螺旋溜槽内二次环流分布特性及其分选作用研究进展.pdf

2 0 2 1 年第2 期有色金属 选矿部分 2 9 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 2 1 ．0 2 ．0 0 5 螺旋溜槽内二次环流分布特性 及其分选作用研究进展 袁俊1 ，高淑玲1 ，孟令国1 ，周孝洪1 ，宋振国2 ’3 1 ．东北大学资源与土木工程学院，沈阳1 1 0 8 1 9 ； 2 ．矿冶科技集团有限公司，北京1 0 0 1 6 0 ； 3 ．矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京1 0 2 6 2 8 摘要近年来，为了响应国家节能减排，建设绿色矿山的政策，解决矿物原料需求大于供给的问题，国内外各大选厂一 方面逐渐开始革新现有的设备，另一方面也在逐渐使用重选代替其他的选别方法。重选作为一种古老的选矿方法，因其绿 色，成本低在当今社会又一次展现了勃勃的生机。螺旋溜槽作为重选设备的一种，因其人选粒度范围宽、单位面积处理量大、 结构简单、无运动部件、易于维护以及独特的结构和优良的分选性能等优点而被广泛应用于国内外选矿厂。目前国内外对于 螺旋溜槽的研究多集中在对理论公式及模型的优化上，对二次环流的研究则较少。本文对国内外二次环流的研究现状以及 螺旋溜槽参数对分选效果的影响进行了总结，分析了二次环流的研究方向。 关键词螺旋溜槽；二次环流；基本原理；分选作用 中图分类号T D 9 2 2 ．3文献标志码A 文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 2 1 0 2 一0 0 2 9 一0 7 R e s e a r c hP r o g r e s so nS e c o n d a r yC i r c u l a t i o nD i s t r i b u t i o na n d S e p a r a t i o ni nS p i r a lC h u t e 1 7 U r A NJ “7 21 ，G A O S 矗“Z i 咒g1 ，M E N GL i 咒g g “o1 ，Z H O UX i 以。矗o ，z g1 ，S O N GZ e 咒g “o 2 ，3 J ．S c 矗o o Zo 厂R e s o 乱r c 已sn 咒dC i 口i ZE ，z g i 咒e P r i 咒g ， N o r ￡矗P 以s ￡已r 咒L 砌i 口8 r s i f y ，S e 咒y a 咒gJ J0 8 j9 ， C 九i 咒n ； 2 ．B G R 工A 4 MT 8 f 九咒o Z o g yG r o 税乡， B P i Ji 咒gID 0 j6 0 ， C 矗i 咒以； 3 ．S ￡n 抬K 8 3 ，L n 6 0 r n ￡o ，yo ，M i 咒8 r n ZP r o c P s s i 咒gS c i e 咒c e 以咒矗T e c 九咒o Z o g y ，B e 巧i 咒gj0 2 6 2 8 ， C 九i 咒口 A b s t r a c t I nr e c e n ty e a r s ，i no r d e rt or e s p o n dt ot h e n a t i o n a lp o l i c yo fe n e r g yc o n s e r v a t i o na n d e m i s s i o nr e d u c t i o n ，c o n s t r u c t i o no fg r e e nm i n e sa n ds o l v et h ep r o b l e mt h a tt h ed e m a n df o rm i n e r a lr a w m a t e r i a l si s g r e a t e rt h a nt h es u p p l y ， d o m e s t i ca n df o r e i g nf a c t o r i e so nt h eo n eh a n dg r a d u a l l yb e g a nt o i n n o v a t et h ee x i s t i n ge q u i p m e n t ，o nt h eo t h e rh a n d ， t h e ya l s og r a d u a l l yu s e dg m v i t ys e p a r a t i o ni n s t e a do f o t h e rs e p a r a t i o nm e t h o d S ．