[科普中国]-重力分离

原理及用途

固体颗粒物的重力沉降可在液相或气相中进行，固体颗粒物在液相中的重力沉降是净化废水和从废水或固—液悬浮液相中回收有用组分的重要方法之一，其基本原理是固体颗粒或颗粒聚集体在自身重力作用下自液相中自由沉降，从而达到固相自液相分离之目的。沉降处理工艺可以是整个处理过程中的一个工序，亦可以作为唯一的处理方法。根据固—液分离的目的之不同，重力沉降又有沉淀、浓缩和澄清等不同应用途径，其主要用途可归纳为以下几方面：

（1）用于城市污水和工业废水的处理，去掉废水中的固体悬浮物的沉淀。

（2）当用化学法处理工业废水时，用重力沉降法自液相分离化合晶体或化学沉淀物，根据需要可再加工利用。

（3）固体废弃物用化学浸出或生物化学浸出法回收有用组分时，用重力沉降法进行浸出渣与浸出液的分离，然后浸出液再用化学沉淀法通过重力沉降回收沉淀渣。

（4）用湿法选用固体废弃物时，用重力沉降法进行固液悬浮液的浓缩脱水，其中包括分选最终产品或中间产物的浓缩脱水，其目的是为分选过程产品的进一步脱水创造有利条件。

（5）在废水再利用时，用重力沉降法澄清含固量较低的废水。1

重力沉降设备重力沉降设备类型较多，首先固相在液相中沉降的设备，用于污水及废液净化回收处理时，多称为沉淀池，而用于固体废弃物和分选和脱水作业则称为浓缩机。用于废水处理的沉淀池根据池中水流运动方向可分为平流式、竖流式、辐流式和斜板式斜管式沉淀池。

重力分选重力分选是指在重力作用下，借助被分离物料密度的差异分离出不同比重固体的分选过程。与重力沉降不同，重力分选具有一定的选择性。重力分选多在水介质中进行，其分选手段较多。如溜槽分选、摇床分选、跳汰分选和重介质分选等。重力分选也可在空气介质中进行。

溜槽分选槽分选是固体颗粒物在溜槽斜面运动的水流中，按颗粒粒度的粗细和密度大小的不同，而进行分层和分带的分选过程。比较典型的可以螺旋溜槽分选为代表，其主要特点是将一流形溜槽绕垂直轴线弯曲成螺旋状，螺旋槽断面为抛物线或椭圆形的一部分。料浆从螺旋槽上端给入后，物料沿斜面运动，由沿槽面绕螺旋槽中心轴作回转运动。固体颗粒在重力、水流冲击力和离心力的综合作用下，沿水层厚度垂直方向按密度分层，同时还沿径向方向按密度分带。沿槽底的大密度颗粒受到较小水流冲击力和较大摩擦力，沿槽移动速度慢，所受离心力小，因此颗粒将主要在重力分离作用下移向溜槽内缘，位于上层的小密度颗粒则主要在离心力分离作用下推向溜槽外侧。物料经螺旋溜槽分选后，在槽之下端分成重物、轻物和中间产品，可按需要分别截取。

摇床分选摇床分选又称为流膜分选。所有的摇床分选设备基本都由床面、机架和传动机构三部分组成。典型摇床的床面近似矩形或菱形，它在传动装置带动下，前后进行不对称的往复运动。床面的横向有较明显的倾斜，在其上方设置有给料槽和给水槽。床面上沿纵向设置的有格条（来复条）或刻槽，格条的高度自传动端向对侧逐渐降低。

摇床分选的重要特点是由于床面的摇动和横向水流流经床条所形成的涡流造成水流的脉动，导致物料在槽内分散层时细重颗粒钻过颗粒之间的间隙，优先沉于最底层。分层结果造成粗而轻的颗粒在最上层，其次是细而轻的颗粒，再次是粗而重颗粒，最底层为细重颗粒。这种被称作析离分层而促使颗粒群按密度分层的作用较一般平面溜槽的分层更完善，分选效果更好。同时，沟槽内形成的涡流也能清洗混杂在大密度颗粒层内的小密度颗粒，从而提高分选效果。

跳汰分选跳汰分选是指在交变水流中按密度的不同分选固体物料的过程。其工作原理是利用偏心连杆机构或凸轮杠杆机构推动橡胶隔膜作用下往复运动，从而迫使水流在跳汰室内也产生上下脉动作用。当物料给入跳汰室筛板上，形成一室的物料层，称作为床层。水流上升时床层被推动而松散。为不同密度的颗粒间发生相对位移创造有利的空间条件，水流下降时，床层又处于紧密状态，如此经过床层的不断反复与紧密，高密度颗粒逐渐转入下层，而低密度颗粒则进入上层通过相应排料装置收集不同密度的轻、重产物。

重介质分选重介质分选是在密度大于水的介质中，分离不同密度物料的重力分选过程。它的基本原理是阿基米德定律。分选时应使分选介质的密度Δc界于小密度（σ1）和大密度（σ2）物料之间，即 Δc