螺旋溜槽是利用轻、重矿粒在沿螺旋斜面向下水流中所受的重力、惯性离心力、水流作用力和槽面磨擦力等不同而进行反选的。矿浆流在螺旋a槽面上的运动是很复杂的,总的来说是产生两个方向的运动。一是绕螺旋槽垂直轴线捷转的、沿槽面向下的纵向流,称为主流;另一个是绕矿流自身某一平衡层旋转的横向流,称为横向环流或副流。纵向流上层流速大,下层流速小;横向环流上层向槽外缘,下层向槽内缘。
影响螺旋溜槽分选过程的因素很多,如入选矿石的性质,操作的流程的工艺参数以及螺旋溜槽本身的结构参数和性能等,对选别效果有不同程度的影响。
螺旋溜槽的解决能力大体上与螺旋槽外径的平方成正比。大直径溜槽的矿流体积和流速比小直径溜槽的大,因此单位时间的解决能力高。另外,螺旋槽直径不同对各粒级矿物的回收率也不一样。一般的规律是螺旋溜槽直径越小,回收粒度的下限也越小。
纵向倾角沿槽体的槽截面是变化的,内缘大、外缘小。纵向倾角愈大,矿浆流速愈快,物料所受的离心力也就愈大。选别细粒物料时宜采用小倾角,选别粗粒物料是时宜采用大倾角。为使矿浆顺行并取得较好的选别指标,要求选择适宜的纵向倾角。纵向倾角的大小,通常用P和外径D之比即距径比来表示。对不同粒度铁矿石的选别试验表明,当入选物料较细时,采用较小的P/D值选别指标较好,但当P/D<0.3时,矿浆在槽面上不能顺利流动,槽内侧出现沉积现象。选别微细粒物料时,P/D选0.4左右为宜;选别普通细粒物料时,P/D选0.6为宜,目前工业上采用的ф1200mm螺旋溜槽的螺距P=720mm,P/D=0.6。
螺旋槽断面曲线的切线与水品轴的交角称为横向倾角。横向倾角对矿流在槽面上的分布有很大影响。横向倾角大,水流深度亦大,选别细粒矿石时宜采用小横向倾角。断面曲线上各处的横向倾角是变化的,外缘大,内缘小。为便于表示横向倾角的大小,通常利用横向下斜角γ来表示。横向下斜角是螺旋槽断面上内缘与外缘间的连线和水平轴之间的交角。工业用ф1200mm螺旋溜槽定型设计采用横向下斜角γ=9°。
螺旋槽的圈数决定了选别距离的长短,这应根据入选物料的性质和对作业指标的要求来确定,一般入选物料中目的矿物与脉石矿物较难分离时,应选用较多的圈数。工业上采用的多为4~6圈。通常以能满足选别要求为准,圈数不宜过多,因为圈数多,整个螺旋溜槽的高度就要增加,占据的空间大,给设备配置和矿浆输送带来困难。工业用ф1200mm螺旋溜槽定型设计采用5圈。
溜槽内表面要求平整,均匀,有一定的耐磨性能,防止拉沟、变形、破损等情况。故通常在玻璃钢螺旋溜槽的内表面,涂以聚胺脂耐磨橡胶和环氧树脂加金刚砂或辉绿岩粉等。粗糙程度对选别指标影响不大。
给矿体积的大小,直接影响矿流的厚度和速度。选别粗粒物料时给矿体积宜大,选别细粒物料时给矿体积宜小。粗选时给矿体积宜大,精选时给矿体积宜小。选别赤铁矿的生产实践说明,随着给矿体积的增加,尾矿品位升高,精矿品位也稍有升高,金属回收率下降。在正常给矿浓度下,工业用ф1200mm螺旋溜槽的给矿体积为180~220L/min。
给矿浓度过大,会增加矿浆粘度,使矿层松散不好,粒子沉降受阻,影响分层效果及矿粒沿槽面的移动速度,精矿品位和回收率下降。而给矿浓度过小,不仅降低了溜槽的解决能力,也使矿物料层变薄,不具备按密度分层、分带的条件,又会使矿浆流速增大,重选物来不及分层、沉降便被排出,造成尾矿品位升高、回收率下降,不过,螺旋溜槽对选别浓度的变化不敏感,在较宽的浓度范围内,对选别指标的影响不明显。
适宜的给矿浓度还与入选物料的性质有关,如选别弓长岭岭东矿石时,粗选作业的适宜给矿浓度为38~46%;精选作业的适宜给矿浓度为50~60%。当选别重矿物含量较低的南芬磁选尾矿(含铁品位8~10%)时,适宜的给矿浓度为25~35%。一般说来,在不影响选别指标的情况下,宜尽量选用较高的给矿浓度,这样可提高溜槽的解决能力,并减小浓缩作业的负荷。
螺旋溜槽的有效分选粒级是74~20μm,不同直径溜槽的适宜处理粒级也不同,当选别铁矿石时,ф400mm和ф600mm螺旋溜槽处理的粒度下限为20μm;ф1200mm螺旋溜槽的选别粒度下限为30/μm。为获得较好的选别效果,螺旋溜槽同所有其他重选设备一样,要求入选物料有较窄的粒度范围。因此,入选前对物料进行脱泥和分级将是十分重要的。
入选的矿物颗粒呈圆形、多角形、片状或不规则形状时,在矿流中的运动状态是极不相同的。近似于圆形的矿粒较片状或菱形矿粒的运动速度为快,因此脉石矿物呈圆形而重矿物呈片状或不规则形状时,对分选是十分有利的。
螺旋溜槽的主要优点是设备结构相对比较简单,投资和生产费用低廉,粗,中粒溜槽还有较高解决能力,目前大范围的使用在处理锡,铂,金,铁及某些稀有金属矿石尤其是在处理低品位砂矿方面应用更多。