La goulotte hélicoïdale est un dispositif de concentration par gravité qui utilise la force centrifuge d'inertie générée lors du mouvement rotatif hélicoïdal de la pulpe pour séparer les minéraux lourds des minéraux légers. Elle combine les avantages de divers équipements, tels que les concentrateurs hélicoïdaux
La goulotte hélicoïdale est un dispositif de concentration par gravité qui utilise la force centrifuge inertielle générée lors du mouvement rotatif hélicoïdal de la pulpe pour séparer les minéraux lourds des minéraux légers. Il combine les avantages de divers équipements tels que les concentrateurs à spirale, les tables vibrantes et les concentrateurs centrifuges, ce qui en fait un équipement idéal pour l'exploitation minière et le traitement des minerais, particulièrement adapté à l'exploitation alluviale le long des côtes, des berges, des plages de sable et des lits de cours d'eau.
La goulotte hélicoïdale présente des avantages remarquables, notamment une structure simple, un poids réduit, l'absence de besoin en énergie, des économies d'eau et d'énergie, une utilisation et un entretien faciles, une grande adaptabilité, une granulométrie de séparation fine, un débit élevé et d'excellentes performances de séparation. Elle est largement utilisée tant dans les étapes de pré-concentration que de nettoyage des minéraux lourds. Cet équipement a été évalué et approuvé par le ministère chinois de la Métallurgie, en collaboration avec des instituts de recherche, des bureaux d’études, des universités et des entreprises minières concernés. Ses bonnes performances et ses indices de séparation avancés ont été confirmés, ce qui a conduit à sa production en série et à sa promotion à grande échelle.
Le processus de séparation de la goulotte hélicoïdale relève de la séparation à écoulement incliné. La pâte est pompée vers les deux entrées d'alimentation situées en haut de la goulotte hélicoïdale, où de l'eau supplémentaire est ajoutée pour ajuster la densité de la pâte. La pâte s'écoule ensuite naturellement vers le bas le long de la goulotte hélicoïdale sous l'effet de la gravité. Au cours de ce processus, les particules sont soumises aux effets combinés des forces suivantes :
La distribution des vitesses dans le courant étant plus élevée dans la couche supérieure et plus faible dans la couche inférieure, les particules de haute densité se concentrent dans cette dernière. Sous l’action combinée de la traînée hydraulique et d’un frottement plus important au fond, elles se déplacent lentement le long du fond de la cuve ; les particules de faible densité se concentrent dans la couche supérieure et sont emportées plus rapidement par le courant. Finalement, les minéraux de densités différentes forment des bandes distinctes de teneurs variables le long de la cuve, et le concentré, les intermédiaires et les résidus sont respectivement récupérés par le dispositif de séparation à l'extrémité de décharge.
On n'ajoute pas d'eau de lavage tout au long du processus de séparation ; celle-ci repose entièrement sur l'écoulement naturel de la pâte et sur les effets combinés de la gravité et de la force centrifuge.
La goulotte hélicoïdale se compose principalement des éléments suivants : six à huit composants :
| Non. | Composant | Fonction |
|---|---|---|
| 1 | Distributeur d'alimentation (diviseur) | Dispositif de distribution de la pâte situé tout en haut de l'auge hélicoïdale ; tirant parti de la pression positive exercée par la pâte à l'intérieur du cylindre, il répartit uniformément la pâte vers les goulottes d'alimentation via des tuyaux de décharge périphériques |
| 2 | Goulotte d'alimentation | Situé entre le distributeur et la goulotte hélicoïdale, il sert de tampon et stabilise la pâte avant de l'acheminer de manière homogène vers la goulotte hélicoïdale. |
| 3 | Auge en spirale | La partie principale où se déroule le processus de séparation |
| 4 | Séparateur de produits (goulotte de séparation) | Fixé à l'extrémité inférieure de décharge de la goulotte hélicoïdale afin de séparer le concentré, les middlings et les résidus |
| 5 | Collecte des eaux de lavage (réservoir de collecte) | Un cylindre annulaire concentrique qui regroupe les produits triés par type et les achemine vers l'opération suivante |
| 6 | Support en acier (cadre en croix / trépied) | Il soutient l'ensemble de l'équipement, garantissant ainsi une résistance structurelle suffisante |
Le auge en spirale est l'élément central. Son profil en coupe transversale est un parabole cubique avec l'équation x = ay². Cette section transversale courbe composée offre la zone d'écoulement laminaire la plus large, ce qui est plus propice à la séparation et à la récupération des particules fines.
