1 概 述
1．1 螺旋选矿机在玻璃砂生产中的作用

玻璃砂生产不仅决定于矿物在矿床中的产出特性，更重要地是决定于市场的需求。在世界范围内，螺旋选矿机长期以来在可销售的玻璃砂生产中发挥着重要的作用。螺旋选矿机的传统目的是将玻璃砂中已单体解离的含铁重矿物除去。当然，螺旋选矿机很容易除去已完全单体解离的含铁矿物，但不容易除去含有少量铁污染物的硅石连生体。在某种程度上，矿物的解离对螺旋选矿机技术成功应用是非常重要的。经适当的给矿准备，水力分级机(densityseparator)可以改进螺旋选矿机的分选能力。
大多数玻璃砂中的有害矿物是含铁矿物。这些矿物的比重比石英大得多。例如磁铁矿和钛铁矿的比重94．0，而石英的比重仅为2．65。一般情况下，螺旋选矿机分离比重差大于0．5个单位的矿物效率比较高，分离相对容易。
除含铁矿物外，含铝矿物，如难熔的铝硅酸盐矿物和云母，也可成为螺旋选矿机分离的对象。从石英里分离这些矿物难度较大，所用的方法与分选含铁矿石的方法略有不同。借助冲洗水的螺旋选矿机分离云母的试验工作已经显现出前景。
螺旋选矿机的操作比较简单，这意味着它的基本投资和操作成本低。再加上该工艺不需要选矿药剂，因此，它是一个成本低和对环境友好的工艺。最适于特定用途的螺旋选矿机工艺流程决定于给料的特点，尤其是矿物颗粒粒度分布和矿物自身特性。例如，生产可销售质量的石英砂总是为首要的驱动力，而精矿产率为第二位。因此，采用两段分离以保证最终石英砂的质量实为明智之举。

1．2 螺旋选矿机设计和操作基本原理
螺旋选矿机制造商为工业生产提供各种型号的产品，每个型号在螺旋槽外形、螺距和性能方面有细微的差别。一些轻型设备采用氨基甲酸乙酯衬里的玻璃纤维制成，在强负载运行情况下，预期使用寿命可超过10年。与处理石英砂的其它选矿工艺(如浮选和磁选)比较，螺旋选矿机具有投资较少，无运动构件和维护成本低等特点。与干式磁选比较，螺旋选矿工艺可处理湿材料，因此产品不需要进行干燥。
在可销售湿玻璃砂的地方，就没有必要再投入资金和能耗对石英砂进行干燥。即使在需要干石英砂的地方，在干燥处理前除去杂质也可节省能耗。如有必要，对给料进行水力分级和／8 对第一次分选得到的玻璃砂二次通过螺旋选矿机处理，这样可以提高分选效果。

2 应用螺旋选矿机除去含铁重矿物
世界范围内，在应用螺旋选矿机除去玻璃砂中的含铁重矿物方面已积累了丰富的经验。这些螺旋选矿机均采用5到7圈螺旋。所需的螺旋圈数取决于需要除去的含铁矿物的重量，即要除去的重矿物颗粒量越大，所需螺旋圈数也越多(7圈)。有时，将经过第一段螺旋选矿机得到的石英砂产品送人第二段螺旋选矿机精选，以除去剩余的重矿物。例如，如果第一段重矿物的除去率达到70％ ，第二段或精选段的重矿物的除去为剩余30％重矿物的70％ ，这就意味着，两段螺旋选矿机对重矿物的除去率为91％。
首先还是要从选矿厂配置和操作角度来考虑精选段的适应性。在螺旋选矿工艺中，第一段从较浓的矿浆中将重矿物产品从螺旋槽内侧分选出去。而较轻的玻璃砂产品与大部分矿浆水移动到螺旋槽外侧区域出口处。第一段玻璃砂产品的矿浆浓度适合直接给人到第二段螺旋选矿机中。因此，第一段螺旋选矿机与第二段螺旋选矿机可上下配置，第一段选矿产品可直接进入第二段中。采用此方法可节省将矿浆从第一段螺旋选矿机泵送到第二段螺旋选矿机中的费用。但是，厂房高度限制了上下配置方案的应用，不同段的螺旋选矿机之间可以应用传统的泵送方式。

