机械搅拌式水力分级机

水力分级是根据颗粒在运动介质中的沉降速度的不同,将粒度范围宽的混合粒群, 分为若干粒度范围窄的粒群。

按使用的介质不同,分为水力分级和风力分级。在金属矿选矿厂，最常见的是干涉沉降水力分级机。

水力分级过程，矿粒的基本运动形态是沉降。例如在上升介质流中，若矿粒的沉降 速度等于上升水流速度时,这部分矿粒将呈悬浮状态。这也是矿粒处于上浮或下沉的 临界状态，这种矿粒的粒度称为临界粒度或分离粒度。沉降速度小于上升水流速度的 矿粒将被水流冲出，成为溢流;沉降速度大于上升水流速度的矿粒将下沉，成为沉砂。

通常对大于2 ~ 3mm的物料分成不同粒级产物时釆用筛分。对小于2 ~ 3mm的物 料，由于筛分效率很低，故釆用水力分级。

水力分级作为独立作业,可用于粘土质矿物的洗选;作为辅助作业，可用于磨矿循 环的预先分级、检查分级、控制分级，或用于脱水、脱泥;作为准备作业，可用于摇床等选 别前的分级；同时,它又是检查细粒物料（-0.074mm）粒度组成的主要手段（如水析）。

二、水力分级机

机械分级机已在第二章叙述，本节主要介绍水力分级机。选矿厂常用的水力分级 机有机械搅拌式水力分级机，圆锥分级机，云锡式分级箱，筛板式槽型水力分级机，倾斜 板浓缩机，水冲箱和倾斜板水力分级箱等。

1.机械搅拌式水力分级机

它属于上升水流干涉沉降水力分级机的类型。其结构如图3-2。

图3-2机械搅拌式水力分级机

1 -角锥箱;2 -搅拌室;3 -分级室;4 -涡流箱；

5-传动机构;6-提升杆:-蜗轮机构；8-缓冲箱；

9 -搅拌器;10-锥形阀；11-高压水闸阀

分级机由四个角锥形分级箱依次连接，安装成阶梯形。由于四个角锥形分级箱的 横截面积是依次增大的，故形成的上升水流速度依次减小。角锥箱下部有搅拌室，矿浆 在其中形成干涉沉降条件。带有玻璃观察窗的分级室与搅拌室紧密相连，该处的横截 面积最小,矿粒受到最后分级。高压水可切向给入涡流箱,形成稳定的上升水。缓冲箱 起缓冲作用，避免在连续排矿过程中产生向下急流而破坏分级过程。提升杆下端有控 制排矿的锥形阀，蜗轮传动机构带动搅拌器转动，蜗轮上的凸轮可周期地提起提升杆, 使锥形阀打开，排出沉砂。

当矿浆给入上部第一室角锥箱后，由于受到最大速度上升水流的作用，分离出沉降 速度最大的颗粒，其余的矿浆流至下一室。在角锥箱得到初步分级的粗颗粒，于下沉过 程中，将在分级室3中受到了强烈上升水流的冲洗，再次分级、脱泥。第二室的上升水 速小于第一室，依次分离出沉降速度比第一室小的颗粒。如此进行，在各室可得到不同 粒级的沉砂产品。在最后一室仍不能沉降的颗粒，随溢流排出。

这种分级机沉砂含泥量少、省水、沉砂浓度大，常用在钨矿选矿厂，作为摇床选分前 物料分级。其适宜的分级粒度小于2~3mm,对小于0.074mm粒级分级效果较差。它 的缺点是构造较复杂，配置和操作不便，需要机械动力。

2.圆锥分级机

按处理物料粒度的不同，圆锥分级机可分为矿砂和矿泥式两种。矿泥圆锥分级机 又叫浓泥斗或泥锥,主要用于处理0.15mm以下的物料；矿砂圆锥分级机又叫砂锥，用 来处理大于0.15mm的物料。

浓泥斗是选矿厂常见的脱水、脱泥设备。其结构如图3-3。其主体是一个倒立的 圆锥体。上部连接一个短柱体，中心有一给矿管，给矿管下部插入液面。

矿浆经给矿管进入浓泥斗，形成上升和水平流。粗粒沉至锥体下部，经沉砂口排 出;溢流携带细粒从圆锥上部的环形溢流槽流出。浓泥斗锥体角度一般为55。~60。。 锥角太大，影响沉砂排出；锥角太小，设备高度太大。浓泥斗规格用锥底直径表示。浓 泥斗锥体下部设有高压水管，以备沉砂口堵塞时冲洗积砂用。

浓泥斗主要用在使用水力分级机前对原矿进行脱泥，借以提高分级效率，也安装在 磨矿设备前进行矿石的浓缩、脱水，以提高磨矿机的给矿浓度。还可用在各种矿泥选别 设备前控制给矿浓度和矿量。

1. 云锡式分级箱

云锡式分级箱结构如图3-4所示。其外形呈倒立的锥体，底部的一侧设有压力水 管，另一侧有沉砂排出管。分级箱常为4~8个，串联工作。中间用矿浆运输流槽连接 起来。箱的上表面有五种规格（宽x长）200 mm X 800mm、300mm X 800mm、400mm X 800mm、600mm X 800mm、800mm X 800mm。主体箱咼约为1000mm,各分级箱安装时由小 到大排列。沉砂则由粗到细排出。

