Збагачення на гвинтових сепараторах
Для збагачення руд і розсипів рідкісних і шляхетних металів широке застосування знайшли апарати – гвинтові сепаратори, в яких використано принцип поділу матеріалу в похилому безнапірному потоці малої глибини і у яких нерухомий похилий гладкий жолоб виконаний у вигляді спіралі з вертикальною віссю (рис. 10.7).
Мал. 10.7 Гвинтовий сепаратор
Складається з приймального пристрою пульпи 1, гвинтового жолоба2, цетральної труби4, що забезпечує жорсткість та міцність конструкції, відсікачів продуктів3та хвостового жолоба5. У поперечному перерізі жолоб має овальну форму, причому зовнішній борт його знаходиться вище за внутрішній. Кут нахилу гвинтової лінії зазвичай у 2...2,5 рази менше кута тертя видобутого мінералу.
Пульпа при Т: Ж від 1:3 до 1:15 завантажується у верхній частині жолоба і під дією сили тяжіння стікає вниз у вигляді тонкого потоку різної глибини перерізу жолоба. Мінеральні частинки, що рухаються в потоці пульпи гвинтовим жолобом, відчувають одночасно вплив сил, різних за величиною і напрямом. При русі в потоці крім звичайних гравітаційних та гідродинамічних сил, що діють на мінеральні частки, створюються відцентрові сили. Рівнодія їх визначає траєкторію руху частинок у поперечному перерізі потоку. Під дією цих сил відбувається розподіл часток за щільністю та крупністю. На відміну від руху частинок у прямих похилих потоках у гвинтовому жолобі частинки переміщуються відносно один одного не тільки вздовж жолоба, але і в поперечному напрямку. Легкі зерна, що мають більшу швидкість переміщення по потоку, відхиляються до зовнішнього борту, важкі частинки, що мають меншу швидкість, ніж легкі, рухаються біля внутрішнього борту (рис. 10.8).
Рис.10.8Схема розшаровування матеріалу у гвинтовому жолобі
На перших витках ринви відбувається розшаровування матеріалу по вертикалі, у якому важкі мінерали концентруються в придонному шарі. Потім відбувається перерозподіл зерен у радіальному напрямку, в результаті чого формуються окремі шари потоку частинок, які набувають характеру руху. Перерозподіл зерен у потоці закінчується після проходження двох, трьох витків жолоба, після чого потоки частинок рухаються по постійних траєкторіях. Перерозподілу сприяє подача води, що змивається, яка подається до внутрішнього борту жолоба.
Потоки концентрату і промпродукту відокремлюються відсікачами, які являють собою поворотні ножі, встановлені біля отворів з трубопроводом, що відводить. Встановлюються такі пристрої з інтервалом 0,5 – 1 виток. На верхніх витках знімається концентрат, на нижніх – промпродукт. Хвости розвантажуються наприкінці ринви.
Оптимальна кількість витків ринви зазвичай становить три. Проте, вона залежить від крупності харчування. Для великого матеріалу достатньо двох витків, а для дрібного, крупністю менше 0,15 мм, необхідно 4 витки.
Гвинтові сепаратори виготовляються з чавуну, силуміну (сплаву алюмінію з кремнієм), полімерних матеріалів, робоча поверхня жолобів зазвичай футерується гумою, кам'яним литтям або полімерами.
Основним конструктивним параметром сепаратора є діаметр гвинтового жолоба. На сепараторах великого діаметра (1000 мм і більше) зазвичай збагачується матеріал 1…2 мм. Для збагачення тонкозернистих матеріалів (менше 0,5 мм) застосовуються сепаратори діаметром 500 та 750 мм. Матеріал крупністю мінус 1+0,074 мм збагачуються успішно на сепараторах різного діаметру. Гвинтові сепаратори бувають одно-, двох- татрижолобними, що значно збільшує їх продуктивність. Ступінь концентрації на гвинтових сепараторах зазвичай становить 5…10 залежно від вмісту важких мінералів вихідного харчування.
Зростання важких мінералів з мінералами порожньої породи, що мають проміжну щільність, погано витягуються на сепараторах і порушують селективність поділу. Тому гвинтові сепаратори застосовуються в основному для збагачення розсипів, у яких відсутні зростки.
Оптимальна щільність пульпи, що надходить на сепаратор, для пісків розсипних родовищ становить від 35% до 50% твердого, для руд – від 15% до 35% твердого. Підвищення вмісту твердого в пульпі порушує процес розшарування матеріалу і матеріал рухається суцільною масою по жолобу, в той час, як при великому розрідженні (менше 10% твердого) доводиться знижувати кількість матеріалу, що надходить на сепаратор через переповнення жолоба. Для підвищення якості концентрату, зменшення замулювання в зоні концентрування для транспортування важких мінералів змивна вода подається в приосеву зону кожного жолоба Витрата змивної води зазвичай становить 0,3 ... 0,6 л / с для одного жолоба. При надлишку змивної води важкі мінерали зносяться до області промпродукту і навіть хвостів.
Питома продуктивність гвинтових сепараторів на 1 м 2 площі становить сепаратора СВ2Л-1000 досить висока і становить 0,9…2,5 т/ч.
Простота пристрою, відсутність механічного приводу, висока питома продуктивність, мала площа, займана ними та висока надійність роботи, забезпечили гвинтовим сепараторам широке застосування їх при збагаченні титанових та титано-цирконових пісків, золотовмісних розсипів, олов'яних та вольфрамових руд. Встановлюються вони також драгах.
Різновидом гвинтовихсепараторами є гвинтові шлюзи, які відрізняються формою жолоба і малим нахилом його днища.
Застосовується такий шлюз для збагачення тонкозернистих матеріалів (менше 0,074 мм) при малих швидкостях руху тонкого потоку шлюзом.