Lo scivolo a spirale è un dispositivo di concentrazione per gravità che sfrutta la forza centrifuga inerziale generata durante il movimento rotatorio a spirale della polpa per separare i minerali pesanti da quelli leggeri. Esso combina i vantaggi di varie apparecchiature, quali i concentratori a spirale
Lo scivolo a spirale è un dispositivo di concentrazione per gravità che sfrutta la forza centrifuga inerziale generata durante il movimento rotatorio a spirale della polpa per separare i minerali pesanti da quelli leggeri. Combina i vantaggi di varie apparecchiature, quali i concentratori a spirale, i tavoli vibranti e i concentratori centrifughi, rendendolo un'apparecchiatura ideale per l'estrazione mineraria e la lavorazione dei minerali, particolarmente adatta all'estrazione alluvionale lungo le coste marine, le rive dei fiumi, le spiagge sabbiose e i letti dei corsi d'acqua.
Lo scivolo a spirale presenta notevoli vantaggi, tra cui: struttura semplice, peso ridotto, assenza di fabbisogno energetico, risparmio idrico ed energetico, facilità d’uso e manutenzione, elevata adattabilità, finezza di separazione, elevata capacità di trattamento ed eccellenti prestazioni di separazione. È ampiamente utilizzato sia nelle fasi di preconcentrazione che di pulizia dei minerali pesanti. Questa apparecchiatura è stata valutata e approvata dal Ministero della Metallurgia cinese in collaborazione con istituti di ricerca, studi di progettazione, università e imprese minerarie di riferimento, ed è stata riconosciuta per le sue buone prestazioni e gli indici di separazione avanzati, il che ha portato alla produzione in serie e a una diffusione capillare.
Il processo di separazione dello scivolo a spirale rientra nella categoria della separazione a flusso inclinato. La polpa viene pompata verso i due ingressi di alimentazione situati nella parte superiore dello scivolo a spirale, dove viene aggiunta acqua supplementare per regolare la densità della polpa. La polpa scorre quindi naturalmente verso il basso lungo la canalina a spirale per effetto della gravità. Durante questo processo, le particelle sono soggette agli effetti combinati delle seguenti forze:
Poiché la distribuzione della velocità nell’acqua che scorre è maggiore nello strato superiore e minore in quello inferiore, le particelle ad alta densità si concentrano nello strato inferiore. Sotto l’azione combinata della resistenza idrodinamica e del maggiore attrito sul fondo, esse si muovono lentamente lungo il fondo del canale; le particelle a bassa densità si concentrano nello strato superiore e vengono trasportate più rapidamente dalla corrente d’acqua. Alla fine, i minerali di diversa densità formano fasce distinte di varia qualità lungo il canale, e il concentrato, i prodotti intermedi e gli scarti vengono rispettivamente raccolti dal dispositivo di separazione all’estremità di scarico.
Non viene aggiunta acqua di lavaggio durante l'intero processo di separazione; la separazione si basa interamente sul flusso spontaneo della polpa e sugli effetti combinati della gravità e della forza centrifuga.
Lo scivolo a spirale è costituito principalmente dai seguenti elementi da sei a otto componenti:
| No. | Componente | Funzione |
|---|---|---|
| 1 | Distributore di alimentazione (splitter) | Dispositivo di distribuzione della pasta di cellulosa situato nella parte più alta della vasca a spirale; sfruttando la pressione positiva della pasta all’interno del cilindro, distribuisce uniformemente la pasta attraverso i tubi di scarico periferici verso gli scivoli di alimentazione |
| 2 | Scivolo di alimentazione | Situato tra il distributore e la canaletta a spirale, funge da serbatoio di compensazione e stabilizza la polpa prima di convogliarla in modo uniforme nella canaletta a spirale |
| 3 | Canale a spirale | Il corpo principale in cui avviene il processo di separazione |
| 4 | Separatore di prodotto (scivolo di separazione) | Collegato all'estremità inferiore di scarico della canaletta a spirale per separare il concentrato, i middlings e gli sterili |
| 5 | Raccolta del liquido di lavaggio (serbatoio di raccolta del prodotto) | Un cilindro anulare concentrico che raccoglie i prodotti frazionati in base al tipo e li convoglia alla fase successiva del processo |
| 6 | Supporto in acciaio (telaio a croce/treppiede) | Sostiene l'intera attrezzatura, garantendo una resistenza strutturale adeguata |
Il canale a spirale è il componente principale. Il suo profilo in sezione trasversale è un parabola cubica con l'equazione x = ay². Questa sezione trasversale a curvatura composta garantisce la zona di flusso laminare più ampia, il che risulta più favorevole alla separazione e al recupero delle particelle fini.