为了减小矿浆流入分级箱内引起搅动，并使上升液流均匀分布，在箱的上表面约垂 直于矿浆流动方向安有一组阻砂条。各阻砂条之间缝隙约10mm。从矿浆流中沉落的 矿粒经过阻砂条间的缝隙时，受到上升水流的冲洗,细颗粒被带出到下一个分级箱中。 粗颗粒在箱内继续下降，按干涉沉降规律分层。底层粗粒由沉砂口排出。每个箱的阻 砂条间缝隙宽和深度沿流动方向逐渐增大。沉砂的排出量用手轮与旋转砂心（锥形阀） 调节。给水压力应稳定在300kPa（3kgf/cm²）左右。用阀门6控制水的流量，自首箱至末 箱依次减小。

分级箱通常一对一地配置在摇床上方,用管道与摇床相连。这样分级箱同时承担 着分配矿量的任务。沉砂不仅在粒度上，而且在数量上和浓度上均应适合于摇床分选 的要求。这种分级箱的优点是：结构简单、易于制造、不耗机械动力、占用的空间高度 小，可与摇床配置在同一台阶上、便于操作。缺点是:耗水量较大（5 ~ 6m³/t矿石）、阻砂 条间缝隙易发生堵塞、矿浆在箱内搅动大。导致分级效率低。我国云锡公司在给矿粒 度小于1mm时常应用云锡式分级箱分级。

4.筛板式槽型水力分级机

这种分级机又称丹佛（Denver）型水力分级机，是利用筛板造成干涉沉降条件的设 备，见图3-5。
      机体外形为一角锥形箱,箱内用垂直隔板分成4~8个分级室。每个室的断面积为 200mmX 200mmo在距室底一定高度处设置筛板。筛板上钻有36 - 72个直径为3 - 5mm的筛孔。压力水由筛板下方给入，经筛孔向上流动。在筛板上方悬浮着矿粒群, 进行干涉沉降分层。粗颗粒通过筛板中心孔排出，排出量用锥形塞控制。

矿浆由一侧给入，依次进到各室中，各室的上升水速逐渐减小。由此得出由粗到细 的各级产物。分级室内上升水速分布是否均匀，对分级效果有重要影响。

该机优点：构造简单、不需用机械动力、高度较小、便于配置。缺点：沉砂浓度和分 级效率均较低。这种分级机在我国中、小型钨矿选矿厂应用较多。可以根据选厂处理 能力的不同，制成4室、6室、8室等不同的规格。

5.倾斜板浓缩箱

国内应用的倾斜板浓缩箱如图3-6所示。箱内装有一层或二层由许多块平行排 列的光滑平板组成的板组,板间距离相同，约15 2 30mmo双层者下层称稳定板（主要是 减少旋涡搅动,保证浓缩过程稳定），上层叫浓缩板，单层的浓缩箱，高度要小些。倾斜 板用不易变形的玻璃板、硬质塑料板、不锈钢板或光滑的薄木板制成。矿浆沿整个箱的 宽度均匀地给到倾斜板的下端，或者上下两层倾斜板之间，然后沿倾斜板之间的空间向 上运动。在此过程中，矿粒在板间发生沉降。沉到倾斜板上的矿粒靠自重沿板面滑下, 进入下面漏斗中，或者滑到下层稳定板之间，进一步浓缩后进入漏斗，最后从漏斗底部闸阀，可控制沉砂的排出量和浓度。不能沉下的矿粒则 从上部的溢流槽中排出。

浓缩箱中,双层者，上下层板数相同，下层板长度约为上层板的一半。板的倾角在 45。- 55。之间，保证矿粒能顺利滑下。倾斜板的存在,使矿粒垂向沉降的距离大大缩短, 能很快地沉到下面板面上，而且使有效的分级液面扩大了许多倍。故倾斜板浓缩箱的 机体虽然不大，但单位占地面积的处理量却较大，可以用来处理很细的物料。有些情况 下,溢流近于清水，效率较高。

现用的倾斜板浓缩箱有 2400mm X 2400mm、1800mm X 1800mm、1400mm X 1400mm、 900mm X 900mm等几种规格。

倾斜板浓缩箱的优点是:构造简单、不耗用动力、容易制造、单位占地面积的生产能 力大以及效率高等。主要缺点是:倾斜板容易被矿泥粘附,其间隙易堵塞，影响分级效。
率。这与微细矿粒与板面之间的表面力作用有关。因此，需要定期停机,对倾斜板进行 清洗。这种设备适合于小型选矿厂处理的矿浆量不大时使用。

        我国某锡矿应用倾斜板分级箱处理水力开釆的砂锡矿，筛去粗粒后的矿料，浓度 6% - 30%,矿浆体积流量400 - 'OOmVh,波动甚大。为了避免来矿矿浆量波动影响到 分级粒度，而将浓缩箱进行了改造，做成两个重叠配置的分级箱。上层分级箱的底口固 定，于是进入下层箱的矿浆量最大将不超过某一数值。分级粒度由下层倾斜板间的上 升水速决定,维持在0.25mm左右。来矿矿浆量的波动主要影响上层分级箱工作不稳 定。在最大流量时，上下两分级箱同时工作，此时两箱溢流最大颗粒仍不超过0.25mm， 综合分级效率保持较高数值达到70% - 80% .

图3-8四联水冲箱工作示意图

1-人工床层；-筛板;3 -给水阀；-排污阀（清理用）

分级箱中的倾斜板主要起导流作用，使上升溢流速度沿箱的整个长度分布均匀。 板的倾角大，板间距离大，不会出现堵塞。该设备将倾斜板浓缩箱的稳定分级和水冲箱 可获得高浓度沉砂的作用巧妙地结合在一起，既解决了矿石的分级入选，又收到稳定的 高浓度排矿的效果。这种分级箱当分级粒度为0.25mm，液面为3m³时，处理量为400# 800m³/h。

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