水力分級機作為一種粒度分級設(shè)備，具有高產(chǎn)率、低能耗、無噪音等優(yōu)點，水力分級機在玻璃用硅質(zhì)原科——石英砂的生產(chǎn)工藝中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的效益。為充分發(fā)揮該設(shè)備的優(yōu)點，文中在設(shè)備筒體、紊流板、控制系統(tǒng)、給水方式等方面提出了改進建議。
平板玻璃，特別是浮法玻璃，對硅質(zhì)原料的質(zhì)量有嚴格的要求，不僅要求fe20、tio2、cr2o3等有害雜質(zhì)含量低，化學(xué)成分穩(wěn)定、波動范圍小，而且對粒度級配、細顆粒含量的多少也有嚴格的要求。浮法玻璃對硅質(zhì)原料粒度的要求，一般為0.71～0.1mm，有的甚至將指標定為0.5~0.125mm，因此如何控制粗顆粒及超細粉的含量，成為硅質(zhì)原料生產(chǎn)企業(yè)的重要目標。長期以來，玻璃用硅質(zhì)原料的粒度控制采用振動篩分設(shè)備，但振動篩存在著大量篩網(wǎng)磨損，用電量多，生產(chǎn)成本高，噪音污染嚴重等問題，尤其是難以確保成品砂的粒度指標穩(wěn)定。而國內(nèi)現(xiàn)有的多種水力分級設(shè)備水力旋流器、圓錐分級機，螺旋分級機等，存在如結(jié)構(gòu)形式陣舊，分級技術(shù)落后等缺點，針對這個問題，我們在認真調(diào)研并查閱大量的國內(nèi)外資料后，認為采用水力分級機控制玻璃用硅質(zhì)原料的粒度是行之有效的，且具有分級效率高，生產(chǎn) ，無噪音污染，操作簡單，勞動強度低等優(yōu)點，并在國內(nèi)率先使用了水力分級機。水力分級機經(jīng)過多年工業(yè)生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
1、水力分級機的結(jié)構(gòu)
該設(shè)備主要由筒體、溢流槽、給礦器、紊流板及穩(wěn)壓水箱組成，裝有測壓模頭和可自控操作的底閥，并配有電動自控系統(tǒng)(見圖1)。
2、水力分級工作原理
機的工作原理礦物分級是要根據(jù)顆粒在介質(zhì)中沉降速度不同，而將寬級別粒群分成兩個或多個粒度相近的窄級別的過程。水力分級機是利用礦物顆粒在設(shè)備中向下沉降，而水逆著礦物顆粒沉降方向向 動，使礦物顆粒的干擾沉降速度之差，或向上運動，或向下沉降，其運動的 速度v的大小方向由下式可知：
3、芯信號線沉砂
圖1水力分級機電氣控制原理
水力分級機和組成：筒體、電動控制柜、感應(yīng)裝置、變送器、電動執(zhí)行 、橡膠底閥、伏特表、安培表、主控儀表、s顯示儀表、g控制開關(guān)。
顆粒向下沉降并由設(shè)備底部排出，稱為沉砂；顆粒向上運動并由設(shè)備頂部溢出，稱為溢流；當(dāng)v0=u時，顆粒在介質(zhì)流中呈懸浮狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備上部給入礦漿，并保持一定上升水流速度時，不同粒度和重量顆粒按其一定的干擾沉降速度運動，粒群按粒度或重量差分層，粗的或重的顆粒向下沉降，細的或輕的顆粒懸浮到上層，整個體系容積濃度由上到下愈來愈高。當(dāng)連續(xù)地給入礦漿時，由于①該體系下部粗的或重的顆粒不斷增加，體積濃度增大；②顆粒群懸浮高度增加，體系下部壓強相應(yīng)增加。此時插入體系下部的測壓模頭連續(xù)地測量出該部位的壓強，并反饋到控制系統(tǒng)與設(shè)定值比較，從而操縱設(shè)備底部的排礦閥門開度，不斷排出沉砂。而懸浮在體系上部的細的或輕的顆粒則不斷地從設(shè)備溢流口流出，達到分級的目的。
眾所周知，玻璃用硅質(zhì)原料的生產(chǎn)工藝大致有以下幾種：石英巖或石英砂巖通過破碎、磨礦、分級、分選等加工工序而得；天然硅砂(河砂、湖砂、海砂)采用擦洗、分級、分選等方法而得；天然硅砂(沙漠砂等)采用擦洗、分級、浮選或其他選砂方法而得，但無論何種原料，采用哪種加工工藝，分級是必不可少的，水力分級又是應(yīng)用極為廣泛的一種工藝。
（1）石英巖或石英砂巖類硅質(zhì)原料加工工藝中水力分級機的應(yīng)用。以中原某地石英選礦廠為例，該廠為某外資玻璃集團的硅質(zhì)原料生產(chǎn)基地，生產(chǎn)浮法玻璃用石英砂，產(chǎn)品粒度要求見表1。
表1產(chǎn)品粒度要求該廠所用析料為石英砂巖，礦山開采送至選廠的原礦石塊粒度為400mm以下，生產(chǎn)加工工藝流程如圖2示。
流程中粗粒分級、細粒分級均采用水力分級方法，選用的是100mm水力分級機及1800mm受阻沉降機各兩臺。該廠年產(chǎn)石英砂20 t，自2000年底建成投產(chǎn)以來，生產(chǎn)狀況良好。成品砂的粒度級配滿足要求，且粒度組成穩(wěn)定。