Ogni scivolo a spirale può essere realizzato con un numero variabile di avvolgimenti, ovvero, a filettatura singola, a filettatura doppia, a filettatura tripla e a filettatura quadrupla configurazioni. Ogni avvio è composto da 4-5 sezioni costituite da pale a spirale fissate tra loro con bulloni. Le pale a spirale sono realizzate in FRP (plastica rinforzata con fibra di vetro). La superficie di separazione della vasca a spirale è dotata di uno speciale strato resistente all’usura, solitamente rivestito con gomma poliuretanica o resina epossidica miscelata con smeriglio, che offre vantaggi quali leggerezza, robustezza e lunga durata.
Il divisore di prodotto è di tipo blocco valvole progetto che prevede l'utilizzo di blocchi valvolari triangolari come elementi regolabili per la larghezza di separazione, che risultano flessibili, affidabili e di facile utilizzo. La pendenza inferiore del canale di raccolta dovrebbe essere superiore a 25% per garantire uno scarico regolare del concentrato, dei prodotti intermedi e degli sterili.
| Tipo | Dimensione del mangime | Descrizione |
|---|---|---|
| Scivolo per sabbia | Circa 2-3 mm | Per i minerali sabbiosi convenzionali |
| Scivolo per melma | Massimo <0,074 mm | Per particelle fini |
| Scivolo a grana grossa | >2-3 mm, fino a 100-200 mm | Per particelle grossolane |
| Tipo | Caratteristiche | Applicazione |
|---|---|---|
| A filettatura singola | Struttura più semplice, portata minima | Uso su piccola scala/sperimentale |
| Doppia partenza | Portata moderata, separazione stabile | Concentratori di piccole e medie dimensioni |
| A tripla avvitatura / a quadrupla avvitatura | Elevata produttività, alta efficienza | Concentratori di grandi dimensioni |
| Tipo | Caratteristiche |
|---|---|
| Scivolo a spirale in FRP | Leggero, impermeabile, antiruggine, resistente alla corrosione; stampato in un unico pezzo |
| Scivolo a spirale in poliuretano | Eccellente resistenza all'usura, resistenza agli acidi e agli alcali, resistenza alle basse temperature (‑30 ℃), resistenza all'invecchiamento; maggiore durata |
| Modello | 5LL-1500 | 5LL-1200 | 5LL‑900 | 5LL-600 | 5LL-400 |
|---|---|---|---|---|---|
| Diametro esterno (mm) | 1500 | 1200 | 900 | 600 | 400 |
| Passo (mm) | 540/720 | 900/720/540 | 675/540/405 | 450/360/270 | 240/180 |
| Rapporto tra passo e diametro | 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 |
| Pendenza trasversale | 9° | 9° | 9° | 9° | 9° |
| Numero massimo di partenze | 4-2 | 4-2 | 4-2 | 3 | 2 |
| Dimensioni del mangime (mm) | 0,3‑0,02 | 0,3–0,03 | 0,3–0,03 | 0,2–0,02 | 0,2–0,02 |
| Densità di alimentazione (%) | 25-55 | 25-55 | 25-55 | 25-55 | 25-55 |
| Capacità (t/h) | 6-8 | 4-6 | 2-3 | 0,8–1,2 | 0,15–0,2 |
| Dimensioni complessive (mm) | 1560×1560×5230 | 1360×1360×5230 | 1060×1060×4000 | 700×700×2600 | 460×460×1500 |
| Peso (kg) | 800 | 600 | 400 | 150 | 50 |
| Modello | Diametro esterno (mm) | Diametro interno (mm) | Passo (mm) | Rapporto passo/diametro | Pendenza | Inizia | Curve | Dimensioni del mangime (mm) | Densità di alimentazione (%) | Capacità | Superficie (m²) | Altezza (m) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DL2000 | 2000 | 360 | 1200 | 0.6 | 9° | 2-4 | 3.5 | 0,04–1 | 20-45 | 15-40 t/h | 5.7 | 6,6-8 |
| DL1500 | 1500 | 250 | 900-675 | 0.6 | 9° | 2-4 | 4 | 0,03–1 | 30-45 | 8-16 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 | 4-6 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 | 2-3 t/h | 1.2 | 3.2 |
| LL600 | 600 | 120 | 390/360 | 0.4 | 9° | 1-2 | 4-5 | 0,02–0,2 | 30-50 | 0,8–1,2 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 |
| Parametro | 4 colonne per unità | 6 colonne per unità | 8 colonne per unità | 10 colonne per unità |
|---|---|---|---|---|
| Dimensione del mangime | 0,15–2 mm | 0,15–2 mm | 0,15–2 mm | 0,15–2 mm |
| Densità di alimentazione | 30‑40% | 30‑40% | 30‑40% | 30‑40% |
| Portata di minerale secco (t/h) | 30-40 | 40-60 | 60-80 | 80-100 |
| Portata della polpa (m³/h) | 80-100 | 120-150 | 160-200 | 200-250 |
Parametri dello scivolo a spirale da laboratorio 5LL-600:
| Parametro | 5LL-600 | 5LL-400 |
|---|---|---|
| Diametro esterno (mm) | 600 | 400 |
| Passo (mm) | 450/360 | 240/180 |
| Rapporto tra passo e diametro | 0.75/0.6 | 0.6/0.45 |
| Pendenza trasversale | 9° | 9° |
Lo scivolo rotante è un nuovo concentratore motorizzato tecnicamente migliorato, dotato di una forza centrifuga rotante e di un motore vibrante. Sia la velocità che l’ampiezza sono regolabili. Il modello è LL-2000, con una capacità di 15-40 t/h e una gamma di dimensioni dei granuli compresa tra 0,04-4 mm.
