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1、水力分级与洗矿分级是根据颗粒在介质中沉降速度的不同，将宽级别粒群分成两个或多个粒度相近的窄级别过程。依所用介质不同有水力分级和风力分级之分。本章讨论水力分级，它的原理对风力分级也是适用的。在分级作业中，介质大致有三种运动形式:垂直的、接近水平的和回转的运动。在垂直运动中，水流常是逆看颗粒沉降方向向上流动，而不问粒度颗粒则依自由或干涉沉降速度之差，或者向上运动，或者向下沉降;其绝对速度vo.的大小和方向为：在接近于水平流动的水流中进行分级，颗粒在水平方向的速度与水流速度大致相同。而在垂直方向则依粒度（还有密度、形状）不同而有不同的沉降速度。粗颗粒较早地沉降下来落在槽内成为沉砂，细颗粒则随水流流出
2、槽外成为溢流。分级过程仍是按颗粒沉降速度差进行，在回转流中，颗粒是按径向的运动速度差分离，水流的向心流速是决定分级粒度的基本因素。分级和筛分作业的性质相同，均是将粒度范围宽的粒群分成粒度范围窄的产物。但是，筛分是比较E严格地按几何尺寸分开，而分级则是按沉降速度差分开。分级时，矿石的粒度、形状以及沉降条件对分离的精确性均有影响。图3-2表示出了分级和筛分产物的粒度特性差异。由图中可看出，筛分产物具有严格的粒度界限，而分级产物中因包括了不同密度的等降颗粒，使粒度范围变宽且粒度界限不清楚了。在实际分级操作中，又因水流的脉动、次回流的影响等，使粒度混杂现象更加严重。分级产物的粒度同样以该粒级最大与最小
3、颗粒的尺寸度量，例如（-1+0.2）mm。这里的粒度通常用筛分法测定并以通过95%矿量的筛孔尺寸表示，而对微删粒毁则用水析法测量。此外，产物的粒度亦可用某特定粒级（例如一0.075nun）的含量表示。但是这些度量方法只能用来说明分级产物的粒度范围，而不能表示出分级的界限尺寸（这与筛分法不同）。分级的界限尺寸可有两种方法衡量，一是按分级的水流速度条件，以沉降速度等于该上升水速的标准矿物（我国常用石英尸=2650kg/m3）的粒度代表界限粒度，称为分级粒度，而粒度等于分级粒度的颗粒即是临界颗粒。但是由于计算上的误差以及水速难以保持稳定，这种分级粒度常与实际的界限尺寸有某些偏离。第二种比较科学的评定
4、分级界限尺寸的方法是对分级产物进行筛分（或水析）考查，以沉砂和溢流中分配率各占50%的极窄级别的粒度作为界限尺寸，称作分阀秘堤。后一种方法符合概率论原理，且系实际界限尺寸，但只能在分级后查定。这一问题留在本章3.5节再作讨论。水力分级在选矿中的应用主要是：（1）在某些重选作业（如摇床选矿、溜槽选矿等）之前，对原料进行分级，分级后的产物分别八选;（2）与磨矿作业构成闭路工作，及时分出合格粒度产物，以减少过磨;（3）对原矿或选别产物进行脱泥、脱水;测定微细物料（多为一0.075nun）时粒度组成。3.2多室及单槽水力分级机工业生产中使用的分级机类型很多，其中有一类是用在重选厂中对入选原料进行分级，
5、这就是多室水力分级机，包括云锡式分级箱、机械搅拌式分级机、筛板式分级机和水冲箱等。原料被分成多个窄级别，分别送重选设备中分选，这样将有利于选择适宜的操作条件。这种分级属于选别前准备作业。5.2.1云锡式分级箱云锡式分级箱的设备结构如图3-3所示。它的外观呈倒立的锥形，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48个，串联工作，中间用矿浆运输流槽连接起来。箱的上表面规格（宽X长，单位为mm）有五种:200X800、200X800、400X800、600X800、800X800,主体箱高约1000mm,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的搅动，并使上升
