden sonra öğütme devresi çok hızlı bir şekilde dengeye getirilebilir. Siklonların daha iri ayırmalar yapmaları mümkün olmakla beraber genellikle 150-5 mikron arasındaki sınıflandırmalarda kullanılırlar.
Hidrosiklon sürekli olarak çalışan ve tanelerin çökme hızını artıran merkezkaç kuvvetin ile kullanıldığı bir klasifikasyon cihazıdır. Cevher hazırlamada en çok klasifikator olarak kullanılmakta olup ince tane ayırmalarında son derece elverişli olduğu ispatlanmıştır. Gittikçe artan bir oranda kapalı devre öğütme sistemlerinde kullanılmakta olup, şlam uzaklaştırma, ince kum uzaklaştırma ve koyulaştırma gibi birçok kullanım alanı bulmuştur. Son zamanlarda ince kömür yıkamasında da kullanılmaya başlanmıştır. Tipik bir hidrosiklon aşağıdaki şekildeki gibidir.



Teğet besleme girişi olan silindirik bölüme ilave edilmiş, doruk (alt akım çıkışı) noktasında açıklığı olan konik şekilli bir cihazdır. Silindirik bölümün üst kısmı içinden düşey olarak monte edilmiş üst akım borusu geçen bir plaka ile kapatılmıştır. Bu boru kısa bir mesafe olarak, siklon giriş seviyesinden biraz aşağıya sarkacak şekilde siklon gövdesi içine uzanmakta olup beslenen pülpün doğrudan üst akıma karıkmasını önler.
Pülp, kendisine girdap harekelini kazındıracak teğetsel giriş içinden basınç altında cihaza beslenir. Bu, düşey eksen boyunca düşük basınç zonu ile birlikte siklon içinde girdap oluşturur. Eksen boyunca alt çıkış açıklığından dışarı ile irtibatlı hava sulunu oluşur.
Geliştirilmiş merkezkaç kuvvet, tane büyüklüğü ve özgül ağırlığa göre ayrılan tanelerin çökme hızını arttırır. Hızı en düşük okluğu siklon duvarına hareket ederler ve oradan da alt çıkışa giderler. Merkezdi kuvvetin tesiriyle daha yavaş çöken taneler eksen boyunca uzanan düşük basınç zonuna doğru hareket eder ve üst akım olarak ayrılmak üzere çıkış borusuna taşınırlar. Aşağı doğru olan akımın dış bölgesi ve yukarı doğru olan akımın iç bölgesinin varlığı düşey hızın olmadığı bir durumu ortaya çıkarır ve sıfır düşey hız zarfı siklon gövdesi boyunca oluşur.
Daha büyük olan merkezkaç kuvvet tarafından sıfır düşey hız zarfı dışına fırlatılan taneler alt akım yolu ile ayrılırken daha büyük olan merkezcil kuvvet tarafından merkeze sürüklenen taneler üst akım içinde kalırlar. Sıfır hız zarfı üzerinde uzanan taneler merkezkaç ve merkezcil kuvvetin eşit olduğu bir kuvvete maruz olup alt akım veya üst akıma giderler.
Hidrosiklonun avantajları; boyutlarına göre kapasiteleri yüksektir, az yer kaplarlar, hareketli parçaları olmadığından bakımları kolaydır, ince boyutta ayırma yapabilirler, ilk yatırım giderleri düşüktür.
Hidrosiklonun dezavantajları; beslemenin sabit bir hızda, basınçta ve katı oranda yapılması gerekir, enerji tüketimi yüksektir, iç yüzeylerinin aşınması yüksektir, Pülp yoğunluğunun yüksek olması durumunda sınıflandırma performansı düşer, kapalı devre öğütme devrelerinde >%60 katı içeren değirmen ürününün su ile seyreltilmesi gerekir.

