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玻璃钢螺旋溜槽选矿原理及结构特性
  发布日期:2011/11/10 | 点击次数:3164
 

一、螺旋选矿简介

      螺旋选矿是在弯曲成螺旋状的长槽内进行的选矿过程,仍属斜面流选矿范畴,但在这里利用了矿浆在回转运动中产生的惯性离心力,促使轻、重矿物在槽面上分带,并分别连续排出。离心力和重力分力在流动中处于同一数量级,对分选有同样重要作用。自1941年美国人I.B.汉弗莱(Humphreys)制成第一台螺旋。选矿机以来,60年代苏联又制造了螺旋溜槽,70年代我国制成了带转动装置的旋转螺旋溜槽,至此螺旋选矿以其特有的矿浆运动形式而自成体系。

     二、螺旋选矿分选原理

       常用螺旋选矿机的槽断面形状、螺距和螺旋外径均是不变的。槽面上某一点沿槽切线方向的倾角a,称为纵向倾角,纵向倾角的正切等于螺距与该点回转一周的周长之比,即:

01.jpg 

式中:t——螺距;

        r——螺旋槽面上任一点距回转轴线的半径。

      可见,纵向倾角是随槽面上某点半径的减小而增大。在螺旋槽的垂直横向断面上,槽底某点的切线与水平面的夹角届称作横向倾角。横向倾角系随半径的增大而增大。纵向倾角与横向倾角共同决定着该点横面的最大倾角y,其间的关系为。

02.jpg 

r角的方向总是偏向槽的内缘,是影响底层矿粒运动方向的重要因素。

      螺旋槽内的矿浆在重力分力作用下沿槽流动,同时又受惯性离心力作用向外缘扩展。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。据测定,靠近内缘液流厚度只有2~3毫米,呈层流流态,靠近外缘流层厚达7-16毫米,流速达1.5-2米/秒,呈明显的紊流流态,给入的水量增大,湿周向外扩展,但对内缘的流动特性影响不大,图11.7.3示出了以水进行测定的结果。

03.jpg 

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,如图11.7.4下图所示。由于这种环流运动,使得在槽的内圈(区域A)出现上升分速度,外圈(区域B)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。上层液体趋向外缘,下层则趋向内缘(如图11.7.4下图所示)。

04.jpg

 

06.jpg 

     位于矿浆内的固体颗粒既受着流体运动特性的支配,同时也受有自身重力、惯性离心力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。矿粒在沿槽面作回转运动中产生惯性离心力,其大小可用下式表示;

07.jpg 

式中  v1——颗粒沿槽面回转运动的线速度,

         r——颗粒所在位置的回转半径。

      进入底层的重矿物受槽底摩擦力影响,运动速度较低,离心力较小,在重力分力作用下,沿槽面的最大倾斜趋向槽的内缘运动I上层轻矿物颗粒接近随矿浆一起运动,速度大,被甩向槽的外缘。轻、重矿物颗粒的运动轨迹如示意图11.7.5所示。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,最外圈矿浆中则悬浮着微细粒矿泥。这种分带现象在第一圈:之后即已表现出来,并在以后继续完善着。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,促进着分带的发展。到第3~4圈时,矿粒运动趋于平衡,分带完成,结果如图11.7.6所示。

08.jpg 

     三、螺旋溜槽的设备结构

   螺旋溜槽是由玻璃钢制成的螺旋叶片组装而成。叶片内表面有耐磨衬里,用聚氨酯橡胶或掺入金刚砂的环氧树脂涂刷而成。螺旋槽支撑在金属结构架上,上方有分矿器和接矿槽,下部有产品截取器和接矿槽,根据不同处理量需要,螺旋机组可以做成不同层数,即有单头、双头、三头和四头结构。图11.7.9示出了φ1200四头螺旋溜槽结构。

 09.jpg

     螺旋溜槽与螺旋选矿机的区别主要在于。(1)螺旋溜槽的横截面呈直线或立方抛物线,  (2)精,中、尾矿均在螺旋槽的末端接出,在螺旋槽中部不设精矿接取装置;  (3)在选别过程中一般不加冲洗水。

    矿浆在螺旋溜槽上的流动情况与分选原理与螺旋选矿机基本相同。只是在螺旋溜槽槽面上有更大的平缓宽度,矿浆呈层流流现的区域较大,故适于处理微细粒级矿石。

    四、螺旋溜槽的槽面结构特性

螺旋溜槽的横截面曲线一般地可用下式表示:

010.jpg 

      取直角坐标的第三象限作为槽的横截面,如图11.7.10所示则坐标原点O即为螺旋溜槽的外缘,A点为槽的内缘。OA为螺旋溜槽的工作表面,BA和0C为槽面的挡边。

    横面上任一点的横向倾角β由下式决定。011.jpg

 

     式中,r——槽面上任一点距轴线的距离。其余符号见图11.7.10。

     立方抛物线的工作面端点OA与水平线交角γ称为下斜角,其值决定于A点的坐标位置:

 012.jpg

      为了使不同直径的螺旋溜槽有相似的立方抛物线截面,应采取相同的下斜角或初始角。但不同直径的螺旋溜槽不能选取相同的α值,即不能应用同一个立方抛物线方程。根据试验室试验,选别粒度为O·3~O·02毫米物料时,下斜角γ以9度选别效率最好,α值的近似计算式为:013.jpg

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