6、水流均匀分布，在箱的上表面大约垂直于流动方向安有阻砂条3。阻砂条缝宽约10mm。从矿浆流中沉落的矿粒经过阻砂条的缝隙时,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。底层粗粒级由沉砂口排出。每个箱的阻砂条缝宽和深度沿流动方向逐渐增大。沉砂的排出量用手轮5旋转砂芯（锥形阀）调节。给水压力应稳定在0.3MPa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。这样的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
7、动力，占用的高度小，可与摇床配置在同一台阶上，便于操作。缺点是耗水量较大（56m3/t矿石）;阻砂条易发生堵塞，矿浆在箱内搅动大，导致分级效率降低。该设备在给矿粒度不太大（小于1nun）时较多采用。3.2.2机械搅拌式水力分级机主体部分是由四个角锥形分级室组成，各室由给矿端问刊排矿端依次增大并在高度上呈阶梯状排列。在分级室下面还有圆筒部分L带玻璃观察孔的分级管2及压力水管3。压力水沿分级管的径向或切线方向给入。在它的下面还有缓冲箱9，用以暂时堆存沉砂产物。由分级室排入缓冲箱的沉砂量是由连杆5下端的锥形塞4控制。连杆5在空心轴6的内部穿过，轴的上端有一个圆盘，由蜗轮8带动旋转。圆盘上有14个凸缘
8、。圆盘转动时凸缘顶起连杆5上端的横梁，从而将锥形塞4打开，使沉砂进入缓冲箱9中。空心轴6的下端装有若干个搅拌叶片11，用以防止粒群结团并将悬浮粒群分散开来。空心轴与蜗轮8连接在一起，由传动轴12带动旋转。矿浆由分级机的窄端给入，微细粒级随表层液流向溢流端流去。较粗颗粒则依沉降速度不同分别落入各分级室中。分级室的断面自上而下地减小，相应地水流速度亦增大，故可明显地形成按粒度分层。下部粗颗粒在沉降过程中受到分级管中上升水流冲洗，再度被分级。最后当锥形阀提起时将粗颗粒排出。悬浮层中的细颗粒随上升水流进入到下一个分级室中。以下各室上升水速逐次减小，沉砂粒度也相应变细。这种分级机因在下面增设了分级管，并
9、采取间断排矿方式，故增强了上升水流的清洗作用，对减少沉砂中的含泥量，降低下步摇床分选时的金属损失很有利。间断排矿还可提高沉砂的浓度，最高时可达40%50%固体，节省用水量（一般不超过3m3/t矿石）。存在的问题主要是沉砂易堵塞，尤其在沉砂量大时更甚。给水压力应保证矿粒在分级箱内充分悬浮，一般不得低于0.150.25MPa.在我国，这种分级机主要用在大型钨矿选矿厂供准备作业使用。现有KP-4C型设备具有4个分级室，第一室最小，宽620mm，末室最大，宽1500mm。四室全长2925mm。给矿的适宜粒度上限为3nun，小于0.075mm部分分级效果很差。处理能力为1525t/乙表3-2列出了我国某
10、钨矿选矿厂机械搅拌式分级机的实际操作条件。这种分级机的主要缺点是构造复杂，需要动力传动，设备高度较大，需和摇床配置在不同台阶上，给操作联系带来不方便。3.2.3筛板式槽型水力分级机筛板式槽型水力分级机又称典瓦（Denver）型水力分级机，是利用筛板造成干涉沉降条件的设备。其基本构造见图3-5。机体外形为一角锥形箱，箱内用垂直隔板分成48个分级室。每个室的断面积为200mmX200mm。在距室底一定高度处设置筛板。筛板上钻有3672个直径为3Snun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，迸行于涉沉降分层。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，由此得到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。减小筛孔径并相应增加筛孔数目可在一定程度上改善分级效果。但水速分布不均是难免的。由此引起二次回流搅动是造成分级效率不高的重要原因。筛板式水力分级机的优点是构造简单，不需用动力。与上述机械搅拌式水力分级机比较，高度较小，便于配置。可以根据选厂处理能力的不同，制成四室、六室、八室等不同的规格。这种分级机在我国中小型钨矿选矿厂应用较多，主要缺点是沉砂浓度和分级效率均较低。
