螺旋溜槽是一种高效的重力选矿设备,由于其具有工作无需动力、节能环保、配置容易等优点,在选矿工业中获大量应用,是赤铁、钛铁、铬铁、钽铌、煤矿等矿选矿的关键设备。根据已有研究表明,螺旋槽的直径、距径比等主要结构参数对螺旋溜槽的分选流态、矿物分选行为和分选性能起着关键的作用。一般来说直径大、距径比大的螺旋溜槽利于粗颗粒和大比重矿物颗粒的分选,反之,直径小、距径比小的螺旋溜槽利于微细颗粒和小比重矿物颗粒的分选。但这些结论都是基于以往的实验室研究和工业应用经验获得的,对于螺旋槽直径和距径比与分选流态、矿物分选行为之间的关系,一直以来缺乏相应的机理研究。为弄清螺旋槽直径和距径比与螺旋溜槽分选流态、矿物分选行为之间的关系。本文首先借助计算流体力学(CFD)技术和FLUENT软件,建立了多种直径、距径比的螺旋溜槽分选流态(流速、压力、流膜厚度)和颗粒运动轨迹CFD模型。利用建立的不同直径和距径比的螺旋溜槽CFD流态模型进行了分选流态的模拟仿真,模拟结果表明:直径为?1200mm的大直径螺旋溜槽的最高纵向流速度从第一圈开始先减小再增大,而直径为?600mm的小直径螺旋溜槽的最高纵向流速则从第一圈开始随着圈数的增加不断增加;螺旋槽内纵向流速最高的位置点随着直径的增大、距径比的增大而逐渐向螺旋槽外侧移动;螺旋槽内流膜厚度由内向外也呈逐渐增加的趋势,且流膜最厚的位置点随着距径比的增大逐渐向螺旋槽外缘移动。利用建立的不同直径和距径比的螺旋溜槽CFD矿物颗粒运动轨迹模型对不同粒度和比重的矿物颗粒运动轨迹进行模拟仿真,模拟结果表明:对于5μm的微细粒重矿物,距径比一定时采用?600mm的小直径螺旋溜槽可以获得更为明显的富集效果;对于50μm的细粒重矿物,采用直径为?1200mm、距径比为0.45的螺旋溜槽可以获得更为明显的富集效果;对于100μm的中粒矿物分选,采用直径为?1200mm、距径比为0.6的螺旋溜槽分选效果更好。这些研究结果与已有螺旋溜槽应用经验基本吻合。最后本文建立了多直径和多距径比的螺旋溜槽实验室试验系统,分别进行了清水试验和带矿重选试验,试验测试和分析结果与本文CFD模型模拟结果基本吻合,说明本文采用CFD模拟仿真方法对螺旋槽直径、距径比与矿物分选行为之间的关系进行的研究结果可信。本文从机理上对螺旋溜槽的分选行为进行了解释,对于探明螺旋溜槽的分选机理,丰富螺旋溜槽的选矿理论具有一定意义。利用本研究成果可以用于指导工业螺旋溜槽的选型、工艺的优化及新型螺旋溜槽的开发,对于工程实践应用具有一定的指导意义。