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“ 螺旋溜槽的研制及应用 刘 惠 中 摘要对 “ 螺旋溜槽的研究设计及分选原理进行了论述分析， 并介绍了该设备的 性能特点及在红柱石、 蓝晶石、 硅线石选矿的生产实践中的应用情况。 关键词螺旋溜槽脱泥重力选矿三石选矿 螺旋选矿设备是一种高效的重力选矿 设备， 自 ’ 年在美国由汉弗莱研制成功 以来， 已在全世界广泛应用。螺旋选矿设备 包括螺旋选矿机和螺旋溜槽两种， 螺旋溜槽 有较宽和较平缓的槽面， 矿浆呈层流流动的 区域较大， 更适于处理中细 （’ ） 粒级 的矿石。 我院自* 年代起研制螺旋溜槽， 先后 研制成功了直径分别为’ 、 、 、 , 的“ “系列螺旋溜槽， 并已在铁、 锡、 钛、 钽铌等金属及硫、 煤等非金属的选矿 生产中大量应用。 “ 螺旋溜槽是我院 年最新 研究成果， 它是在“ “系列螺旋溜槽应用实 践的基础上研制而成的， 并在短短的半年多 时间内就已在生产实践中推广了- 多台。 任何一种选矿设备特别是重力选矿设 备， 对矿石性质都有其一定的适应范围， 为 了适应不同性质的矿石的选别及不同的作 业要求， “ 螺旋溜槽的研制采用了更 有针对性的多型号设计， 目前设计有.和 两种型号， .型主要用于脱泥及细粒分选， 型则主要用于粗粒分选。 分选原理 / 螺旋溜槽分选的基本原理 矿浆给入到螺旋槽上， 在重力分力的作 用下沿槽向下流动， 由于螺旋槽是螺旋线形 的， 所以矿浆向下流动的同时也作离心回转 运动， 矿浆在离心惯性的作用下向螺旋槽外 缘扩展。于是形成了内缘流层薄、 流速低， 外缘流层厚、 流速高的流动特性。内缘液流 呈层流流态， 外缘液流则呈明显的紊流流 态。液流除了沿槽的纵向流动外， 还存在着 内缘流体与外缘流体间的横向交换， 称作二 次环流。由于这种环流运动， 使得在槽的内 圈出现上升分速度， 外圈则有下降分速度。 液流的纵向流动与二次环流叠加结果， 形成 了液流在槽面上的螺旋线状运动。上层液 流趋向外缘， 下层则趋向内缘。位于矿浆内 的固体颗粒既受到流体运动特性的支配， 同 时也受到自身重力、 离心惯性和槽底摩擦力 的作用。矿浆给到螺旋槽后， 在弱紊流作用 下松散， 接着按流膜分选原理分层。矿粒在 外力的作用下沿槽面作离心回转运动， 产生 离心惯性， 进入底层的重矿物受槽底摩擦力 影响， 运动速度较低， 离心惯性较小， 在重力 分力作用下， 沿槽面的最大倾斜方向趋向槽 的内缘运动； 上层轻的微细矿物颗粒随矿浆 一起运动， 速度大， 被甩向槽的外缘。由于 运动方向不同， 于是在槽面上展开分带， 重 矿物靠近内圈， 轻矿物移向外圈， 最外圈矿 “ 北京矿冶研究总院工程师 北京 ’ ’ 万方数据 浆中则悬浮着微细粒的矿泥。这种分带现 象在第一圈之后即已表现出来， 并在以后继 续完善。二次环流不断地将矿粒沿槽底输 送到槽的内缘， 而同时又将内缘分出的轻矿 物转移到外缘， 促进分带的发展。到最后， 矿粒运动趋于平衡， 分带完成， 矿泥也基本 被甩到最外缘的边流中。精中尾矿及矿泥 在螺旋槽上的分布如图所示。最终通过 分矿阀及截矿槽将精矿、 中矿、 尾矿及矿泥 分别接出， 如图“所示， 从而实现分选。 图矿物在螺旋槽上的分布 图“截矿槽分矿图 “ 螺旋溜槽的设计特点 ’ ’螺旋溜槽是在继承了 系列 螺旋溜槽的应用特点的基础上加以改进深 化研制而成的。型是专为脱泥而设计的。 