3 用螺旋选矿机除去云母的可能性
尽管浮选和磁选分离云母有一定效果，但无论采取哪种分选工艺，操作过程都是比较困难的。浮选复杂的地方是，浮选除去含铁重矿物的药剂制度与浮选分离云母的药剂制度不同。磁选虽然效率较高，但是给料速度常常很低，因为云母磁性很弱，尤其在干燥后，因而操作费用比较高。
用螺旋选矿机作为云母的粗选已经有很多年了，但目前用螺旋选矿机将云母从石英砂产品中分离出来还没有商业化的应用。芬兰Outokumpu公司最近应用了一台新的螺旋选矿机，成功地将云母从玻璃砂中分离出来。这套装置将冲洗水系统安装在窄螺距螺旋槽中。冲洗水将云母向外推到含水多的区域中。而在常规的螺旋选矿机操作中，云母会陷人到石英砂底部，跟着石英砂一起流向螺旋的出口。虽然云母比重与石英相似，但是受其形状因素的影响，其表观比重要低些。
在这台专为分离云母设计的新螺旋装置中，石英砂给料进人螺旋的中间地带(注意，而在传统的螺旋选矿机中，重矿物会进入内侧区域)。在新螺旋选矿机中，在每一圈螺旋槽中应用刮刀将石英砂产品引人到内侧截取器中。在每个刮板后面立即加人水，将云母从石英砂中冲洗到槽内水含量高的区域，最终抛弃物从螺旋选矿机尾矿出口处排出。

4 用螺旋选矿机除去难熔的重矿物
除云母和似云母的含铝矿物外，难熔的铝硅酸盐矿物对玻璃制造商来说也是一个难题。幸运的是，世界上大多数高质量的玻璃砂资源不含难熔重矿物，但是，只在某些地方如印度，因受地质条件的影响，经常能发现被难熔重矿物污染的高质量石英砂。哪怕只是很少量的难熔重矿物的存在，如每公斤里有几颗难熔矿物，就能给玻璃制造商带来巨大的问题，因为每个颗粒都有可能造成玻璃熔化缺陷。
难熔重矿物给螺旋选矿机选矿提出了一个特殊的问题，因为难熔重矿物的比重比铁基重矿物更接近石英。此外，给玻璃制造商带来最多问题的颗粒是较粗的颗粒，因为它们最难熔化。小于200 m的难熔矿物颗粒问题还不太大，然而，大于400／xm的颗粒就非常麻烦了。
正如前面所讨论的那样，螺旋选矿机分选粗颗粒更困难，因为螺旋选矿机分选这些粗颗粒需要更大的离心力。这个力往往将粗颗粒从螺旋槽的中心位置推向细粒石英区域。解决这个问题方法是，用螺旋选矿机分选比一般玻璃砂粒度分布更窄的物料。当螺旋选矿机给料为窄粒度分布时，除去比重接近的难熔矿物的机会更大。值得注意的是，颗粒的粒度干扰了所有重力分选机按比重分选矿物的效果，如果能将给料分级成窄粒级，那么就可改进重选效率。
试验工作和工业装置操作表明，获得窄粒度分布给料的最好方法是采用分力分级机。当分级粒度为300～500／xm 时，重选系统前的这些装置(如Fla—tex@水力分级机)比筛子更有效。这些水力分级机因为以矿物比重为分离基础，对矿物进行粒度分级，所以还有额外的好处。例如，+400／xm难熔重矿物颗粒进入分离机的底流中(粗粒产品)，而一600 ptm的石英颗粒进入溢流中(细粒产品)。