Промывочные жидкости и растворы - Гидравлические методы очистки

Гидравлические методы очистки

 

Гидравлическая очистка про­мывочных жидкостей от шлама осуществляется в гидроциклонах и центрифугах. В основу гидро-циклонного разделения твердых частиц и жидкости заложен принцип использования центро­бежных сил, возникающих в ап­парате при прокачке через него жидкости.

Гидроциклон (рис. 58)  пред­ставляет собой корпус 1, состоя­щий из  верхней  короткой  ци­линдрической  части и  нижней удлиненной   конусной   части.   Из внутренней полости сосуда через верхнюю крышку выводится вы­ходной патрубок 3, конус закан­чивается внизу выпускным кана­лом с песковой насадкой 4. Жид­кость   со     взвешенными   в    ней твердыми частицами    через    су­жающийся  входной   патрубок   2 с некоторым перепадом давления тангенциально вводится во внут­реннюю цилиндрическую полость гидроциклона и приобретает ви­хревое движение. Под действием центробежных сил более крупные и тяжелые частички породы отбрасываются  к стенкам гидроциклона и в результате сложного взаимодействия тангенциальных, радиаль­ных и осевых сил сползают в нижнюю коническую часть аппа­рата. Здесь в первый момент работы аппарата накапливается некоторая часть песка до образования так называемой шламовой «постели», играющей роль гидравлического затвора на выходе гидроциклона.  После  образования  «постели» вновь поступаю­щий песок с частью жидкости сбрасывается через песковую на­садку 4. Очищенная жидкость по внутреннему спиральному по­току поднимается через выходной патрубок 3.

Окружная скорость υ  вращательного движения жидкости в гидроциклоне приближенно определяется выражением υ=A/r(IX.1)

где А — постоянная величина для данного гидроциклона  при данном режиме его работы;

r— расстояние от оси гидроциклона.

Теоретически окружная скорость у оси гидроциклона   (приr = 0)равна бесконечности, но так как это невозможно, внутри гидроциклона образуется зона разрыва сплошности — централь-ный воздушный столб. Размеры и форма его определяются глав­ным образом величиной давления питания и соотношением диа­метров сливного патрубка и песковой насадки.  Пропускная способность гидроциклона и степень очистки жидкости зависят от размеров устройства, угла конусности, диаметра входного патрубка и давления жидкости на входе в гидроциклон, площади полезного сечения выходного патрубка и размеров сменных насадок.

Ускорение жидкости в гидроциклоне достигает больших ве­личин. Так, для гидроциклона диаметром 75 мм при давлении на входе 0,2 МПа ускорение доходит до 1400 м/с2, что более чем в 140 раз превышает ускорение свободного падения.

Сложность эксплуатации гидроциклонов при очистке промы­вочных жидкостей заключается в том, что они нередко работа­ют в условиях изменчивости многих факторов. Может изменить-ся содержание твердых частиц в промывочной жидкости, их плотность, крупность и форма, существенно   могут   колебаться реологические и структурно-механические свойства жидкости — все это не позволяет добиться полной ее очистки.

Поэтому стараются сконструировать гидроциклон и подоб­рать режим его работы в расчете на определенный интервал раз­меров частиц выбуренной породы. С этой точки зрения гидро­циклоны подразделяют на пескоотделители и илоотделители. Для суждения об эффективности очистки в гидроциклоне Про­мывочной жидкости от шлама введены следующие понятия: ко­эффициент очистной способности Ко, эффективность очистки Кс, относительная величина потерь жидкости Кп.

Под коэффициентом очистной способности гидроциклона по­нимается отношение содержания «песка» в исходной жидко­сти П к содержанию «песка» в очищенной жидкости ПоК0 = П/П0   (IX.2)

Эффективность очистки Ксоценивается отношением

                                 clip_image045

Относительная величина потерь жидкости Кпслужит для оценки экономичности очистки промывочной жидкости в гидро­циклоне

                          clip_image047

где q— общий расход пульпы через песковую насадку,    л/с;

qП— поступление истинного шлама через песковую насадку, л/с.

Для определения П, По, КПнеобходимо при установившемся режиме работы гидроциклона отобрать пробы очищенного и не очищенного растворов, а   также шламовых отходов.

clip_image049

 

 Из рис. 59 видна  связь эф­фективности  очистки с  коэффи­циентом    очистной   способности. Наиболее  интенсивно  эффектив­ность очистки Kcвозрастает при увеличении Коот 1 до 6, а затем темп роста падает и значение Кс асимптотически приближается к теоретически возможной вели­чине  (100%). Полностью очис-тить глинистый раствор от буро­вого шлама в гидроциклоне не удается  даже при одинаковых размерах зерен песка.