Hidrosiklon performans eğrisinin çizimi;
   Tana boyutları ile besleme içinde bulunan o tane boyutlarındaki malzemenin siklon alt çıkışında bulunan oranları ilişkilendirilir. Hidrosiklonun “ayırma tane boyu (d50)”, sınıflandırma işlemi sırasında üst ve alt akıma eşit miktarda (%50si üst akıma, %50 si alt akıma )giden tane boyudur.
   Hidrosiklon performans eğrisi şu şekilde çizilir;
1-) Hidrosiklonun alt ve üst akımından örnek alınarak tane boyu dağılımları belirlenir.
2-) Hidrosiklon beslemesi, alt ve üst akımlarının katı oranları belirlenir.
3-) Alt akımdaki katının beslenen katı içindeki dağılımı bulunur,
4-) Sonuçlar tablo halinde gösterilir ve tane boyuna karşılık alt akıma giden besleme miktarı çizilir.
Ayırma keskinliği veya kalitesi performans eğrisinin orta kısmının dikliği (eğimi)ile belirlenir. Ayırma performansının kalitesini gösteren diğer kriter “ayırma hatası” olarak adlandırılan “I”’dır. “I” ne kadar küçükse hidrosiklon performansı o kadar iyidir.




Hidrosiklonla ayırma işleminde gerek alt akıma gerekse üst akıma sınıflandırılmamış taneler gider. Bu taneler alt akıma giden taneler ile taşınan ince taneler ve üst akıma kısa devre sonucu giden iri tanelerdir. Bu sebeple her bir fraksiyon için düzeltilmiş değerler hesaplanır ve düzeltilmiş performans eğrisi çizilir.




MALZEME VE EKİPMAN
1 cm. altına öğütülmüş kömür ve hidrosiklon sistemi

DENEYİN YAPILIŞI
   Besleme malzemesinden ( pulp halinde yani katı-sıvı karışımı şeklinde) elek analizi ve katı oranı hesabı için örnek alınır.  Pulp siklona beslenir ve siklonun ayırma yapması için bir miktar beklenir. Üst akımdan ve alt akımdan örnekler alınır ve besleme, üst akım ve alt akım malzemelerinin ayrı ayrı elek analizleri yapılır ve katı oranları hesaplanır. Gerekli tablo hazırlanır ve hidrosiklon eğrisi çizilir.

SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRME
   1-) Bir hidrosiklona beslenen pulpun, hidrosiklon alt akımının ve üst akımının katı oranları sırasıyla %55, %75 ve %45 olup elek analizleri aşağıdaki tabloda verilmiştir. Beslemedeki katının %43 ü alt akıma, beslemedeki suyun %18 i alt akıma gittiğine göre aşağıdaki tabloya göre hidrosiklon performans eğrisini çiziniz.




RSU: %18 dır.


Gerçek dağılım eğrisi;


Düzeltilmiş dağılım eğrisi;


2-) Performans eğrisini yorumlayın?
Performans eğrisinin belli parametreler arasında dikliği yani eğimi, hidrosiklonun performansının ne kadar iyi ya da kötü olduğunu gösterir. Yaptığımız deney sonuçlarına göre çizilen grafiğe göre hidrosiklonun performansının kötü olduğunu söyleyebiliriz.

3-) Hidrosiklonun performansını etkileyen parametreleri ve hidrosiklon performansını ne şekilde etkilediklerini belirtin?
Siklon Çapı: Siklon çapı büyüdükçe, ayırma sınırı tane iriliğine göre büyümektedir.
Üst Çıkış Borusu Çapı: Üst çıkış boru çapı arttırıldıkça, üst çıkış ürünü tane boyutu büyümektedir.
Besleme Giriş Alanı: Giriş alanındaki büyüme, besleme debisinin artmasına neden olacaktır.
Alt Çıkış Çapı: Alt çıkış çapının azaltılması, siklon üst çıkışına daha iri boyutta malzemenin gitmesine neden olur.
Koniklik açısı: Küçük koniklik açıları ayırma boyutunu düşürücü yönde etki eder.
Silindirik Gövde Uzunluğu: iri tanelerin koni duvarı tarafından ortaya yönlendirildiği zonun üst çıkış borusundan daha fazla uzaklaşması sonu iyi bir ayrım oluşur.
Giriş Viskozitesi Ve Bulamaç Yoğunluğu: Yükselen viskozitenin taneler üzerideki kaldırma kuvveti etkisi daha fazla olacağından, daha iri ve daha ağır taneler üst çıkışa yönelecektir.
Besleme Katı Oranı: Besleme katı oranı arttıkça viskozite artacağından, ayırma sınır tane iriliği de artmaktadır.
Katı Özgül Ağırlığı: Tane üzerine etki eden santrifüj kuvveti n ve yükselen girdabın çekme kuvvetinin şiddeti tanenin özgül ağırlığına ve boyutuna bağlıdır. Bundan dolayı siklon üst takımı iri- hafif tanelerle birlikte ince-ağır taneleri de içerir. Alt akımda ise genellikle iri-ağır taneler bulunur.
Giriş Basıncı: Besleme siklona belli bir basınçla verilmediği zaman siklon içerisindeki ayırım gerçekleşemez. Siklon basıncı arttırıldıkça santrifüj kuvvet etkisi de artacağından, siklondaki ayırma hassasiyeti de artacaktır. Yüksek basınçlar daha yüksek kapasitelerde çalışmayı sağlar. Ancak basıncı fazla yükseltmek aşınmayı da fazlalaştıracağından, aşırı yüksek basınçlar pek tercih edilmez.