矿物在一般螺旋溜槽断面上的分带情况如 图所示， 从里到外分为精矿区、 中矿区、 尾 矿区及边流 （矿泥） ， 边流主要由微细粒级的 矿泥及水组成， 若将边流接出， 则可起到脱 泥的作用， 所以一般螺旋溜槽具有一定的脱 泥作用， 型的设计则是通过强化此边流脱 泥的作用而设计的， 一方面通过改进断面曲 线， 采用复合的断面曲线使得矿物在断面上 的分布发生变化， 边流区域加宽， 同时也拉 宽了矿砂与矿泥的过渡区域， 使得矿泥与矿 砂的分界更为明显； 另一方面采用小距径 比， 使得矿流中层流的部分加强， 紊流部分 减少， 使得泥砂分选更为平稳， 分带更为清 楚， 减少了矿砂在强烈的紊流干扰下混入边 流的几率， 以此强化其脱泥效果。由于其层 流作用的增强， 所以型也适合于细粒级 矿物的重力选别。 型则专为粗粒级矿物重力选别而设 计的， 采用了大直径、 宽槽面、 陡断面、 大距 径比的设计方案。螺旋槽直径的加大， 增强 了外圈颗粒的离心作用， 再加上大的距径比 使得矿浆流速增大， 紊流的作用增强， 配合 陡断面， 增大了对粗颗粒的分选及回收作 用， 且处理能力大大增加， 另外更宽的槽面 使得矿物的横向分带更为充分， 更为明显。 ’ ’螺旋溜槽完全采用了计算机辅 助设计技术， 从断面曲线的分析设计到结构 的设计制图及模拟仿真都是完全在计算机 上完成的， 所以断面曲线及结构更为合理、 尺寸更为准确， 易于以后的不断优化及系列 化。 螺旋溜槽结构特点及技术参 数 ’ ’螺旋溜槽结构如图所示。技 术参数如表所示。 ’ ’螺旋溜槽在结构及技术性能上 有如下特点 （） 螺旋槽断面曲线采用多条立方抛物 线复合而成， 型与型分别采用不同的断 面曲线， 以便适应于不同的分选要求。 （“） 设计了可选用的横向冲洗水装置， 一般情况下不用冲洗水就可获得很好的选 别效果。在精选中加冲洗水， 可提高精矿的 品位； 在脱泥中加冲洗水则可使得脱泥更为 彻底。 万方数据 （） 螺旋槽直径大、 槽面宽， 单位占地面 积处理能力大。 （“） 螺旋槽材质采用玻璃钢内衬耐磨 层， 重量轻、 耐磨性能好、 使用寿命长。 图 ’ ’螺旋溜槽结构简图 分矿器；支架；螺旋槽； “截矿槽；接矿斗 工业应用实践 ’ ’螺旋溜槽自 年问世以来， 在短短的半年时间内， 已在工业中推广应用 ’多台。目前 ’ ’*型应用较多， 在 非金属的选别中效果尤为明显。 , “ 在三石 （红柱石、 蓝晶石、 硅线石） 选矿 中的应用 ’ ’螺旋溜槽以其特有的性能特 点， 在红柱石、 蓝晶石、 硅线石的选矿中担当 了脱泥和重选富集的重要作用。 表 ’ ’螺旋溜槽技术参数 型号 ’ ’ * ’ ’ * 螺旋槽外径 （- -） ’ ’ ’ ’ 螺旋槽头数 ““ 每头圈数 材质玻璃钢衬耐磨层玻璃钢衬耐磨层 外形尺寸 （- -） . . ’ / . . ’ / “ ’ . . ’ / . . ’ / 0 0 ’ 设备重量 （ 1 2 ） ’ ’ ’ ’ 给矿浓度 （3） ’ . ’ ’ . ’ 给矿粒度 （- -） ’ , ’ ’ , ’ “ 处理量 （4／5 台） . ’0 , , 脱泥 三石的选别一般采用重磁浮的选 别工艺， 主要靠浮选得到精矿。矿石经破碎 磨矿解离后产生大量矿泥， 由于矿泥比表面 积大， 将吸附大量药剂； 另外矿泥附着而污 染其它矿物表面， 既降低了三石矿物的可浮 性， 又破坏浮选过程的选择性， 恶化了浮选 过程。因此， 浮选前预先脱泥是获得优质精 矿和减少药剂消耗的重要步骤。因为酸性 介质对细泥有明显的凝聚作用， 因此矿泥的 影响对酸法浮选更为严重， 所以在进入浮选 前必须进行有效的脱泥。 , , 重选 在三石矿石中， 三石矿物与石英、 长石、 云母的相对密度有一定差异， 采用重选方法 进行预先富集， 提高浮选作业入选品位， 有 利于浮选和磁选效率的提高。 