Chaque goulotte hélicoïdale peut être fabriquée avec un nombre variable de spires, c'est-à-dire, à un pas, à deux pas, à trois pas et à quatre pas configurations. Chaque démarrage est constitué de 4 à 5 sections composées de pales hélicoïdales boulonnées entre elles. Les pales hélicoïdales sont fabriquées en FRP (plastique renforcé de fibre de verre). La surface de séparation de l'auge hélicoïdale est dotée d'un revêtement spécial résistant à l'usure, généralement constitué de caoutchouc polyuréthane ou de résine époxy mélangée à de l'émeri, ce qui lui confère des avantages tels que sa légèreté, sa robustesse et sa longue durée de vie.
Le séparateur de produit est de type bloc de vannes conception utilisant des blocs de vannes triangulaires comme éléments de réglage de la largeur de répartition, qui sont flexibles, fiables et faciles à utiliser. La pente inférieure de la goulotte de collecte doit être supérieure à 25% afin d'assurer un déchargement sans heurts du concentré, des produits intermédiaires et des résidus.
| Type | Taille des granulés | Description |
|---|---|---|
| Glissière à sable | Environ 2 à 3 mm | Pour les minerais de sable classiques |
| Goulotte à boue | Maximum < 0,074 mm | Pour les particules fines |
| Goulotte à gros grains | >2-3 mm, jusqu'à 100-200 mm | Pour les particules grossières |
| Type | Caractéristiques | Candidature |
|---|---|---|
| À un seul filet | Structure la plus simple, débit le plus faible | Utilisation à petite échelle/expérimentale |
| Double départ | Débit modéré, séparation stable | Concentrateurs de petite et moyenne taille |
| Triple filetage / quadruple filetage | Débit élevé, rendement élevé | Grands concentrateurs |
| Type | Caractéristiques |
|---|---|
| Goulotte hélicoïdale en FRP | Léger, étanche, antirouille, résistant à la corrosion ; moulé d'un seul tenant |
| Goulotte hélicoïdale en polyuréthane | Excellente résistance à l'usure, résistance aux acides et aux alcalis, résistance aux basses températures (‑30 ℃), résistance au vieillissement ; durée de vie prolongée |
| Modèle | 5LL-1500 | 5LL-1200 | 5LL-900 | 5LL-600 | 5LL-400 |
|---|---|---|---|---|---|
| Diamètre extérieur (mm) | 1500 | 1200 | 900 | 600 | 400 |
| Pas (mm) | 540/720 | 900/720/540 | 675/540/405 | 450/360/270 | 240/180 |
| Rapport pas/diamètre | 0.75/0.6/0.45 | 0.75/0.6/0.45 | 0.75/0.6/0.45 | 0.75/0.6/0.45 | 0.6/0.45 |
| Pente transversale | 9° | 9° | 9° | 9° | 9° |
| Nombre maximal de départs | 4-2 | 4-2 | 4-2 | 3 | 2 |
| Taille des aliments (mm) | 0,3‑0,02 | 0,3‑0,03 | 0,3‑0,03 | 0,2‑0,02 | 0,2‑0,02 |
| Densité d'alimentation (%) | 25-55 | 25-55 | 25-55 | 25-55 | 25-55 |
| Capacité (t/h) | 6-8 | 4-6 | 2-3 | 0,8-1,2 | 0,15-0,2 |