G r a v i t ys e p a r a t i o na sa na n c i e n tr n i n e r a lp r o c e s s i n gm e t h o d ，b e c a u s eo fi t sg r e e n ，1 0 w c o s ti nt o d a y ’ss o c i e t yh a so n c ea g a i ns h o w ng r e a tv i t a l i t y ．A sak i n do fg r a v i t ys e p a r a t i o ne q u i p m e n t ， s p i r a lc h u t ei s w i d e l yu s e di nc o n c e n t r a t o r sa th o m ea n da b r o a db e c a u s eo fi t sw i d ep a r t i c l es i z er a n g e ，l a r g et h r o u g h p u tp e ru n i t a r e a ，s i m p l es t r u c t u r e ，n om o v i n gp a r t s ， e a s ym a i n t e n a n c e ，u n i q u e s t r u c t u r ea n de x c e U e n t s e p a r a t i o n p e r f o r m a n c e ．A tp r e s e n t ， t h er e s e a r c ho fs p i r a ls l u i c ea th o m ea n da b r o a di sm o s t l yf o c u s e do nt h eo p 血n i z a t i o no f t h e o r e t i c a lf o r m u l aa n dm o d e l ，a n dt h er e s e a r c ho fs e c o n d a r yc i r c u l a t i o ni sl e ss ．I nt h i sp a p e r ，t h er e s e a r c hs t a t u so f s e c o n d a r yc i r c u l a t i o na th o m ea n da b r o a da n dt h ei n f l u e n c eo fs p i r a lc h u t ep a r a m e t e r so nt h es e p a r a t i o ne f f e c ta r e s u m m a r i z e d ，a n dt h er e s e a r c hd i r e c t i o no fs e c o n d a r yc i r c u l a t i o ni sa n a l y z e d ． K e yw O r d s s p i r a l s ；s e c o n d a r yc i r c u l a t i o nf l o w ； f u n d a m e n t a lp r i n c i p l e ； s o r t i n ga c t i o n 螺旋溜槽作为一种典型的重力选矿设备，在全 球范围内广泛应用于细煤和重矿物选别行业。螺旋 溜槽能将有用矿物和脉石分离的内因在于两者之间 的密度以及粒度差异，而外因在于螺旋溜槽独特的 收稿日期2 0 2 0 1 0 1 6 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 1 9 7 4 0 6 5 ；矿物加工科学与技术重点实验室开放基金资助项目 B G R I M M K J s K L _ 2 0 2 0 一1 3 作者简介袁俊 1 9 9 5 一 ，男，安徽阜阳人，硕士研究生，主要从事复合场分选过程研究。 