讀完本文，螺旋分選機便了然于胸！

螺旋分選機于1945年首次應(yīng)用于煤炭分選，之后30多年，螺旋分選機的發(fā)展一直處于停滯狀態(tài)。直到20世紀80年代初期，澳大利亞對螺旋分選機的研究才使螺旋分選機在選煤中的應(yīng)用得以繼續(xù)發(fā)展。此后，美國、加拿大、南非等國家相繼將螺旋分選機應(yīng)用于精選3～0.076mm級粉煤，并取得了良好結(jié)果。實踐表明，相對于其他分選設(shè)備，螺旋分選機具有結(jié)構(gòu)簡單、分選效率高、無噪音、無轉(zhuǎn)動部件、無動力、維修費用極少、使用期限較長等優(yōu)點。設(shè)備分選密度通常在1.60g/cm3及以上，多用于動力煤選煤廠及可選性好的煉焦煤選煤廠。

進入螺旋槽的物料首先進行分層，根據(jù)顆粒間的密度差異，輕顆粒浮于上層，重顆粒沉于下層；浮于上層的輕顆粒在斷面環(huán)流上層液流和離心力作用下向外緣運動，沉于下層的重顆粒在斷面環(huán)流下層液流和重力沿槽面向下的分力作用下向內(nèi)層移動。由于液流的連續(xù)性，使得上層物料不斷甩向外緣，下部物料不斷向內(nèi)沿聚集，這樣在螺旋槽的橫斷面，就形成了顆粒群按密度由高到低的順序從螺旋槽的內(nèi)沿至外緣均勻排列；不同密度的物料在各自的回轉(zhuǎn)半徑中運動，最終達到運動平衡狀態(tài)。在螺旋槽底部排料端通過產(chǎn)品截取器，將輕重產(chǎn)品分開，從而完成分選。

螺旋分選機在我國主要分為煤用和非煤用兩類，非煤用螺旋分選機主要是指螺旋選礦機和螺旋溜槽，在金屬礦、海濱砂礦等有較多應(yīng)用。近三十年間，螺旋分選機在我國的礦物分選和設(shè)備優(yōu)化方面取得了一定成果，但仍存在較多問題?；诼菪诌x機在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀，本文分析了煤用螺旋分選機存在的問題，結(jié)合螺旋分選機設(shè)備的優(yōu)化手段，提出了螺旋分選機的優(yōu)化方向。

1、螺旋分選機應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 煤用螺旋分選機應(yīng)用現(xiàn)狀

煤用螺旋分選機主要是澳大利亞Roche公司的LD系列螺旋分選機和南非MULTOTEC公司的SX以及SC系列螺旋分選機。盡管這兩類螺旋分選機在國外已經(jīng)取得了不錯的分選效果，但仍不能完全適宜于我國的煤炭分選。以煤炭科學(xué)研究總院唐山分院以及中國礦業(yè)大學(xué)為主的一些科研院所著手研究適宜于我國煤質(zhì)情況的煤用螺旋分選機，取得了一定成果?，F(xiàn)將國內(nèi)外部分煤用螺旋分選機的參數(shù)及應(yīng)用情況進行匯總，見表1。

1.2 非煤用螺旋分選機應(yīng)用現(xiàn)狀

非煤用螺旋分選機主要是指螺旋選礦機和螺旋溜槽。通常將煤用的螺旋選礦機稱作螺旋分選機，將槽面為立方拋物線的螺旋選礦機稱作螺旋溜槽。螺旋選礦機和螺旋溜槽在金屬礦、海濱砂礦等密度差異較大的礦物分選中有著良好的分選效果?，F(xiàn)將部分非煤用螺旋分選機的參數(shù)及應(yīng)用情況匯總，見表2。

1.3 螺旋分選機應(yīng)用現(xiàn)狀分析

對比上述已公開的螺旋分選機參數(shù)可以看出，煤用螺旋分選機大多采用較低的螺距和更長的分選圈數(shù)，這主要是因為煤用螺旋分選機精煤和尾煤的密度差異較小，采用較低螺距和較長的分選圈數(shù)，可以增加礦漿在分選過程的滯留時間，從而提升分選效果總體來說，煤用螺旋分選機主要用于動力煤選煤廠，但對可選性較好的煉焦煤選煤廠也有一定應(yīng)用。在應(yīng)用過程中，也存在一定問題。

(1)表1所列舉的11家選煤廠中，僅山東八一礦選煤廠和河南新莊選煤廠中螺旋分選機的分選密度低于或接近1.6g/cm3，其余選煤廠螺旋分選機的分選密度均高于該值，這說明螺旋分選機分選密度較高，普遍在1.6g/cm3以上，低于該值分選效果不明顯。

