К недостаткам этих устройств относятся малая степень концентрации, возможность работы только на плотной исходной пульпе, резкое ухудшение показателей работы при колебаниях объема и плотности питания. Это вызывает необходимость введения перечисток продуктов, применения оборудования для сгущения пульпы и ее транспортирования и особенно четкой организации технологического процесса. Поэтому целесообразность применения этих устройств необходимо определять в каждом конкретном случае технико-экономическими расчетами.
9. Обогащение на винтовых сепараторах
Винтовойсепаратор (рис. 4) представляет собой неподвижный винтообразный желоб с вертикальной осью. Пульпа подается в верхнюю часть желоба и под действием силы тяжести стекает по нему вниз в виде тонкого (6—15 мм) слоя. Тяжелые и легкие минералы сосредоточиваются соответственно у внутреннего и наружного боргов сепаратора и разгружаются через специальные приемники.
Разновидностью винтовых сепараторов являются винтовые шлюзы.
Винтовые сепараторы широко применяют для обогащения мелкозернистых песков, содержащих ильменит, циркон, рутил и другие полезные ископаемые, а также для обогащения коренных руд редких и благородных металлов, железных руд, фосфоритов, хромитов и алмазов.
Потоку пульпы в винтовом сепараторе свойственны признаки, характерные для безнапорного (руслового) потока. Среди них существенным для разделения частиц на винтовом сепараторе является наличие поперечной циркуляции потока, обусловленное различием в скоростях движения жидкости у дна и у поверхности, увеличенным благодаря действию центробежной силы.
Средняя скорость поперечной циркуляции потока пульпы, по экспериментальным данным, в 3- 5 раз меньше средней скорости потока вдоль желоба и составляет 0,3—0,4 м/с у внешнего борта и 0,1—0,13 М/с — у внутреннего.
Движение частиц по винтовому желобу сепаратора в продольном направлении происходит под действием динамического давления потока воды, силы тяжести, трения о дно желоба и инерционных (центробежных) сил в основном во взвешенном состоянии. Благодаря различию в продольных скоростях движения воды по поперечному сечению потока частицы минерала, находящиеся на различном расстоянии от оси сепаратора, транспортируются вдоль желоба с различной скоростью — минимальной у внутреннего борта и максимальной — у внешнего. Частицы в верхних слоях потока имеют большую скорость продольного движения, чем частицы у дна желоба. Попав на желоб винтового сепаратора, частицы начинают распределяться по глубине потока в соответствии с их гидравлической крупностью. Одновременно под влиянием циркулирующих потоков воды, центробежных и гравитационных сил происходит перемещение частиц в поперечном направлении: находящиеся в верхних слоях частицы меньшей гидравлической крупности (преимущественно зерна легких минералов) относятся к внешнему борту, а находящиеся в нижних слоях (частицы тяжелых минералов и крупные — легких) — к внутреннему. Крупные частицы малой плотности в областях, близких к внутреннему борту, выступают за пределы зоны, где циркулирующие потоки направлены к оси сепаратора, и относятся к периферии. Мелкие частицы большой плотности не выходят за пределы указанной выше зоны и сносятся циркулирующими потоками к внутреннему борту желоба. После прохождения пульпой нескольких витков (обычно двух-трех) основное распределение частиц заканчивается и частицы перемещаются по траекториям, близким к винтовым линиям, на постоянных расстояниях от оси сепаратора. При этом происходит некоторое перераспределение частиц, случайно попавших в «чужую» зону. Этому способствует подача дополнительной воды у внутреннего борта сепаратора.