KAYNAKLAR
•   Cevher Hazırlama 1 Deney Kitabı
•   Hidrosiklon Performansının Değerlendirilmesi Deney Föyü
•   Cevher Hazırlama Ve Zenginleştirme 1 Prof. Dr. Yalçın KAYTAZ

[alper7490]

bu kaynak bi öncekinden daha iyi olmus kanka burdakı bılgıler cok işe yarayacaktır paylaşım için sonsuz teşkkrler 

[ozguryolcu]

Hidrosiklon gravital kuvvetlerle oluşan ayırma işlemini, santrifüj kuvvetten yararlanarak hızlandıran ve taneciklerin boyutlarına ve kütlelerine bağlı olarak farklı miktarlarda ivme kazandırılmalarından yararlanarak ayırma yapan bir sınıflandırma aygıtıdır. Cevher hazırlama işlemlerinde özellikle ince tane boyutunda etkin bir ayırma imkanı sağlayan bir sınıflandırıcı olarak geniş kullanım alanı bulmaktadır. Özellikle öğütme devrelerinde, değirmenin kapalı devre olarak çalıştırılmasında sınıflandırıcı olarak kullanılır. Bunun yanında su atma, şlam ayırma gibi işler içinde kullanılan hidrosiklonlar, düşük maliyetlerle sonuç vermesi, yerleşiminin kolay olması, dikkatli çalışıldığında az problem yaratması, dizaynından dolayı çok az yere ihtiyaç göstermesi gibi özelliklerinden dolayı, endüstri de sınıflandırıcı olarak çok geniş kullanım alanları bulmuştur.

Hidrosiklonlar ayrıca dizaynındaki bazı değişikliklerle, zenginleştirme aygıtı olarak ta kullanılmaktadır.

ÇALIŞMA PRENSİBİ

Tipik bir hidrosiklon başlıca, ayırımın gerçekleştiği bir gövde, besleme malının verildiği teğetsel bir giriş ve iri malın çıktığı bir alt akım çıkışı ile, ince malın çıktığı bir üst akım çıkış borusundan oluşmaktadır. Bulamaç halindeki besleme malı pampa ile ya da yerçekimi kuvvetiyle siklon içine silindirik kısımdan teğetsel olarak belli bir basınç altında girer. Siklon yapısına bağlı olarak siklon içerisinde aşağı doğru inen bir girdap akımı ve buna ters yönde yukarı doğru, siklon merkezinde, hareket eden ikinci bir girdap akımı oluşur. Ters yönde girdap akımı siklon içerisinde bir alçak basınç oluşturduğundan, siklon merkezinde, boru şeklinde bir hava boşluğu meydana gelir.


Siklonda birbirine ters yönde oluşan bu girdap akımları, siklona giren tanecik e iki kuvvetin etkimesine neden olmaktadır. Bunlar, taneciği siklon çeperine doğru yönlendiren santrifüj kuvvet ve taneciği siklon merkezine doğru çeken sürüklenme kuvvetidir. Siklona beslenen malzeme içerisinde bulunan partiküller, kütlelerine ve boyutlarına göre farklı şekilde ivmeleneceklerinden, santrifüj kuvvet etkisi ile en iri taneler siklon çeperine en yakın hareket eden grubu oluştururken, daha ince partiküller daha çok siklonun merkezine yakın hareket edeceklerdir. Böylece siklon iç yüzeyinden merkezine doğru iri boyuttan ince boyuta doğru bir sıralanma olmaktadır. Siklon yapısı ve çalışma koşullarına bağlı olarak, belirli bir boyuttan ince olan partiküller yukarı doğru yönelmiş merkezi girdap akımına kapılırken, daha iri olan partiküller aşağı giden girdap akımı içinde hareket ederek alt çıkışa yönelirler. Böylece ayırıma uğramış ince boyuttaki taneler üst çıkıştan alınırken, iri olan üründe alt çıkıştan alınır.