(2)表1所列舉的11家選煤廠中，僅晉華宮選煤廠入料粒度低至0.075mm，其余10家選煤廠入料下限均為0.1mm，這說明螺旋分選機對細粒降灰效果不明顯，盡管這對于有浮選工藝的選煤廠來說是有益的，但對于未設(shè)浮選工藝的大多數(shù)動力煤選煤廠來說，-0.1mm的細煤泥只能通過壓濾的手段進行回收，不能實現(xiàn)良好的分選。

(3)表1所列舉的數(shù)種螺旋分選機中，僅中國礦業(yè)大學(xué)自主研制的ZK—LK1100型螺旋分選機直徑達1100mm，單臺處理量在3.6～6.0t/h之間，隨著我國動力煤入洗比率的提高以及采煤設(shè)備的大型化，煤泥含量不斷攀升，現(xiàn)有螺旋分選機的單臺處理量難以滿足實際生產(chǎn)需求。

(4)盡管螺旋分選機具有結(jié)構(gòu)簡單、無動力部件等優(yōu)點，但這也同樣限制了螺旋分選機的進一步發(fā)展，設(shè)備一經(jīng)投入生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)參數(shù)已經(jīng)固定，無法進行更改，無法針對煤質(zhì)的變化及時調(diào)整自身結(jié)構(gòu)參數(shù)，缺乏靈活性。

2、螺旋分選設(shè)備優(yōu)化

螺旋分選機與螺旋溜槽本質(zhì)上都屬于螺旋選礦機。我國自引入螺旋分選設(shè)備以來，為了適應(yīng)我國礦物分選的需要，在煤、金屬以及海濱砂礦等礦物分選領(lǐng)域設(shè)計出了多種新型螺旋分選設(shè)備，取得了一定的成就，具體的優(yōu)化手段和對應(yīng)的螺旋分選設(shè)備見表3。

針對表3所述實例，現(xiàn)從非選煤行業(yè)和選煤行業(yè)兩方面對部分新型螺旋分選機的參數(shù)、應(yīng)用及分選效果做如下詳述。

2.1 非選煤行業(yè)

GL型螺旋選礦機采用復(fù)合斷面形狀、變值螺距設(shè)計，在海濱砂礦、銅礦、鐵礦、金銀、鎢礦等礦山重金屬礦物的回收中取得良好的分選效果，以攀枝花選鈦廠為例，當給礦品位10.85%時，實驗結(jié)果比原流程回收率提高了13.6%。

組合式螺旋分選機集粗選、精選、掃選為一體，將粗選槽放置在上部，精選、掃選槽內(nèi)外相套設(shè)置在粗選槽下部，粗選槽的精礦、尾礦分別進入精選槽、掃選槽。粗選槽選用小直徑、小螺距的設(shè)計，以產(chǎn)生較厚的流膜和較小的切向速度，促進物料的松散分層；掃選槽采用較小的距徑比和較大的橫向傾角，增大外緣重顆粒向內(nèi)緣移動的推力，從而提高了礦物的回收率；精選槽采用較大的距徑比和較小的橫向傾角，促使部分尾礦甩向外緣，提升了精礦品位。對磁鐵礦—石英的人工混合物料進行的實驗表明，組合式螺旋選礦機相對于普通螺旋選礦機，精礦品位提高了2.38%，回收率提高了5.47%。

振擺型螺旋選礦機將螺旋分選機分選理論和拜格諾爾德剪切理論相結(jié)合，將4臺懸掛在同一支架上的螺旋分選機利用搖動框架相互固定，在搖動框架上安有重錘系統(tǒng)，工作時利用重錘系統(tǒng)帶動搖動框架進而帶動螺旋選礦機做近似橢圓的軌道運動，增強礦漿的橫向剪切作用，從而增強礦粒在垂直剪切面上的受力，促進礦粒的松散，進而提升分選效果。對云錫大屯選礦廠老尾礦的工業(yè)試驗表明，振擺螺旋選礦機可以提高5%～10%的精礦回收率，一次可丟棄50%以上的尾礦，是云錫老尾礦和低品位沙錫礦粗粒預(yù)選的有效措施。

2.2 選煤行業(yè)