通信作者高淑玲 1 9 8 0 一 ，女，河北泊头人，博士，副教授，主要从事复合场分选过程研究。 万方数据 3 0 有色金属 选矿部分2 0 2 1 年第2 期 分选流场。对于一个特定的选厂而言，物料中有用 矿物和脉石之问的密度差异是确定的，此时螺旋溜 槽分选流场就显得格外重要。螺旋溜槽分选的关键 在于二次环流，二次环流在分选的过程中起到了分 带作用，可以将轻矿物推到外缘，重矿物推至内缘， 从而让轻重矿物按密度以及粒度进行分离[ 1 ≈] 。为 了提高性能，国内外学者以前一直通过物理试验和 误差去进行几何设计，以便开发适合工业应用的模 型，但是这种方法需要投入大量的时间以及成本。 因此，研究人员转变研究思路，通过使用数值技术试 图开发出一个预测准确和可靠的模型便于设计过 程，也取得了一定的成果[ 4 ‘5 ] 。但是当前国内外学者 对螺旋溜槽的研究大多集中在利用模拟技术对流场 特性的研究，对二次环流进行的相关研究则相对 较少。 1 螺旋溜槽内水相流场分布特性研究 进展 目前固液两相流的研究重点在于对复合力场下 的颗粒进行动力学分析，然后以颗粒为研究对象对 其建立方程并求解。为了研究螺旋溜槽分选过程的 机理，必须先对颗粒在分选流场中的受力进行分析 并建立颗粒的受力平衡方程，从而去分析流场中颗 粒的运动轨迹。但是分选流场中复杂的力学条件和 颗粒相互间的作用机制以及颗粒与流体问的相互作 用不明等因素导致理论研究难以进展，进而导致在 理论方面难以得出能较为普遍适用的公式。于是学 者们使用数学方法对模型进行简化处理，简化后的 模型不可避免地忽略了较多的条件，因此在精度方 面略有欠缺。此外，国内外研究者们对以往的试验 资料进行分析并结合理论分析，试图找出其中的规 律性，建立螺旋溜槽分选经验模型，已经取得一定的 进展，但是由于入选物料的复杂性以及结构的多变 性使得结果的普适性较差[ 6 。1 。 孙铁田[ 1 幻将槽面上的水流状态分成三部分，并 且对三个区域内的矿物颗粒进行了受力分析，确定 了三个区域内矿粒的运动方向，计算结果也较为准 确，但未将颗粒之间的相互作用考虑进去，因此结果 存在着一定的误差。 卢继美[ 1 3 ] 对台尔曼螺旋选矿机 直径5 0 0m m 进行过实际测定，测定结果表明，在一定流量的条件 下，流膜厚度随着半径的增加而增加，当增加到一定 的程度时由于溜槽边缘的影响，流膜厚度开始随着 半径的增加而逐渐减小，直至贴近溜槽边缘而逐步 降为零。随着流量的增加，最大流膜厚度的径向位 置将会向外迁移。此结果受到了测试技术方面的限 制，因此准确性需要进一步考证。K A P U R 等[ 1 4 ] 通 过对螺旋溜槽的结构参数和水流作用力进行优化， 开发了一个螺旋槽的模型用于工业设计。结果表 明，在所检验的4 个定律中，采用过渡流或混合流的 幂次定律来模拟螺旋溜槽流场是最适宜的。但他们 所得出的数学模型较为复杂，考虑了较多的影响因 素，相应的在考虑这些因素的同时也对许多变量进 行了假设，此外也没有考虑横截面形状对分选效果 的影响。 李华梁口印对螺旋选矿机进行数值模拟，结果表 明，在螺旋选矿机的内缘和部分中矿区，水流状态为 层流且水流速度相对较慢，环流作用很微弱；在螺旋 选矿机的外缘，水流状态为紊流且水流速度很快，环 流作用也更强烈。 H 0 1 1 a n d B a t t 通过样条曲线去分析螺旋溜槽的 分离性能。这是一个由线性曲线和幂函数曲线所组 成并且成功地拟合出有用矿物的累积回收率和累积 产率。虽然这种曲线拟合过程的好处在于产生了一 个数学表达式，对于简单的质量流模型计算是必不 可少的，但是拟合过程相当繁琐。G R O B L E R 等[ 1 6 ] 通过平滑线性曲线和幂律曲线之间的过渡区以及将 原理应用于低密度和高密度粒子等来增强H 0 1 l a n d B a t t 样条曲线，以提高拟合精度，并简化拟合过程， 相关试验结果表明该项研究取得了较好的成果。此 外，E r n s tC 将响应曲面法与H o l l a n d B a t t 模型进行 比较，结果表明，扩展的H o l l a n d B a t t 模型在测试数 据上表现出更好的性能[ 1 7 。18 I 。在上述国内外学者的 研究过程中，大多是对模型进行了一些假设，并且对 某些力进行了忽略，但所得结果仍然具有一定的参 考价值。