Lo scivolo a spirale presenta una struttura razionale, priva di parti mobili e non richiede alimentazione per funzionare. Si basa esclusivamente sul flusso naturale della polpa per completare la separazione, con un consumo energetico estremamente basso.
Una singola unità offre un’elevata capacità di trattamento e un’alta efficienza di separazione. Se combinate in più colonne, la produttività può raggiungere 80-100 t/h. L'intervallo di dimensioni del mangime è relativamente ampio (0,02-0,3 mm).
Garantisce un elevato rapporto di arricchimento, un’elevata percentuale di recupero e un funzionamento affidabile. Il processo di separazione è stabile e di facile controllo.
L'apparecchiatura ha una struttura compatta e occupa poco spazio. Ad esempio, il modello LL400 occupa solo 0,25 m².
Realizzato in FRP, è leggero, impermeabile, antiruggine e resistente alla corrosione. La versione in poliuretano offre ulteriori eccellenti proprietà quali resistenza agli acidi e agli alcali, resistenza alle basse temperature (‑30 ℃) e resistenza all’invecchiamento.
Presenta un'elevata adattabilità alle variazioni di volume, densità, granulometria e qualità del materiale in ingresso. L'intervallo di densità ammesso è ampio.
Durante la separazione non viene aggiunta acqua di lavaggio, non sono necessari reagenti chimici e non si produce inquinamento acustico.
L'attrezzatura è facile da installare e da utilizzare, richiede un investimento contenuto e garantisce un rapido ritorno sull'investimento.
Lo scivolo a spirale è adatto alla separazione di materiali fini nel 0,3–0,02 mm gamma, che comprende:
| Categoria | Minerali specifici |
|---|---|
| Metalli ferrosi | Minerale di ferro, ilmenite, cromite, pirite |
| Metalli non ferrosi | Minerale di tungsteno, minerale di stagno |
| Metalli rari | Minerale di tantalio, minerale di niobio |
| Metalli preziosi | Oro alluvionale |
| Minerali non metallici | Zircone, rutilo, monazite, xenotimo |
| Minerali energetici | Carbone |
| Vantaggio | Descrizione |
|---|---|
| ✅ Non richiede alimentazione | Nessuna parte mobile; funziona esclusivamente grazie al flusso autonomo della polpa; consumo energetico estremamente basso |
| ✅ Elevata capacità di elaborazione | Elevata capacità unitaria; combinazione multicolonna fino a 80-100 t/h |
| ✅ Elevato rapporto di arricchimento | Elevato rapporto di concentrazione ed elevata resa |
| ✅ Ingombro ridotto | A partire da soli 0,25 m²; eccellente sfruttamento dello spazio |
| ✅ Resistente alla corrosione | Materiali in FRP/poliuretano; resistenti all’umidità, alla ruggine e alla corrosione |
| ✅ Elevata capacità di adattamento | Tollera variazioni nel volume, nella densità e nella dimensione delle particelle dell'alimentazione |
| ✅ Rispettoso dell'ambiente e non inquinante | Niente reagenti, niente acqua di lavaggio, niente rumore |
| ✅ Investimento contenuto, rendimenti rapidi | Struttura semplice, installazione facile, funzionamento intuitivo |
| ✅ Gamma completa di modelli | Serie completa comprendente 5LL, DL, LL, scivolo rotante, ecc. |
In quanto nuovo tipo di concentratore a gravità che combina le caratteristiche dei concentratori a spirale, dei tavoli vibranti e dei concentratori centrifughi, lo scivolo a spirale occupa un posto di rilievo nella lavorazione dei minerali pesanti grazie ai suoi eccezionali vantaggi, quali nessun fabbisogno energetico, elevata capacità di trattamento, elevato rapporto di arricchimento, ingombro ridotto, resistenza alla corrosione e rispetto dell'ambiente. Dalla ricerca di laboratorio (5LL-400/600) alla produzione industriale su larga scala (DL2000, combinazioni a più colonne), dai depositi alluvionali costieri al ritrattamento degli sterili minerari, e dai metalli ferrosi ai metalli rari, lo scivolo a spirale è diventato un elemento indispensabile nei moderni schemi di lavorazione dei minerali grazie alle sue basso costo e alta efficienza. Grazie all’impiego di nuovi materiali resistenti all’usura, come il poliuretano, e alla continua ottimizzazione del design del prodotto, lo scivolo a spirale continua a evolversi verso maggiore efficienza, maggiore durata e maggiore intelligenza.