XL—750螺旋分選機由唐山煤研分院研制，最早應(yīng)用于井陘一礦選煤廠。該設(shè)備選用了適中的螺旋槽分選槽外徑(750mm)，合理的螺距(300mm)，分選槽橫斷面形狀由復(fù)合曲線組成，內(nèi)外緣采用了不同的拋物線，中間段為直線。入料段設(shè)置了兩圈直徑較小、橫斷面曲線不同于分選槽的穩(wěn)定槽，用來增大流膜厚度及擾動強度，促進顆粒分層。該設(shè)備橫向傾角11.5°，螺旋長度為6圈，對井陘一礦的生產(chǎn)實際表明，當入料粗煤泥(1～0.1mm)灰分為18%時，能得到精煤灰分為12%，數(shù)量效率85%。

SML—900螺旋分選機由唐山煤研分院研制，最早應(yīng)用于良莊選煤廠。該設(shè)備分選槽外徑為900mm，縱向傾角17.5°，橫向傾角12°，采用穩(wěn)定槽過渡槽和分選槽的設(shè)計，其中穩(wěn)定槽主要作用是穩(wěn)定礦漿，產(chǎn)生較強的擾動作用，促進分層，選取了較小的外徑和螺距，槽較深；過渡槽主要作用是分層并開始分帶，同時加強擾動作用，增加所需離心力，橫截面形狀選取了對數(shù)螺旋線，螺距比分選槽大；分選槽作用是按密度分層的顆粒群進一步分層和分帶，橫截面曲線采用外緣高次方拋物線，內(nèi)緣倒平方拋物線，中間段為直線的設(shè)計螺旋圈數(shù)6.5圈，其中穩(wěn)定槽0.5圈，過渡槽1圈，分選槽5圈。對良莊選煤廠進行工業(yè)試驗表明，入選粗煤泥(2～1mm)灰分在13.20%～19.90%時，可得到精煤灰分為9.40%～11.90%，數(shù)量效率86%～97%。

ZK—LX1100螺旋分選機由中國礦業(yè)大學(xué)研制，最早用于河南神火新莊選煤廠。該設(shè)備對螺旋槽面曲線進行了優(yōu)化，與傳統(tǒng)的螺旋分選機相比單臺處理能力大；對煤種的適應(yīng)性廣。對新莊選煤廠的工業(yè)試驗表明，入料粗煤泥（-1mm）灰分在17.66%時，ZK—LX1100型螺旋分選機分選密度達1.58g/cm3，精度較高，可以得到灰分為10.80%的灰分，滿足該廠精煤灰分小于11.00的要求，若將精煤產(chǎn)品脫泥，灰分可低至9.26%，分選效果良好。

綜合表3選煤和非選煤行業(yè)中對螺旋分選機的優(yōu)化實例可以看出，對螺旋分選機的優(yōu)化主要有改變結(jié)構(gòu)參數(shù)和引入外力兩種手段，以改變結(jié)構(gòu)參數(shù)作為主導(dǎo)優(yōu)化手段。其中，采用參數(shù)不同的穩(wěn)定槽、過渡槽和分選槽相結(jié)合的方式是當前煤用螺旋分選機常見的優(yōu)化手段，這種優(yōu)化手段主要是增強了顆粒在進入穩(wěn)定槽后的分層效果，從而更好的利用斷面環(huán)流進行分帶。通過引入外力對螺旋分選機進行優(yōu)化的技術(shù)手段，在煤用螺旋分選機上應(yīng)用較少，中國礦業(yè)大學(xué)研究的振動螺旋干法分選機在垂直方向引入了振動，但在濕法分選領(lǐng)域還未見有引入外力的煤用螺旋分選機。事實上，引入外力后會破壞螺旋分選機結(jié)構(gòu)簡單、無動力設(shè)備、操作維護簡單等諸多優(yōu)點，在選擇螺旋分選機的優(yōu)化手段時，應(yīng)謹慎采取引入外力的優(yōu)化手段。筆者建議在對螺旋分選機進行優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)物料特性以及分選原理，優(yōu)先考慮改變結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化手段，必要時適當引入外力，盡可能保持螺旋分選機結(jié)構(gòu)簡單、無動力設(shè)備等優(yōu)點。

3、結(jié) 語

(1)相對于非煤用螺旋分選機，煤用螺旋分選機距徑比更小，分選圈數(shù)更多，多用于動力煤選煤廠和可選性較好的煉焦煤選煤廠。

(2)煤用螺旋分選機在煤炭分選中取得了一定成績，但在實際應(yīng)用中仍然存在分選密度較高、細粒降灰不明顯、處理量較小以及缺乏靈活性等問題。

(3)螺旋分選機主要有改變結(jié)構(gòu)參數(shù)和引入外力兩種優(yōu)化手段。在優(yōu)化設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先考慮改變螺旋分選機結(jié)構(gòu)參數(shù)，必要時適當引入外力，盡可能保留螺旋分選機結(jié)構(gòu)簡單、無動力部件等特點。