笔者认为在对颗粒进行动力分离学的研究 中，根据现有的理论，我们无法对有些力进行定量分 析，但是在能定量分析的力中可以确定哪些力起主要 作用，哪些力可以忽略，这样可以保证所得数学模型 的简单性，也可以提升模型的准确性。目前螺旋溜槽 广泛应用于各类矿山，人选物料的复杂性和入选粒度 的广泛性会对螺旋溜槽有着不同的要求[ 1 9 ’22 I ，因此， 开发一个通用性螺旋溜槽模型是有难度的。 2 螺旋溜槽内二次环流的描述 螺旋溜槽虽然结构简单，但流场复杂。通常认 为，螺旋溜槽流场主要分主流 沿螺旋线向下运动 和径向环流两类，关于径向环流的研究早期大多采 万方数据 2 0 2 1 年第2 期袁俊等螺旋溜槽内二次环流分布特性及其分选作用研究进展 3 1 用理论推导以及试验测试，国内外学者在这方面均 做了大量的工作。黄尚安等[ z 3 ] 将螺旋溜槽内的流体 假设为层流状态，并以此推导出清水流状态下的水流 径向流速沿水深的分布曲线，并用荧光微丝的方法显 示出螺旋溜槽内水流速度的方向，结合理论计算公式 推出二次环流的位置以及强弱。S C H R A U B 等口4 3 使 用浸入水中的极细金属丝电解产生的氢气泡作为示 踪剂来观察二次环流的位置，但该方法要求气泡应 在黑暗背景下观察，光源的位置应确保光线在观察 时偏离约6 5 。方向。H O L T H A M [ 25 ] 通过小簇细丝 以及使用染料注入的方法来对螺旋槽底部的二次环 流进行可视化的研究。以上三种方法均有不足之 处，无论是荧光微丝还是金属丝电解产生的氢气泡 或者是染料注入均会对流场产生一定的干扰，由于 二次环流本身的量级较小，因此这些干扰不能被忽 视；另外，槽的外缘区域湍流的作用使得小簇细丝或 者荧光微丝颤动，从而对观察结果产生影响。除此 之外，即使通过染料注入的方法得到了路径图片，我 们依然很难对结果进行定量分析。 在理论方面国内外学者也做了大量的工作。 B u r c hCR 、卢继美等人对二次环流的理论分析中将 水流的流动状态设定为层流，将径向水流和断面水 流之间的影响简化，并在“先计算一次液流而不考虑 二次环流，而后计算二次环流时，又认为它的存在不 会影响一次液流”的假设下[ 2 引，分别导出了径向流速 公式。但是两者的区别在于B u r c hCR 将水流状态 假设为层流，而卢继美将水流的状态从层流变为由 层流到紊流，并根据水力学中水流运动方程式来推 求径向流速的运动规律。理论公式代人具体的数值 后可得到径向流速沿流膜厚度的分布图，图中可清 晰的表明二次环流的存在。J A I N 等[ 2 7 ] 对螺旋槽内 的流体质点进行受力分析，发现在流场截断面内存 在着受合力为零的点，这些点连在一起便形成了一 条受合力为零的线，在该线的上方，离心力起主要作 用，流体向外缘流动；在该线的下方，重力起主要作 用，流体向内缘流动。此外，在J A I N 的文章中还研 究了几何形状，给矿流量，给矿浓度，外缘区湍流以 及冲洗水对二次环流的影响，研究发现，给矿流量和 给矿浓度对二次环流的大小以及范围有交互作用， 在槽内任意点添加冲洗水可能会破坏二次循环，而 沿槽面添加冲洗水对二次循环影响不大。他的研究 对于加深理解二次环流的产生及其流动形式具有参 考价值。J A I N 对拜诺格剪切力进行了修正，对颗粒 溜槽内的颗粒进行了模拟，结果表明，对于低固体浓 度浆液，在所有颗粒尺寸和密度范围内，相对拜诺格 力来说，重力的影响更大；对于大尺寸、低密度的颗 粒，在高剪切速率下，重力的影响仍然更大。相反， 对于高固体浓度的浆液中，拜诺格力在所有尺寸和 密度范围内占主导地位。对于给定的粒径范围，拜 诺格力对低密度颗粒的影响更大，且随着浆液中固 体浓度的增加而明显增大。该结论是在层流状态下 推导出来的，很多文献已经证实螺旋溜槽内的流体 状态从内到外依次为层流，过渡流以及湍流，因此在 外缘区域的准确性需进一步考量验证。 M A T T H E W S 等[ 2 8 ] 在流量为8m 3 ／h 时对纵向 流进行捕捉，结果发现纵向流出现在内部区域 1 ．5m m 的地方，并且在O ．3 ～O ．5 5m m 处方向发生 改变，同时也发现纵向流流速比主流流速小一个数 量级，同时还捕捉到了流量为4m 3 ／h 槽外缘区域二 次流的速度分布图，从而证明了二次环流的存在； Y EGC 等将H 0 1 1 a n d B a t t 试验数据与四种不同湍 流模型下模拟数据进行对比，从各径向位置流膜厚 度上来说，用R S M 模型模拟得到的数据与H o l l a n d B a t t 试验获得的数据具有较好的一致性，因此认为 R S M 模型在模拟结果上有更高的可信度。