Разделение частиц различной плотности в криволинейных потоках представляет собой процесс гравитационного обогащения минеральных частиц вереде, плотность которой может быть меньше плотности разделения. В качестве среды могут быть использованы вода и воздух, а также любые другие жидкости и газы.
Сущность разделения частиц в криволинейных потоках заключается в появлении дополнительных сил, действующих на частицы при отклонении их траекторий от траектории жидкости, что может быть достигнуто при движении пульпы по криволинейному желобу. В результате возникновения действующих сил существенно увеличивается плотность разделения, которое как бы производится в тяжелой жидкости.
В криволинейном потоке на частицу действуют следующие-основные силы (рис. 61):
- сила тяжести Fg = 0p'g cos a;
- выталкивающая сила (по закону Архимеда) FA = -0pg cos a; центробежная сила Fp' = 0р' (v')2/R;
- дополнительная выталкивающая сила, возникающая в жидкости благодаря дополнительному давлению в результате криволинейного движения потока и направленная к центру вращения
где 0 — объем частицы;
р' — плотность частицы;
g — ускорение свободного падения;
а — угол между радиусом кривизны и направлением силы тяжести;
р — плотность жидкости;
v — скорость потока;
v' — скорость движения частицы;
R — средний радиус потока.
Сумма проекций всех сил, действующих на минеральную частицу в радиальном направлении, равна
Осаждение или всплывание частиц определяется знаком результирующей силы F: при F больше 0 частица оседает, при F меньше 0 частица всплывает.
В общем случае движения частиц и жидкости плотность разделения в криволинейном потоке
Следовательно, если смесь минеральных частиц различной плотности и жидкость движутся по одной и той же траектории, во имеют разные скорости, можно получить необходимый эффект разделения (по аналогии с разделением частиц в тяжелой жидкости).
Для обогащения в криволинейных потоках применяется шнековый сепаратор. Промышленными испытаниями установлена возможность успешного обогащения в шнековом сепараторе касситеритовой руды при плотности разделения 4,5 г/см3 и золотосодержащей руды при плотности 13 г/см3.