（2）天然硅砂(河相砂、湖相砂、海相砂)的生產(chǎn)工藝中水力分級機的應(yīng)用。以西南某地硅砂公司選礦廠為例，該廠為某玻璃集團的硅質(zhì)原料供應(yīng)商，生產(chǎn)浮法玻璃用砂，先后上馬兩條玻璃用硅砂生產(chǎn)線，該廠所用原料為天然硅砂(湖相砂)，原料粒度組成見表2，產(chǎn)品粒度指標見表3。選礦廠生產(chǎn)工藝流程為：原砂——擦洗——粗粒分級——細粒分級——脫水均化——浮法玻璃。
該流程中粗粒分級、細粒分級同樣是選用水力分級機，選用q2100mm水力分級機及q1800mm受阻沉降機各兩臺，年產(chǎn)石英精砂15 ｔ，自1999年水力分級機替代振動篩后，生產(chǎn)狀況一直良好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
（3）天然硅砂(沙漠砂)生產(chǎn)工藝中水力分極機的應(yīng)用。以東北某地硅砂選礦廠為例，該廠所屬地區(qū)天然硅砂資源豐富，但原砂質(zhì)量偏低，需經(jīng)重選、浮選兩次分選，產(chǎn)品化學(xué)成分才能達到浮法玻璃生產(chǎn)對硅質(zhì)原料的要求，產(chǎn)品粒度控制同樣采用水力分級機，且該選礦廠是最早使用水力分級機替代振動篩進行產(chǎn)品粒度分級的，其工藝流程為：原砂一擦洗一粗粒分級一細粒分級一重選一浮選一脫水一成品。
水力分級機在硅砂選礦行業(yè)的多年應(yīng)用實踐中，不斷地被改進、完善，水力分級機的自控系統(tǒng)水平、分級效率、噪音控制等方面均有一定程度的優(yōu)化。
（1）控制系統(tǒng)的改進
國內(nèi)最早水力分級機采用的是氣動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過空壓機、氣動模頭、壓力探測管、氣控儀表等裝置 排礦閥門的自動開關(guān)，但生產(chǎn)實踐表明：該系統(tǒng)占地面積大(需單獨配置空壓機房)、噪音污染嚴重、氣動模頭笨重且檢修復(fù)雜、輸氣管線很難嚴格保證不泄露，為克服此一系列的問題，電動控制系統(tǒng)應(yīng)運而生，據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在所有的水力分級機均 了電動控制，生產(chǎn)中的應(yīng)用狀況良好，得到了硅砂生產(chǎn)企業(yè)的一致認可。
（2）紊流板的改進建議
水力分級機對上升水流的穩(wěn)定性、均勻性均有嚴格的要求，因此，專門設(shè)計有穩(wěn)壓水頁)箱及紊流板，紊流板上均勻分布諸多圓孔，孔徑一般為5～8mm。早先的水力分級機紊流板使用的是普通鋼板開通孔的方式，此種紊流板在設(shè)備開始使用階段分選 很好，但隨著石英砂對紊流板的磨損，部分孑Ｌ變大，有的在二 后會大到20mm以上。此時，分級 會因上升水分布不均而變差，甚至局部位置可能出現(xiàn)水涌或翻花，溢流面則不能保持平穩(wěn)；同時，穩(wěn)壓水箱里會因不斷漏砂而積累粗砂，當(dāng)粗砂堆積較多時，也會影響分選 ，為此，可以將紊流板進行耐磨及防漏砂改進，現(xiàn)在行之有效的 是在紊流板的上升水孔上裝配特種橡膠噴嘴，該裝置設(shè)計為順向流通、逆向閉合結(jié)構(gòu)形式，采用的材質(zhì)為耐磨橡膠，通過生產(chǎn)實踐證明，可以有效地控制漏砂及上升水孔的磨損，從而保證了分級機的分級 持續(xù)良好。此技術(shù)已申報了國家專利。
（3）進料器、筒體等改進建議
機在其他一些細節(jié)上也可作出改進，如進料器，設(shè)計為旋流進料方式，同時配合分料裝置，使得給入的礦漿充分分散，均勻給入設(shè)備的紊流層，以提高分級 ，設(shè)備筒體的長徑比可加大，以拉長分選空間，使粗細顆粒充分分離，以利于粗粒下沉，細粒上浮，避免分選不充分，出現(xiàn)粗含細、細帶粗現(xiàn)象等。
水力分級機是一種高產(chǎn)、節(jié)能的粒度分選設(shè)備，它是利用物料在水中干擾沉降原理而 粗細粒分離的理想設(shè)備，特別是在玻璃用硅質(zhì)原料的生產(chǎn)工藝中已得到了廣泛應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。水力分級技術(shù)在分級原理上是完全可行的，但水力分級機設(shè)備本身及控制系統(tǒng)尚存在諸多急需要改進的技術(shù)細節(jié)，如電動控制系統(tǒng)控制排料的穩(wěn)定性、靈敏性、紊流板的耐磨，穩(wěn)壓水箱的防漏砂，設(shè)備筒體的結(jié)構(gòu)形式等。