此外，通 过对L D 一9 螺旋选矿机进行模拟，得到了二次流的分 布图，发现二次流的分布是不连续的，内槽没有明显 的二次流。原因是内缘区域的一次流流速和流膜厚 度太小，无法产生二次流。一般情况下，二次流在水 深o ．2 ～o ．5m 处速度方向发生改变。该研究是通 过流膜厚度来判别R S M 模型和其他三种模型的优 劣，这点需进一步验证；P I V 、L D A 以及P E P T 技术 的不断发展，使得检测手段变得多元化，多种手段的 检测结果可以相互印证从而保证了检测结果准确 性[ 2 9 ’3 1 ] 。使用几种模拟方法模拟的结果均和试验所 得的结果有较好的吻合性，较好的吻合性一方面证 明了模拟结果的准确性，另一方面也对二次环流的 存在形式进行了进一步的验证。 3 螺旋溜槽工作参数对流场特性及其 分选作用的影响 3 ．1 结构参数对流场特性和分选效果的影响 3 ．1 ．1 螺距、直径对流场特性及分选效果的影响 螺旋溜槽的直径是设备的规格标志，直接影响 其处理能力和粒度回收下限，同时也是决定其他结 构参数的基础；螺距对螺旋溜槽纵向倾角的大小有 一定的影响，直接影响矿浆在螺旋溜槽内的纵向流 速和流层厚度。 万方数据 3 2 有色金属 选矿部分2 0 2 1 年第2 期 范象波等口2 3 通过对七种不同规格的螺旋溜槽上 进行试验，在所得试验数据的基础上进行回归分析， 得出了内缘区流膜厚度、平均流速、雷诺数三者间的 经验公式，在直径不变的情况下，螺距越大，对应位 置上的流膜厚度、流速以及雷诺数将会减少；在螺距 不变的情况下，流膜厚度、流速以及雷诺数将会随着 直径的增大而增大。外缘区流态受众多因素的影 响，随着直径以及总流量的增大，外缘区的雷诺数也 在增大，随着螺距的减小，外缘区的雷诺数也在 减小。 高淑玲等口3 ] 主要探究了螺距和给矿流量对流 场及颗粒运动轨迹的影响。根据模拟结果可知，在 对流场的影响中，螺距以及给矿流量的增大都将会 使得水相流速和湍动能增大，但是流膜厚度会随着 给矿流量的增大而增大；在对颗粒轨迹的影响中， 给矿流量的增大对低密度颗粒的影响更为明显，将 会对分带产生一定的影响，不利于分选；螺距的增 大对高密度颗粒的影响较大，有利于加速颗粒 分带。 李吉辉等口4 1 通过一种自制的测试装置去测量流 膜的厚度，研究发现，当距径比为o ．3 4 时，在内缘螺 旋分选机流膜厚度最大，其分布更符合薄流膜分选 的期望；在同一径向位置，距径比的增大会导致内缘 流膜厚度减小。外缘流膜厚度则随着距径比的降低 依次减小。 对于普通的螺旋溜槽，距径比一般在O ．4 ～O ．8 之间。但是张一敏等[ 3 5 ] 研制的超极限距径比螺旋溜 槽，将距径比降低到o ．4 以下，使溜槽坡度变缓，显 著提高了小密度差分选物料的分选效率。实际分选 试验表明，超极限距径比螺旋溜槽在对实际矿物重 选作业中取得了良好的分选效果。 刘鑫等[ 3 胡通过分选过程动力学分析得出减小距 径比可以提高颗粒径向分布函数对密度的敏感度， 这也是微细粒螺旋溜槽获得较好分选指标的主要因 素之一。 3 ．1 ．2 下斜角和分离器的位置对流场特性及分选 效果的影响 高淑玲等分析了下斜角对螺旋溜槽流场特征的 影响，发现下斜角的增大会使得螺旋溜槽截面倾斜 度增加。从模拟结果来看，下斜角对二次环流的影 响较大，这种影响主要体现在二次环流的分布范围 和二次环流的强度[ 3 7 。38 I 。 截面形状主要会对水流的运动状态有一定的影 响。实际分选试验和研究结果表明，较大横向倾角 的横截面适用于选别粒度大的物料，而较小的横向 倾角横截面则更加适用于选别细粒矿物和矿泥[ 3 9 | 。 螺旋溜槽分离器设计的关键因素是要对整个槽 内的湍流 雷诺数 进行全面控制，以保证整个流动 介质的状态。M I S H R A 等H 叩尝试开发一个基于离 散单元法 D E M 的仿真模型，用以了解螺旋溜槽的 分离过程，并将其用于设计。从初步的数值研究中 可以看出，分离器是影响螺旋溜槽分离效率的重要 设计参数之一。模拟结果显示，当分离器在距螺旋 溜槽底部o ．2 5m 的高度 大约在第4 圈结束 时，并 且距离螺旋溜槽中心的径向距离为O ．1 5m ，可以得到 最大分离效率。 