| Dimensions hors tout (mm) | 1560×1560×5230 | 1360×1360×5230 | 1060×1060×4000 | 700×700×2600 | 460×460×1500 |
| Poids (kg) | 800 | 600 | 400 | 150 | 50 |
| Modèle | Diamètre extérieur (mm) | Diamètre intérieur (mm) | Pas (mm) | Rapport pas/diamètre | Pente | Débuts | Virages | Taille des aliments (mm) | Densité d'alimentation (%) | Capacité | Surface au sol (m²) | Hauteur (m) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DL2000 | 2000 | 360 | 1200 | 0.6 | 9° | 2-4 | 3.5 | 0,04-1 | 20-45 | 15 à 40 t/h | 5.7 | 6,6-8 |
| DL1500 | 1500 | 250 | 900-675 | 0.6 | 9° | 2-4 | 4 | 0,03‑1 | 30-45 | 8 à 16 t/h | 3.3 | 5.5 |
| LL1200 | 1200 | 220 | 720/540 | 0.6/0.45 | 9° | 2-4 | 4-5 | 0,03-0,3 | 30-50 | 4 à 6 t/h | 2 | 5.23 |
| LL900 | 900 | 180 | 540/360 | 0.6/0.4 | 9° | 2-3 | 4-5 | 0,03-0,3 | 30-50 | 2 à 3 t/h | 1.2 | 3.2 |
| LL600 | 600 | 120 | 390/360 | 0.4 | 9° | 1-2 | 4-5 | 0,02-0,2 | 30-50 | 0,8 à 1,2 t/h | 0.5 | 2.6 |
| LL400 | 400 | 90 | 180 | 0.45 | 9° | 1-2 | 5 | 0,02-0,2 | 30-50 | 0,15-0,2 t/h | 0.25 | 1.5 |
| Paramètre | 4 colonnes par unité | 6 colonnes par unité | 8 colonnes par unité | 10 colonnes par unité |
|---|---|---|---|---|
| Taille des granulés | 0,15 à 2 mm | 0,15 à 2 mm | 0,15 à 2 mm | 0,15 à 2 mm |
| Densité d'alimentation | 30-40% | 30-40% | 30-40% | 30-40% |
| Débit de minerai sec (t/h) | 30-40 | 40-60 | 60-80 | 80-100 |
| Débit de pâte (m³/h) | 80-100 | 120-150 | 160-200 | 200-250 |
Paramètres de la goulotte hélicoïdale de laboratoire 5LL-600:
| Paramètre | 5LL-600 | 5LL-400 |
|---|---|---|
| Diamètre extérieur (mm) | 600 | 400 |
| Pas (mm) | 450/360 | 240/180 |
| Rapport pas/diamètre | 0.75/0.6 | 0.6/0.45 |
| Pente transversale | 9° | 9° |
La goulotte rotative est un nouveau concentrateur motorisé techniquement amélioré, équipé d'un système de force centrifuge rotative et d'un moteur vibrant. La vitesse et l'amplitude sont toutes deux réglables. Il s'agit du modèle LL-2000, d'une capacité de 15 à 40 T/h et une plage de tailles d'aliments de 0,04 à 4 mm.
La goulotte hélicoïdale présente une structure rationnelle, sans aucune pièce mobile, et ne nécessite aucune alimentation électrique pour fonctionner. Il repose exclusivement sur l'écoulement naturel de la pâte pour effectuer la séparation, ce qui se traduit par une consommation d'énergie extrêmement faible.
Une seule unité offre une grande capacité de traitement et un rendement de séparation élevé. Lorsqu’on combine plusieurs colonnes, le débit peut atteindre 80 à 100 t/h. La plage de tailles des aliments est relativement large (0,02 à 0,3 mm).
Il offre un taux d'enrichissement élevé, un taux de récupération élevé et un fonctionnement fiable. Le processus de séparation est stable et facile à contrôler.
