Trước đây cyclone thủy lực ứng dụng chủ yếu vào việc phân tách hệ rắn – lỏng bao gồm phân loại, cô đặc, khử nước, làm khô, tách cát… Nguyên lý hoạt động của cyclone thủy lực dựa trên sự kết hợp của hai lực cơ bản là lực trọng trường và lực ly tâm. Sự kết hợp của hai lực đó quyết định sự phân chia thành phần hạt trong cyclone, các hạt rắn có kích thước thô di chuyển xoắn có hướng đi xuống dưới, các hạt rắn mịn đến rất mịn hướng lên trên.

Ngày nay, cyclone thủy lực được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như việc tách các chất xúc tác rắn bằng khí than hóa lỏng, tách hồng cầu khỏi huyết tương, thu hồi các sợi còn lại từ chất lỏng thải bột giấy… Tách chất rắn - rắn tách quặng, loại bỏ tạp chất khỏi bột, tách tinh bột và protein… Tách chất lỏng - lỏng được sử dụng để tách dầu thô và nước trong các mỏ dầu, tách dịch chiết trong nhà máy hóa chất. Tách khí - lỏng ứng dụng cho dầu mỏ và khí tách dầu, nước, khí.

Về cấu tạo, đường kính là thông số quan trọng để xác định cyclone, trong thực tế, để tách các hạt mịn và siêu mịn, người ta phải dùng các cyclone có đường kính nhỏ 10mm đến 50mm. Cấu trúc và kiểu dáng cyclone thủy lực cũng ngày càng được cải tiến để đạt năng suất cao, giảm tiêu thụ năng lượng và thích ứng với mục đích sử dụng khác nhau. Về vật liệu chế tạo, cyclone thủy lực ban đầu được chế tạo từ gang, thép polyme. Về sau, cyclone được cải tiến với lớp lót bên trong được làm bằng vật liệu gốm sứ kỹ thuật.

Cyclone thủy lực sứ là một vật liệu có nhiều ưu điểm vượt trội được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Ảnh minh họa

Ưu điểm của cyclone thủy lực làm bằng vật liệu gốm sứ kỹ thuật là có độ bền mài mòn cao, trơ với nhiều chất hóa sinh nên không gây ảnh hưởng tới chất lượng của sản phẩm, bền hóa, bền nhiệt tốt. Trong ngành công nghiệp chế biến khoáng sản, hầu hết sử dụng gốm sứ chịu mài mòn có thể kéo dài tuổi thọ gấp 2, gấp 3, hoặc thậm chí gấp 20 lần so với vật liệu truyền thống là gang, thép. Vì vậy, cyclone thủy lực sứ hay cyclone thủy lực kim loại lót sứ đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi.

Cho đến nay, cyclone thủy lực vẫn đang tiếp tục mở rộng trong lĩnh vực ứng dụng mỏ, xử lý chất thải quặng đuôi, đập chất thải, cô đặc trước chất thải, thu hồi làm giàu chất thải, lấp chất thải quặng đuôi và các hoạt động khác. Ở trong nước, cyclone thủy lực ứng dụng trong nhiều ngành như: khai thác khoáng sản, công nghệ giấy, thực phẩm, dầu mỏ. Chủ yếu dùng loại cyclone thủy lực chế tạo từ vật liệu kim loại hoặc polyme.

Tuy nhiên, công nghệ sứ cyclone cũng có một số hạn chế. Vì lực ly tâm chỉ có thể tác động lên các hạt có kích thước lớn hơn, nên nó không thể loại bỏ các hạt nhỏ hơn 2 micron. Điều này có thể ảnh hưởng đến chất lượng không khí được thải ra môi trường. Do đó việc thiết kế và sản xuất cyclone thủy lực yêu cầu sản phẩm phải duy trì tính ổn định trong quá trình làm việc, nghĩa là đảm bảo được sự phân cấp hạt đồng đều, độ tinh khiết cho sản phẩm và ít mài mòn.