叶贵川[ 4 妇在对螺旋选矿机的研究中发现，对于 不同截面形状的螺旋选矿机来说，椭圆型槽面径向 环流作用较强，立方抛物线槽面径向环流作用较弱； 当槽面形状是复合型槽面时，横向倾角的增大和距 径比的减小都会导致径向环流的增大。对同一颗 粒，椭圆型槽面更难降低颗粒平衡半径，颗粒平衡半 径随着距径比的降低以及螺旋槽横向倾角的增加而 减小。 3 ．1 ．3格条以及刻槽对流场特性及分选效果的影响 在螺旋溜槽选别矿物的过程中，由于槽面形状 的影响矿浆浓度由内缘向外缘急剧降低，产生脱水 现象。相关文献表明，添加格条或刻槽可以改善这 一现象，添加格条可以起到强化松散作用，而添加刻 槽对重矿物颗粒有引流作用，同时可以改善槽面的 浓度分布达到增强分选效果的作用[ 42 I 。但也有学者 认为，凸起的结构会破坏槽面上流膜的流态尤其是 径向上的二次环流，从而对矿物的分选产生不利 影响。 王家明等[ 4 3 ] 对来复条螺旋溜槽的分选机理进行 了探讨，其作用表现在1 由于来复条存在，使得水 流产生了水跃现象，有助于提高矿粒的分散度，促进 了轻重矿物的分离；2 来复条在槽面形成的径向脉 动水流对矿物实现了二次分选的作用。试验结果表 明，在适宜的来复条高度、数量以及角度等参数条件 下，有助于矿物的分选。 王光庆[ 4 4 3 模拟格条的存在对水流状态的影响， 结果表明，铺设格条后水流由外缘向内缘扩展，由于 水流向内缘流动也会使得整体流膜厚度变小。李华 梁[ 1 阳认为只要刻槽的角度、宽度和深度合理，是有利 于矿物的分带。刻槽的存在有一定的导向作用，使 得重矿物颗粒向内缘移动的趋势增大；也容易在凹 槽处形成紊流，从而强化二次环流。 万方数据 2 0 2 1 年第2 期袁俊等螺旋溜槽内二次环流分布特性及其分选作用研究进展 3 3 3 ．2 操作条件对流场特性及分选效果的影响 操作条件主要包括给矿浓度、给矿流量和给料 性质。实际生产表明，对于选别不同粒度、不同密度 以及不同作业其给矿浓度也是不同的。目前矿浆浓 度、给矿流量和给料性质三者之间的交互影响还不 是特别清晰。 张一敏等[ 3 6 ] 在研究超极限螺旋溜槽时发现，粒 度相同的矿粒，颗粒的速度与密度成负相关。在适 宜的粒度范围内，粒度大的颗粒更易于在槽内得到 分选；对于密度相同的颗粒，在一定的范围内，随着 粒度的增加速度先增大后减小。增大摩擦系数对细 颗粒的速度影响比较显著，由此增大矿粒问运动速 差有利于选别。 T R I P A T H Y 等H 5 1 采用三级B o X _ B e h n k e n 析因设 计与响应曲面法 R S M 相结合的方法，对超细铬矿 螺旋选矿机的工艺参数进行了建模。研究结果表 明，分离位置、矿浆密度以及给矿速度的平方对分离 有很大的影响，其中给矿流量与分离位置对精矿回 收率有交互影响，而其他的因素影响则相对较小。 在较低的给矿流量和进料浆密度下，可获得较高的 铬回收率。当给矿流量增加后，作用在颗粒上的离 心力增大，颗粒分离停留时间也缩短，这将使得尾矿 铬损失增大。 黄秀挺[ 4 6 ] 通过对螺旋溜槽进行模拟，发现在槽 面纵向倾斜角或者入口流量增大的情况下，水流速 度的分布特征基本没有影响，但水流速度却明显增 大，二次环流也越明显。给矿浓度和给矿流量对不 同密度的颗粒在运动行为上具有一定的交互作用， 在较低的给矿浓度下，增大给矿流量有利于较粗粒 级的分选；在较低给矿流量时，增大给矿浓度有利于 较细粒级的分选。 刘祚时等[ 4 7 ] 以B L 6 0 0 螺旋溜槽作为基础，利用 数值模拟技术研究了矿物颗粒粒度及粒度比重对分 选效果的影响。从模拟结果来看，当矿物颗粒在合 理范围内，分选效果才能在相对较好范围内波动。 若矿物颗粒粒度较大，矿物颗粒受到向外的合力将 会大于向内的合力，矿物颗粒将会向外缘移动。模 拟结果与实际试验结果有较好的吻合性，说明模拟 具有一定的准确性，可以为后面的工作提供参考。 从国内外相关研究来看，无论是从理论推导出 相关的公式，还是将螺旋溜槽与模拟技术相结合，两 者均已能从定性的角度去解释螺旋溜槽分选的基本 原理，也能从一定程度上指导现场生产以及为设备 的优化提供依据。但是，国内外学者对结构参数和 操作条件问的交互影响研究并不多‘4 8 。5 0 I 。 4结论 1 在现有的基础理论上，国内外诸多学者对螺 旋溜槽理论上的研究已经相当透彻，从定性的角度 上基本上已能将螺旋溜槽的分选原理解释清楚；对 于结构参数和操作条件对螺旋溜槽分选效果的影响 也已经研究的较为透彻，基本具备指导现场生产的 基础。 