[科普中国]-水力分级机

简介

水力分级机是一种粒度分级设备。具有高效率、低能耗、无噪音等优点。是矿物分级专业领域的设备系统。其设计思路起源于1988年，由毕业于联邦德国阿亨工业大学（又译亚琛工业大学）的几名选矿工程博士研发，由德国亚明公司（allmineral）申请，于1991和1992年分别获得德国和欧洲专利。

结构与原理水力分级机的构造

1. 角锥箱：矿粒在水平流中粗分级，矿浆浓度较稀。

2. 搅拌室：由于粗粒沉下，分级在矿浆浓度较大的条件下进行。

3. 分级室：在上升水流中进行再分级，可由玻璃窗观察分级情况。

4. 涡流箱：给入高压上升水。

5. 提升杆：下端有锥形塞子，期间隙大小（分级矿粒粗细）由丝杆来控制。

6. 沉砂箱（缓冲箱）：防止沉砂排出时产生急流破坏分级过程，以保证正常的连续排矿。

详细说明水力分级机的基本结构呈圆形，主体由上部圆筒和下部圆锥组合而成。高效分级在中间的粗粒分级室和围绕其外的环行细粒分级室应用流化床和上升水技术来完成。 矿浆经一特制管道由粗粒分级室的中部垂直给到粗粒分级室底部的分配盘上。上升水流通过分配盘与粗粒分级室内壁之间的环行缝隙进入粗粒分级室，在粗粒分级室的下部形成紊流区实现粗粒分级。粗粒矿物按照工艺要求沉降，通过上述环行缝隙进入位于粗粒分级室底部中间位置的粗粒排料口。而细粒矿物则以溢流的方式进入环形的细粒分级室。

细粒分级室利用流化床技术对细粒和超细粒矿物进行分级。上升水通过特制的安装于细粒分级室底部的筛面均匀分部在整个细粒分级室的底部，确保形成均匀稳定的层流流化床，实现准确的分级。超细粒矿物进入围绕在细粒分级室之外的环形溢流槽中并排走。细粒矿物则沉降到细粒分级室的底部，经沿筛面呈环形分布的阀门排走。

粗粒和细粒两个分级室所有排料阀门的开启关闭和排料速度均通过矿浆密度在线测量来控制和调节。在已知现场流体负载的情况下，通过改变流化床高度和上升水量可调节粗粒、细粒和超细粒产物（也即粗粒分级室沉砂、细粒分级室沉砂和设备的最终溢流产物）的粒度。此外各分级产物的浓度和流量分布亦可按照工艺需要在一定的范围内调节。

根据给矿粒度、矿物比重和矿浆浓度等参数，采用不同且可调的上升水量，同时选用不同结构的细粒分级室底部筛面以调整筛面上下的压差，可以确保矿物颗粒的均匀流化和精确分级。

改进建议水力分级机在硅砂选矿行业的多年应用实践中，不断地被改进、完善，水力分级机的自控系统水平、分级效率、噪音控制等方面均有一定程度的优化。

(1)控制系统的改进。

国内最早由蚌埠玻璃设计院华海公司研制的水力分级机采用的是气动控制系统，该系统通过空压机、气动模头、压力探测管、气控仪表等装置实现排矿阀门的自动开关，但生产实践表明：该系统占地面积大(需单独配置空压机房)、噪音污染严重、气动模头笨重且检修复杂、输气管线很难严格保证不泄露，为克服此一系列的问题，电动控制系统应运而生，据统计，现在所有的水力分级机均实现了电动控制，生产中的应用状况良好，得到了硅砂生产企业的一致认可。

(2)紊流板的改进。

水力分级机对上升水流的稳定性、均匀性均有严格的要求，因此，专门设计有稳压水箱及紊流板，紊流板上均匀分布诸多圆孔，孔径一般为5～8mm。早先的水力分级机紊流板使用的是普通钢板开通孔的方式，此种紊流板在设备开始使用阶段分选效果很好，但随着石英砂对紊流板的磨损。此时，分级效果会因上升水分布不均而变差，甚至局部位置可能出现水涌或翻花，溢流面则不能保持平稳；同时，稳压水箱里会因不断漏砂而积累粗砂，当粗砂堆积较多时，也会影响分选效果，为此，可以将紊流板进行耐磨及防漏砂改进，现在行之有效的办法是在紊流板的上升水孔上装配特种橡胶喷嘴，该装置设计为顺向流通、逆向闭合结构形式，采用的材质为耐磨橡胶，通过生产实践证明，可以有效地控制漏砂及上升水孔的磨损，从而保证了分级机的分级效果持续良好。此技术已申报了国家专利1。