Spiral Yoğunlaşma İlkesi

Spiral yoğunlaştırıcılar, spiral oluk yüzeyindeki eğimli akışı şu amaçla kullanır: mineral ayrıştırma. Sarmal oluk yüzeyi hem uzunlamasına hem de enine (radyal) yönde eğimlidir. Sarmal oluk yüzeyinde bulunan mineral parçacıkları, akışkanlar dinamiği, yerçekimi, atalet merkezkaç kuvveti ve oluk tabanındaki sürtünmenin birleşik etkisiyle hareket eder ve bu hareket sırasında tabakalaşma ve bölgelenme sürecine girer. Malzeme tabakası içinde, mineral parçacıkları yerçekimi basıncı farklılıkları nedeniyle tabakalaşır; daha ağır parçacıklar alt tabakaya girer, daha hafif parçacıklar üst tabakaya doğru hareket eder ve aralarında bir karışım tabakası bulunur. İlk tabakalaşmanın ardından malzeme, spiral akış ve yanal (radyal) sirkülasyonun etkisi altında olukun dikey merkez hattı boyunca aşağı doğru hareket ederken, aynı anda oluk genişliği boyunca bölgelenir. Yukarıdaki tabakadaki mineral parçacıkları, yanal sirkülasyon tabakasının dışa doğru akışı nedeniyle kademeli olarak dış kenara doğru hareket ederken, alttaki tabakadakiler ise tabandaki içe doğru sirkülasyon ve yerçekimi bileşeni nedeniyle kademeli olarak iç kenara doğru hareket eder. Tabakalaşma ve bölgelenme sırasında, ayrıştırıcı tabakalaşma etkisi nedeniyle daha ince ve daha ağır mineral parçacıkları alt tabakaya çöker. Sonuç olarak, ağır mineral parçacıkları iç kenar boyunca dağılır; ince ağır mineral parçacıkları ise en iç kenar boyunca dağılır; hafif mineral parçacıkları dış kenar boyunca dağılır; iri hafif mineral parçacıkları dış kenarın iç tarafında, ince hafif mineral parçacıkları ise en dış kenar boyunca dağılır. Bir ayırıcı veya ayırma plakası kullanılarak ayrılan malzeme toplanarak farklı ürünler elde edilebilir. Ayırıcı veya ayırma plakasının konumunun ayarlanması, ürün verimini ve kalitesini ayarlamaya olanak tanır.

Spiral konsantratörler, 3 ila 0,02 mm boyut aralığındaki cevherlerin işlenmesinde kullanılır. Konsantratör işlemi kesintisizdir ve ayırma verimliliği sallama masalarına benzerdir. Bu ekipman basit bir yapıya sahiptir, kullanımı kolaydır ve yüksek işleme kapasitesine sahiptir.

Spiral konsantratör ekipmanları üç türden oluşur: spiral konsantratörler, spiral kanallar ve döner spiral kanallar.

2.6.2 Spiral Konsantratör Ekipmanı

2.6.2.1 Spiral Konsantratör

Yapısı Şekil 2-38’de gösterilmiştir. Bu cihaz, 1941 yılında ABD’li J.B. Humphreys tarafından başarıyla geliştirilmiştir. Sonraki yarım yüzyıl boyunca, kesit şekli, besleme oluğu, boşaltma oluğu, yıkama suyu oluğu ve üretim malzemeleri açısından sürekli iyileştirmelerden geçmiş ve çok başlı (çok katmanlı) tasarımlara doğru gelişmiştir.

Spiral konsantratörün spiral ayırma oluğu dikey olarak monte edilmiştir ve kesiti yaklaşık olarak ikinci dereceden bir parabol veya çeyrek elips şeklindedir. Spiral ayırma oluğu, ana ayırma bileşenidir ve kesit şekli, çapı ve adım mesafesi, ayırma performansını etkileyen başlıca yapısal parametrelerdir. Spiral konsantratörün ana proses parametreleri, çamur akış hızı, çamur konsantrasyonu, cevher tanecik boyutu ve ek yıkama suyudur.

Şekil 2-38 Spiral Konsantratör

1 — Yemlik;

2 — Yıkama suyu kılavuz oluğu;

3 — Sarmal oluk;

4 — Bağlantı flanşı;

5 — Atık oluğu;

6 — Çerçeve;

7 — Ağır mineral tahliye borusu

Bu sistem, esas olarak 3-0,05 mm çapında tungsten, kalay, demir, tantal, niyobyum vb. içeren cevherlerin yanı sıra ilmenit, rutil, zirkon, monazit, altın ve platin içeren alüvyon yataklarının ayrıştırılmasında kullanılır. Çalışma sırasında besleme hızı ve çamur konsantrasyonu sabit tutulmalı, yabani otlar, talaş ve diğer safsızlıklar önceden giderilmelidir.

2.6.2.2 Sarmal Konveyör Sarmal oluk, dikey olarak monte edilmiş sarmal şekilli bir ayırma oluğudur. Kesit şekli, spiral konsantratörünkinden daha geniş olan kübik bir parabol şeklindedir ve daha ince bir çamur tabakası ile daha düşük akış hızına sahip, daha geniş ve daha yumuşak bir alan sağlar; bu da ince taneli cevherlerin ayrılması için faydalıdır. Spiral konsantratöre kıyasla, çalışma şekli yıkama suyu kullanmaması bakımından farklılık gösterir; ürün, ortadaki bir açıklıktan değil, kanalin sonunda toplanır. Esas olarak 0,2~0,02 mm boyutlarındaki demir, tungsten, kalay ve titanyum cevherlerini ayırmak ve ilmenit, rutil, zirkon, monazit ve altın içeren alüvyon yataklarını işlemek için kullanılır.

Şekil 2-39 Döner Spiral Şut

1—Su haznesi; 2—Cevher haznesi; 3—Spiral oluk;

4—Dikey şaft; 5—Çerçeve; 6—Yıkama suyu deposu;

7—Kesici; 8—Toplama oluğu; 9—Kasnak;

10—Hız ayarlı motor; 11—Konsantre oluğu; 12—Orta cevher oluğu; 13—Tailles oluğu

2.6.2.3 – Döner Spiral Sluice Kutusu

Yapısı Şekil 2-39’da gösterilmiştir. Bu cihaz, 1977 yılında ülkemizdeki Sincan Metalurji Araştırma Enstitüsü tarafından başarıyla geliştirilmiştir. Spiral ayırma kanalı dikey olarak monte edilir ve çamur akış yönünde dikey bir eksen etrafında döner. Teknik özellikleri arasında 936 mm çap ve 10-15 rpm dönüş hızı bulunmaktadır. Kanal kutusunun yüzeyi, yükseltilmiş çubuklar veya oluklarla donatılmıştır. Yükseltilmiş çubuklar 6-0 mm yüksekliğinde ve 6 mm genişliğindedir; spiral oluk ise 400 mm genişliğindedir. Bu sistem, 0,8-0,076 mm boyutlarındaki tantal-niyobyum çamurunun ayrıştırılmasında iyi sonuçlar vermektedir; zenginleştirme oranları 45-75'e ulaşarak sıradan spiral kanalların performansını çok aşmaktadır. Ancak, etkili geri kazanım parçacık boyutu sınırı nispeten iri olduğundan, ince taneli cevherlerin geri kazanımı için uygun değildir.