2 最近几年对螺旋溜槽的研究大多集中在模拟 技术与螺旋溜槽的结合上，对二次环流的研究深度 略有不足，应重点分析结构参数和操作参数对二次 环流的范围和强弱的影响，并尝试建立函数关系。 3 进一步探究二次环流的强弱和范围对实际分 选矿物的影响，并探究两者在什么组合情况下最有 利于实际矿物的分选。二次环流作为螺旋溜槽内的 特征流，对其流场特性进行数值化表征至关重要。 如何将数值仿真方法与实时检测技术互补融合，有 效提高数值化描述的精确度，也是今后研究的重点 方向之一。 参考文献 [ 1 ]彭会清，李广．螺旋溜槽的研究现状及展望[ J ] ．江西有 色金属，2 0 0 9 ，2 3 3 2 6 2 9 ，3 7 ． P E N GH u i q i n g ，L IG u a n g ．R e s e a r c hs t a t u sa n dp r o s p e c t o fs p i r a lc h u t e [ J ] ．J i a n g x iN o n f e r r o u sM e t a l s ，2 0 0 9 ， 2 3 3 2 6 2 9 ，3 7 ． [ 2 ] 富佳兴，李济洋．螺旋溜槽关键参数的研究与应用[ J ] ． 煤矿机械，2 0 2 0 ，4 1 2 1 6 1 1 6 4 ． F UJ i a x i n g ，L IJ i y a n g ．R e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fk e y p a r a m e t e r so fs p i r a lc h u t e [ J ] ．C o a lM i n eM a c h i n e r y ， 2 0 2 0 ，4 1 2 1 6 1 1 6 4 ． [ 3 ] 魏阳阳，魏亮亮．螺旋溜槽的设计参数敏感度分析及整 体建模[ J ] ．中小企业管理与科技 上旬刊 ，2 0 1 8 5 1 6 9 1 7 0 ． W E IY a n g y a n g ，W E IL i a n g l i a n g ．S e n s i t i v i t ya n a l y s i so f d e s i g np a r a m e t e r sa n do v e I 丑UI n o d e l i n go fs p i r a lc h u t e [ J ] ． M a n a g e m e n t T e c h n o I o g yo fS M E ，2 0 1 8 5 1 6 9 1 7 0 ． [ 4 ] K w 0 NJ ，K I MH ，L E Es ，e ta 1 ．s i m u l a t i o no fp a n i c l e - l a d e nf l o wi nah u m p h r e ys p i r a lc o n c e n t r a t o ru s i n gd u s t - l i q u i d s m o o t h e d p a r t i c l eh y d r o d y n a m i c s [ J ] ． A d v a n c e d P o w d e r ‘r e c h n o l o g y ，2 0 1 7 ，2 8 1 0 2 6 9 42 7 0 5 ． [ 5 ]D O H E I MMA ，G A w A DAFA ，M A H R A NGMA ， e ta 1 ．N u m e r i c a ls i m u l a t i o no fp a r t i c u l a t e f l o wi ns p i r a l s e p a r a t o r s P a r tI ．L o ws o l i d sc o n c e n t r a t i o n o ．3 ％8 L 3 ％s o l i d s [ J ] ．A p p l i e dM a t h e m a t i c a lM o d e l l i n g ，2 0 1 3 ， 3 7 1 ／2 1 9 8 2 1 5 ． [ 6 ] 伍喜庆，黄志华．