在某红柱石矿选矿厂， ’ ’*型 螺旋溜槽用于脱泥及重选富集， 取得很明显 的选别及经济效果。矿石经破碎磨矿后给 入 ’ ’螺旋溜槽， 经 ’ ’螺旋溜槽 脱泥和富集后， 矿浆含泥量从 ’ 3（* “ ’“-） 下降到 3左右， 不但起到了很好的 脱泥作用， 而且同时可抛去一部分尾矿， 对 红柱石起到了一定的预先富集作用， 对氧化 铁 （6 7 8） 则起到了反富集的作用， 氧化铁 从 3左右下降到了 , 0 3左右。选别指标 “ 万方数据 见表。 表 “ 选别红柱石的指标 （’） 产品产率 * * ,-. 红柱石回收率 给矿 / /0 1 0 精矿 1 . 2 21 . . 尾矿 1 0 2 . 矿泥 22 1 .3 0 0 与其它脱泥设备的比较 工业中也经常采用脱泥斗或旋流器用 于脱泥， 而“ 4螺旋溜槽与它们相 比， 则有如下优势（） 对矿物性质适应性 强。“ 4螺旋溜槽对给矿浓度波 动、 给矿量波动及给矿粒度组成波动均有很 好的适应性， 脱泥效果受浓度、 粒度及处理 量波动的影响较小； 而脱泥斗和旋流器则都 对给矿浓度、 粒度及给矿量波动较敏感， 对 脱泥效果影响较大。 （） 脱泥效率高。脱泥 斗只是靠重力沉降来实现砂泥分选， 易造成 砂泥混杂， 所以脱泥效率不 可 能 高， 而 “ 4螺旋溜槽则是在重力、 离心力 和摩擦力的综合作用下实现分选的； 旋流器 虽然采用离心力分选， 但由于物料是快速通 过旋流器进行分选的， 所以分选路径及时间 过短， 分选不彻底， 夹杂多， 从而导致脱泥效 率低， 而矿物在“ 4螺旋溜槽中的 分选路径及时间则长多了， 既有层流的作用 又有紊流的作用， 所以分选更为充分。 （.） 操作维护方便简捷。“ 4螺旋溜槽 采用无压给矿， 所以不用控制给矿压力的大 小。矿浆在螺旋槽上分带明显， 砂与泥分界 一目了然， 操作控制较为方便和直观， 且可 在工作状态下随意方便地调节截取阀块的 位置及产品质量。而对分泥斗来说， 一方面 难以观察泥砂的分离状况， 而且操作控制起 来也很麻烦、 不准确； 而对旋流器来说， 一方 面给矿压力需加以控制， 另一方面， 工作状 态下进行产品分离点的操作控制是不可能 的， 只有在停机情况下， 更换溢流管或沉砂 口才 行。 （0） 耐 磨、 使 用 寿 命 长。由 于 “ 4螺旋溜槽面衬有一层耐磨层， 所以使用寿命大大延长， 可达 年。这 一点分泥斗和旋流器是无法相比的， 特别是 旋流器， 因是压力给矿， 所以磨损速度极快。 （） 由于“ 4螺旋溜槽本身就是一 种很好的重选设备， 所以应用于脱泥作业的 同时， 还可将一部分脉石等轻矿物甩出去， 同时又起到重选预先富集抛尾的作用， 这一 点对大多数矿物来说都具有重要的意义， 而 分泥斗和旋流器是无法相比的。 . 结论 “ 螺旋溜槽由于采用针对性的 多型号设计， 使其不仅在重力选矿方面， 而 且在矿物的脱泥中也发挥了很好的作用。 由于“ 螺旋溜槽所特有的优 势， 在红柱石、 蓝晶石、 硅线石选别中， 用于 浮选前的脱泥及预先抛尾富集， 可取得明显 的经济效益， 并已得到了大量应用。 . 随着矿物浮选的推广应用， 由于矿泥 对浮选的影响较大， 所以脱泥变得越来越重 要， “ 螺旋溜槽以其特有的优点， 取代 常规脱泥设备， 将能创造出巨大的经济效 益。 参考文献 选矿手册 编辑委员会选矿手册， 北京 冶金 工业出版社， 3 3 . ［苏］5 “阿尼金 等螺旋选矿机， 北京 冶金 工业出版社， 3 / 1 . 刘惠中南方冶金学院学报 3 3 2（0） 1 . 1 2 “ 万方数据
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