Ngoài ra, trong quá trình vận hành có thể điều chỉnh các các yếu tố đầu vào gồm áp suất cấp liệu, nồng độ huyền phù, đường kính ống xả đáy và đường kính ống chảy tràn để đảm bảo hiệu quả làm việc của cyclone, nhất là khi ứng dụng dùng trong công nghiệp tuyển khoáng. Xong để đáp ứng được những yêu cầu kỹ thuật theo quy định khi thiết kế và sử dụng nên tuân theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13778: 2023.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13778: 2023 về cyclone thủy lực sứ dùng trong tuyển khoáng-yêu cầu kỹ thuật do Bộ Công Thương đề nghị, Bộ khoa học và Công nghệ công bố. Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu kỹ thuật cho cyclone thủy lực làm bằng vật liệu sứ có kích thước đường kính cyclone không lớn hơn 100mm dùng trong lĩnh vực tuyển khoáng.

Về phân loại sứ cyclone thủy lực được phân thành 2 loại theo bản chất vật liệu. Loại 1 cyclone chế tạo từ hệ sứ corun hay sứ zircon. Loại 2 cyclone chế tạo từ hệ sứ có hàm lượng Al2O3 từ 20 ÷ 30%.

Yêu cầu kỹ thuật sứ cyclone, sai lệch cho phép về kích thước phải phù hợp với quy định. Những chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của sản phẩm gồm độ hút nước, khối lượng thể tích, độ bền nén, độ bền uốn, độ cứng vạch bề mặt, phải phù hợp với quy định.

Cụ thể: Về chỉ tiêu kích thước sai lệch kích thước thực đường kính cyclone so với kích thước định danh, không lớn hơn 10%; Sai lệch kích thước thực đường kính ống xả đáy so với kích thước định danh, không lớn hơn 3%; Sai lệch kích thước thực đường kính ống cấp liệu so với kích thước định danh, không lớn hơn 4%; Sai lệch kích thước thực đường kính ống chảy tràn so với kích thước định danh, không lớn hơn 4%; Sai lệch kích thước chiều cao trung bình của cyclone so với kích thước định danh không lớn hơn 3%; Sai lệch kích thước chiều cao trung bình của phần thân hình trụ cyclone so với kích thước định danh không lớn hơn 3%.

Yêu cầu về tính chất cơ lý hóa độ hút nước không lớn hơn 0,01% đối với Loại 1 và 0,5% Loại 2. Khối lượng thể tích không nhỏ hơn 3,6, g/cm3, loại 1 và 2,3, g/cm3 loại 2. Độ bền nén không nhỏ hơn 1200 N/mm2 loại 1 và 250% N/mm2 loại 2. Độ bền uốn không nhỏ hơn 250%  N/mm2 loại 1 và 60% N/mm2 loại 2. Độ cứng thang Mohs không nhỏ hơn 9% loại 1 và 7% loại 2. Độ chịu mài mòn không lớn hơn 0,2% , cm3 loại 1 và 1,0% , cm3 loại 2.

Yêu cầu về ghi nhãn, mỗi sản phẩm mỗi khi xuất xưởng đều có dán nhãn của nơi sản xuất. Tem phẩm cấp của sản phẩm được dán ở vị trí dễ nhìn thấy nhất của sản phẩm. Sản phẩm được đóng gói trong các bao bì gỗ hoặc giấy cactông. 

Sản phẩm đóng trong các bao bì được kê chèn chắc chắn, đảm bảo không bị xê lung lay trong quá trình bốc xếp, vận chuyển. Cơ sở sản xuất phải có giấy chứng nhận trong đó ghi rõ: Tên và địa chỉ cơ sở sản xuất; Tên và kí hiệu, loại của sản phẩm; Các chỉ tiêu chính theo tiêu chuẩn này; Hướng dẫn lắp đặt và sử dụng.

Việc vận chuyển các hòm hoặc thùng đựng sản phẩm sứ được tiến hành bằng mọi phương tiện giao thông thông dụng (ôtô, tàu hoả, tàu thủy,...). Khi bốc dỡ và vận chuyển phải áp dụng các biện pháp đảm bảo tránh va đập. Sản phẩm được bảo quản trong kho, xếp riêng theo từng chủng loại sản phẩm và loại chất lượng và đảm bảo tránh bị va đập.