磁力螺旋溜槽及其对细粒磁性物料的 万方数据 3 4 有色金属 选矿部分2 0 2 1 年第2 期 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 1 0 ] [ 1 1 ] [ 1 2 ] [ 1 3 ] [ 1 4 ] [ 1 5 ] [ 1 6 ] 回收[ J ] ．中南大学学报 自然科学版 ，2 0 0 7 ，3 8 6 1 0 8 3 1 0 8 7 ． W UX i q i n g ，H U A N GZ h i h u a ．M a g n e t i cs p i r a lc h u t ea n d i t sr e c o v e r yo f f i n em a g n e t i cm a t e r i a l s [ J ] ．J o u r n a lo f C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y S c i e n c ea n dT e c h n 0 1 0 9 y ， 2 0 0 7 ，3 8 6 1 0 8 3 1 0 8 7 ． 刘惠中．B L l 5 0 0 螺旋溜槽的研制及应用[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 0 3 2 9 3 2 ． L I UH u i z h o n g ．D e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fB L l 5 0 0 s p i r a lc h u t e [ J ] ．N o n f e r r o u sM e t a l s M i n e r a lP r o c e s s i n g S e c t i o n ，2 0 0 0 3 2 9 3 2 ． 刘仁梁．旋转螺旋溜槽选别机理与选型[ J ] ．矿山机械， 1 9 9 8 1 0 35 ． L I UR e n l i a n g ． S o r t i n gm e c h a n i s ma n d s e l e c t i o no f r o t a r ys p i r a lc h u t e [ J ] ．M i n i n gM a c h i n e r y ，1 9 9 8 1 0 3 5 ． H O L L A N D B A T TAB ，H O L T H A MPN ．P a r t i c l ea n d f l u i dm o t i o no n s p i r a ls e p a r a t o r s[ J ] ． M i n e r a l s E n g i n e e r i n g ，1 9 9 1 ，4 3 ／4 4 5 74 8 2 ． 叶贵川，马力强．螺旋分选机动力学分析及参数优化探 讨[ J ] ．煤炭学报，2 0 1 7 ，4 2 增刊2 4 7 9 4 8 5 ． Y EG u i c h u a n ，M AL i q i a n g ．M e c h a n i c a la n a l y s i sa n d p a r a m e t e ro p t i m i z a t i o no fs p i r a ls e p a r a t i o n [ J ] ．J o u r n a l o fC h i n aC o a lS o c i e t y ，2 0 1 7 ，4 2 S 2 4 7 9 4 8 5 ． 余力，钟晋，刘丽芬．云南某铁尾矿选矿试验研究[ J ] ．矿 业工程，2 0 1 4 ，1 2 2 1 0 一1 3 ． Y UL i ，Z H O N GJ i n ，L I UL i f e n ．E x p e r i m e n t a ls t u d yo n b e n e f i c i a t i o no fa ni r o nt a i l i n gi nY u n n a n [ J ] ．M i n i n g E n g i n e e r i n g ，2 0 1 4 ，1 2 2 1 0 一1 3 ． 孙铁田．螺旋选矿设备上矿粒运动速度的计算[ J ] ．有 色金属 冶炼部分 ，1 9 7 6 8 4 24 6 ，2 0 ． S U NT i e t i a n ．C a l c u l a t i o no fp a r t i c