Cet équipement présente une structure compacte et occupe peu d'espace au sol. Par exemple, le LL400 n'occupe que 0,25 m².
Fabriqué en FRP, il est léger, étanche à l'humidité, antirouille et résistant à la corrosion. La version en polyuréthane offre en outre d'excellentes propriétés telles que la résistance aux acides et aux alcalis, la résistance aux basses températures (–30 °C) et la résistance au vieillissement.
Il présente une grande capacité d'adaptation aux variations du volume, de la densité, de la granulométrie et de la qualité du matériau d'alimentation. La plage de densité admissible du matériau d'alimentation est large.
Aucune eau de lavage n'est ajoutée pendant la séparation, aucun réactif chimique n'est nécessaire et il n'y a pas de pollution sonore.
Cet équipement est facile à installer et à utiliser ; il nécessite un faible investissement et offre un retour sur investissement rapide.
La goulotte hélicoïdale est adaptée à la séparation des matériaux fins dans le 0,3-0,02 mm gamme, comprenant notamment :
| Catégorie | Minéraux spécifiques |
|---|---|
| Métaux ferreux | Minerai de fer, ilménite, chromite, pyrite |
| Métaux non ferreux | Minerai de tungstène, minerai d'étain |
| Métaux rares | Minerai de tantale, minerai de niobium |
| Métaux précieux | Or alluvial |
| Minéraux non métalliques | Zircon, rutile, monazite, xénotime |
| Minéraux énergétiques | Charbon |
| Avantage | Description |
|---|---|
| ✅ Aucune alimentation électrique requise | Aucune pièce mobile ; fonctionne exclusivement grâce à l'écoulement naturel de la pâte à papier ; consommation d'énergie extrêmement faible |
| ✅ Débit élevé | Capacité unitaire élevée ; combinaison de plusieurs colonnes pouvant atteindre 80 à 100 t/h |
| ✅ Taux d'enrichissement élevé | Taux de concentration élevé et taux de récupération élevé |
| ✅ Encombrement réduit | À partir de seulement 0,25 m² ; excellente optimisation de l'espace |
| ✅ Résistant à la corrosion | Matériaux en FRP/polyuréthane ; résistants à l'humidité, à la rouille et à la corrosion |
| ✅ Grande capacité d'adaptation | Tolérant aux variations de volume, de densité et de taille des particules de la matière première |
| ✅ Respectueux de l'environnement et non polluant | Pas de réactifs, pas d'eau de lavage, pas de bruit |
| ✅ Faible investissement, retour sur investissement rapide | Structure simple, installation facile, utilisation aisée |
| ✅ Gamme complète de modèles | Gamme complète comprenant les modèles 5LL, DL, LL, à goulotte rotative, etc. |
En tant que nouveau type de concentrateur par gravité combinant les caractéristiques des concentrateurs à spirale, des tables vibrantes et des concentrateurs centrifuges, la goulotte hélicoïdale occupe une place importante dans le traitement des minéraux lourds grâce à ses avantages exceptionnels, à savoir : aucune alimentation électrique requise, débit élevé, taux d'enrichissement élevé, faible encombrement, résistance à la corrosion et respect de l'environnement. De la recherche en laboratoire (5LL-400/600) à la production industrielle à grande échelle (DL2000, combinaisons à plusieurs colonnes), des gisements alluvionnaires côtiers au retraitement des résidus miniers, et des métaux ferreux aux métaux rares, la goulotte hélicoïdale est devenue un équipement indispensable dans les schémas de traitement minéral moderne en raison de ses faible coût et haut rendement. Grâce à l'utilisation de nouveaux matériaux résistants à l'usure, tels que le polyuréthane, et à l'optimisation constante de la conception des produits, la goulotte hélicoïdale continue d'évoluer vers un rendement supérieur, une durée de vie plus longue et une intelligence accrue.
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