1 前言重选由于环境污染小,成本低而被广泛应用于金属矿和非金属矿的选矿中。
然而近半个世纪以来,重选工艺没有新的重大突破,而重选工艺的发展主要依赖于新型设备的研制与推广应用。 为了满足现代工业对矿物原料需求量的增大,解决矿物日益贫、细、杂的形势,新设备的研制主要朝增大机械处理能力、提高分选精确性的方向发展 1。 螺旋溜槽因功耗低,结构简单,占地面积少,操作简易,选矿稳定,分矿清楚,无运动部件,便于维护管理,单位面积处理量大等特点在众多重选设备中倍受关注。 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(-4mm)粒级的矿石,已广泛应用在有色金属和稀有金属矿山。 2 螺旋溜槽分选的基本原理螺旋溜槽的结构特点是断面呈立方抛物线形状,底面更为平缓。 分选时在槽的末端分段截取精、中、尾矿,且在选别过程中不加冲洗水。
矿浆在槽面上流动情况和分选原理与螺旋选矿机基本相同。 矿浆给入到螺旋槽上,在重力分力的作用下沿槽面向下流动,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。 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、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。 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的矿泥。
这种分带现象在第1圈之后即已表现出来,并在以后继续完善。
二次环流不断地将重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向外缘转移,促进着分带的发展。
到矿粒运动趋于平衡,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1所示。 最终通过分矿阀及截矿槽将第1页下一页相关文档螺旋溜槽的研究现状及展望 螺旋溜槽的研究现状及展望_自然科学_专业资料。 文章基于寺家庄煤矿直径30m原煤仓内螺旋溜槽的设计,对螺旋溜槽进行了科学的、有益的探索,对内、外螺旋溜槽的概念进行了大胆地交叉,并成功应用在工程现场,为企业取的了一定的经济效益,拓展了螺旋溜槽的使用范围。 多年来,螺旋溜槽通常使用在平面尺寸6~8m的方仓和圆仓中。 近些年随着我国煤炭事业的迅速发展,储仓的直径、储量不断加大,譬如山西省阳泉煤业(集团)有限责任公司寺家庄矿井,设计规模为6.00Mt/a,原煤仓直径已达30m,高度达50m。 其主要工艺流程为:出井口的煤炭从主井井口房转载至上仓带式输送机,入储原煤仓(储量1.4万t),然后再通过仓下口的给煤机给至运往选煤厂的带式输送机。 笔者有着多年的设计和现场经验,所设计螺旋溜槽获得国家(ZL200820228036.5),邯郸设计公司还为此专项开发了螺旋溜槽计算机辅助设计软件。
但如何在这么大直径储仓中设计螺旋溜槽,仍无疑是个具有挑战性的问题。 2·现有螺旋溜槽的局限性2.1螺旋溜槽的分类螺旋溜槽分内螺旋溜槽和外螺旋溜槽两种。 内螺旋溜槽是置于煤仓中心区域、直径较小的螺旋溜槽,一般由钢板制成,周围以钢制立柱支撑固定;外螺旋溜槽是相对内螺旋溜槽而言的,分为内嵌式和组装壁挂式,内嵌式适用于井下新建煤仓,即沿设计的螺旋线和溜槽参数在煤仓仓壁内预留或开凿溜槽。
组装壁挂式一般用于改建煤仓或地面煤仓,按设计的螺旋线和溜槽参数在地面进行分节加工,安装时再行组装。
外螺旋溜槽受煤流影响小,维护量小,目前被广泛应用。 2.2二者各自特点及局限性内螺旋溜槽体安装固定在煤仓中间,用钢管作支柱,在不影响螺旋溜槽走向前提下,用钢管沿圆周方向把各个支柱连接起来,形成一层层圈梁,使整体结构稳定可靠。 从安装角度和块率损失情况看,煤仓中使用内螺旋溜槽优于外螺旋溜槽,但动压的影响,限制了其使用。 某煤矿的7m方仓内,安装直径2m的内螺旋钢制溜槽,使用数月后垮塌。 外螺旋溜槽构筑于仓壁,远离了仓中心,躲开了放煤时动压的区域,改善了煤流的运动;但它的螺旋直径大小随着仓径的大小变化而变化,当仓径大到一定程度时,因煤流的匀速螺旋运动速度值较大,限制了其使用范围。
设计的柳巷选煤厂斜底板外螺旋溜槽使用在直径15m产品仓内,是国内外螺旋溜槽使用的储仓直径。 根据上述思路,结合煤矿储煤场常用的溢流塔的结构形式,解决了大直径仓内的螺旋溜槽设计问题。 具体做法如图1所示,在30m大直径储仓内又设计了一个7m直径小仓,把小仓作为溜槽的支撑,螺旋溜槽盘旋在小仓的内壁,小仓的仓壁在可能的位置尽量开孔。 4·具体设计依据工艺要求螺旋溜槽运量Q=1600t/h;寺家庄矿现场做工业试验后确定,原煤动摩擦系数,=0.58。
笔者参考《煤矿专用设备设计计算》,结合多年的螺旋溜槽设计经验,确定4:4)溜槽结构改进。