SİKLONDA AYIRMAYA ETKİ EDEN PARAMETRELER

Siklon performansına etki eden parametreleri, imalat ile olanlar ve çalışma koşullarına bağlı atanlar olmak üzere, ayırmak mümkündür.


İmalat ile ilgili parametreler: Siklon çapı, üst Çıkış borusu çapı, besleme malı giriş alanı, alt çıkış açıklığı, koniklik açısı, silindirik gövde uzunluğu gibi parametrelerdir. Siklon çapı büyüdükçe, ayırma sınır tane iriliği de büyümektedir. Büyük siklonlarda meydana gelen ivme kuvvetleri, küçük siklonlardakine nazaran daha az olduğundan, taneleri siklon çeperine zorlayan kuvvet azalmakta, dolayısı ile yukarı giden girdap akımına daha iri partiküller kapılmaktadır. Üst çıkış boru çapı arttırıldıkça, üst çıkış ürünü tane boyutu büyümekte, dolayısı ile ayırma sınır tane iriliği artmaktadır. Giriş alanındaki büyüme, besleme malı debisinin nispeten artmasına neden olmaktadır. Giriş alanının azaltılması durumunda ise, aynı kapasitede basıncın bir miktar arttığı gözlenmiştir. Alt çıkış çapının azaltılması, siklon üst çıkışına daha iri boyutta malzemenin gitmesine neden olur. Aynı şekilde bu çapı n arttırılması da üst çıkışa giden malzeme boyutunun azalmasına neden olur. Alt çıkış açıklığı siklondaki iri tanelerin boşaltılmasına müsaade edecek kadar geniş olmalıdır. Bunun yanında siklon içerisinde alçak basınç nedeni ile oluşan hava boşluğunu meydana getiren havanın girişine de imkan vermelidir. Doğru koşullarda, alt çıkıştan boşalmanın kesit görünüşü 200, 30°’lik bir koni olmalıdır. Küçük koniklik açıları ayırma boyutunu düşürücü yönde etki eder. Koniklik açısı büyüdükçe ayırma boyutu büyür ve belli bir açıdan sonra siklon yoğunluğa göre ayırım yapmaya meyleder. Silindirik kısmın uzun olması sonucu daha iyi bir ayırım olur. Bunun nedeni, iri tanelerin koni duvarı tarafından ortaya yönlendirildiği zonun üst çıkış borusundan daha fazla uzaklaşmasıdır.


Çalışma koşullarına bağlı parametreler: Giriş viskozitesi ve pulp yoğunluğu, giriş basıncı, katı özgül ağırlığı gibi parametrelerdir. Yükselen viskozitenin taneler üzerindeki kaldırma kuvveti etkisi daha fazla olacağından, daha iri ve daha ağır taneler üst çıkışa yönelecektir. Besleme malı katı oranı arttıkça viskozite artacağından, ayırma sınır tane iriliği de artmaktadır. Besleme malı siklona belli bir basınçla verilmediği zaman siklon içerisindeki ayırım gerçekleşemez. Siklon basıncı arttırıldıkça santrifüj kuvvet etkisi de artacağından, siklondaki ayırma hassasiyeti de artacaktır. Yüksek basınçlar daha yüksek kapasitelerde çalışmayı sağlar. Ancak basıncı fazla yükseltmek aşınmayı da fazlalaştıracağından, aşırı yüksek basınçlar pek tercih edilmez. Siklon performansı ve ayırma tane iriliğinin saptanmasında Tromph, Ivers, Paul ve Terra tarafından geliştirilen yöntemler kullanılmaktadır. Bu uygulamada siklon performansı Tromph yöntemi ile değerlendirilecektir.

[ozguryolcu]

bu kaynak gerçekten bazı kişilerin işini gorecektir. Hazırlayanların ellerine kollarına saglık diyoruz.