Küçük çaplı hidrosiklonlarda işlem değişkenlerinin ayırım etkinliği üzerine etkilerinin araştırılması
The investigation of the effects of operational parameters on the separation efficiency of small diameter hydrocylones
Yazar: FEYZA ŞAHİN KILAVUZ
Danışman: PROF. DR. ÖZCAN YILDIRIM GÜRSOY
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bu çalışmada amaç, küçük çaplı hidrosiklonlarda ayırım etkinliği eğrisi üzerinde işlemdeğişkenlerinin etkisini tanımlamaktır. Hidrosiklon içindeki akış koşullarının karmaşıkdoğası nedeniyle, ampirik modeller hidrosiklon tasarımı ve optimizasyonçalışmalarında kullanılan en önemli araçlardır. Hidrosiklonların ampirik ya da yarıampirik modellemesi ile ilgili çok sayıda çalışma olmasına rağmen, bu modellergenellikle büyük çaplı siklonlar için geliştirilmişlerdir. Küçük çaplı siklonlarınmodellenmesi ile ilgili çalışmalar oldukça azdır ve literatürde yer alan ampirikmodellerin küçük çaplı siklonlarda geçerliliği kanıtlanmamıştır.Bu çalışmada, 25 ve 50 mm çaplı Mozley siklonları ile deneyler yapılmış veliteratürde yer alan ampirik modellerin küçük çaplı siklonlarda kullanılabilirliği testedilmiştir. Sınıflandırma işleminde kuvars numunesi kullanılmış ve tasarım (siklonçapı, girdap kılavuzu çapı, alt akım çıkış çapı) ve işletim (basınç ve besleme katıkonsantrasyonu) değişkenlerinin ayırım performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir.Çalışma sonunda kısa devrenin, hem alt akımdan su kazanım veriminden (Rf), hemde hacimce alt akımın palp kazanım veriminden (Rv) yüksek olduğu belirlenmiştir.Dolayısıyla literatürde ayırım etkinliği eğrisini tanımlayan modellerin küçük çaplısiklonlarda ayırım etkinliği eğrisini düzeltmede başarılı olamadığı belirlenmiştir.Çalışmada kısa devrenin düzeltilebilmesi amacıyla bir olasılık fonksiyonu türetilmiştir.Ayrıca kısa devre ile koniklik oranı arasında bir ilişki belirlenmiştir. Deneyselçalışmalar sonunda elde edilen veriler ile çizilen ayırım eğrilerinde çalışılan tümkoşullarda balık oltası şekli gözlenmiştir. Tekrarlı deneyler yapılarak balık oltasınıntesadüfi değil aynı koşullarda tekrarlanabilir olduğu tespit edilmiştir.Tez çalışması kapsamında küçük çaplı siklonlarda model parametreleri ile işlemdeğişkenleri arasında ilişkiler incelenmiş, bulunan sonuçların literatürde verilensonuçlar ile aynı doğrultuda olmakla beraber model parametrelerinin kantitatif olarakbirbirlerinden farklı olduğu belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Hidrosiklon, Ayırım etkinliği eğrisi, Balık oltası, Kısa devre

Abstract:
The aim of this study is to define the effects of operational parameters on theefficiency curve of small diameter hydrocyclones. Due to the complex nature of flowconditions in a cyclone, empirical models are the most important tools that are usedin cyclone design and optimization. Although there are lots of studies on empirical orsemi-empirical models about hydrocylone, these models were developed for largediameter cyclones. There are a few studies about empirical modelling of smalldiameter hydrocyclones and the applicability of the empirical models, defined inliterature, to small diameter cyclones has not been well tested.In this study, 25 and 50 mm diameter Mozley cyclones were used for tests and theapplicability of the empirical models, defined in literature, was tested on smalldiameter cyclones. Quartz was used as test sample and the effects of design(cyclone diameter, vortex finder diameter and apex diameter) and operational(pressure and feed solids concentration) variables on efficiency curve are analyzed.The results revealed that by-pass is significantly higher than either the recovery ofwater to the underflow (Rf) or volumetric recovery of feed slurry to underflow (Rv).Consequently, the efficiency curve models exist in literature was not successful incorrecting efficiency curve of small diameter cyclones. An attempt has been made tocreate probability function for the purpose of correcting the by-pass. Besides, acorrelation between by-pass and cone ratio was revealed. At the end of theexperimental study, fish hook effect was observed at all examined conditions arisingfrom the efficiency curves. It was observed that an identical operating condition, theoccurence of ?fish-hooks? in cyclone is not random but it is reproducible at a givenoperational condition.Within the context of this study, the relations between model parameters andoperational conditions in small diameter cyclones were examined and it was foundthat the results were in agreement with the literature but the model parameters werequantitatively different.Key worlds: Hydrocyclone, Efficiency curve, Fish-hook, By-pass