水力分级机作为一种粒度分级设备，具有高产率、低能耗、无噪音等优点，水力分级机在玻璃用硅质原科——石英砂的生产工艺中得到了广泛的应用，并取得了良好的效益。为充分发挥该设备的优点，文中在设备筒体、紊流板、控制系统、给水方式等方面提出了改进建议。
平板玻璃，特别是浮法玻璃，对硅质原料的质量有严格的要求，不仅要求Fe20、TiO2、Cr2O3等有害杂质含量低，化学成分稳定、波动范围小，而且对粒度级配、细颗粒含量的多少也有严格的要求。浮法玻璃对硅质原料粒度的要求，一般为0.71～0.1mm，有的甚至将指标定为0.5~0.125mm，因此如何控制粗颗粒及超细粉的含量，成为硅质原料生产企业的重要目标。长期以来，玻璃用硅质原料的粒度控制采用振动筛分设备，但振动筛存在着大量筛网磨损，用电量多，生产成本高，噪音污染严重等问题，尤其是难以确保成品砂的粒度指标稳定。而国内现有的多种水力分级设备水力旋流器、圆锥分级机，螺旋分级机等，存在如结构形式阵旧，分级技术落后等缺点，针对这个问题，我们在认真调研并查阅大量的国内外资料后，认为采用水力分级机控制玻璃用硅质原料的粒度是行之有效的，且具有分级效率高，生产 ，无噪音污染，操作简单，劳动强度低等优点，并在国内率先使用了水力分级机。水力分级机经过多年工业生产中的推广应用，取得了良好的经济效益和社会效益。
1、水力分级机的结构
该设备主要由筒体、溢流槽、给矿器、紊流板及稳压水箱组成，装有测压模头和可自控操作的底阀，并配有电动自控系统(见图1)。
2、水力分级工作原理
机的工作原理矿物分级是要根据颗粒在介质中沉降速度不同，而将宽级别粒群分成两个或多个粒度相近的窄级别的过程。水力分级机是利用矿物颗粒在设备中向下沉降，而水逆着矿物颗粒沉降方向向 动，使矿物颗粒的干扰沉降速度之差，或向上运动，或向下沉降，其运动的 速度V的大小方向由下式可知：
3、芯信号线沉砂
图1水力分级机电气控制原理
水力分级机和组成：筒体、电动控制柜、感应装置、变送器、电动执行 、橡胶底阀、伏特表、安培表、主控仪表、S显示仪表、G控制开关。
颗粒向下沉降并由设备底部排出，称为沉砂；颗粒向上运动并由设备顶部溢出，称为溢流；当V0=U时，颗粒在介质流中呈悬浮状态。当设备上部给入矿浆，并保持一定上升水流速度时，不同粒度和重量颗粒按其一定的干扰沉降速度运动，粒群按粒度或重量差分层，粗的或重的颗粒向下沉降，细的或轻的颗粒悬浮到上层，整个体系容积浓度由上到下愈来愈高。当连续地给入矿浆时，由于①该体系下部粗的或重的颗粒不断增加，体积浓度增大；②颗粒群悬浮高度增加，体系下部压强相应增加。此时插入体系下部的测压模头连续地测量出该部位的压强，并反馈到控制系统与设定值比较，从而操纵设备底部的排矿阀门开度，不断排出沉砂。而悬浮在体系上部的细的或轻的颗粒则不断地从设备溢流口流出，达到分级的目的。
众所周知，玻璃用硅质原料的生产工艺大致有以下几种：石英岩或石英砂岩通过破碎、磨矿、分级、分选等加工工序而得；天然硅砂(河砂、湖砂、海砂)采用擦洗、分级、分选等方法而得；天然硅砂(沙漠砂等)采用擦洗、分级、浮选或其他选砂方法而得，但无论何种原料，采用哪种加工工艺，分级是必不可少的，水力分级又是应用极为广泛的一种工艺。
（1）石英岩或石英砂岩类硅质原料加工工艺中水力分级机的应用。以中原某地石英选矿厂为例，该厂为某外资玻璃集团的硅质原料生产基地，生产浮法玻璃用石英砂，产品粒度要求见表1。
表1产品粒度要求该厂所用析料为石英砂岩，矿山开采送至选厂的原矿石块粒度为400mm以下，生产加工工艺流程如图2示。
流程中粗粒分级、细粒分级均采用水力分级方法，选用的是100mm水力分级机及1800mm受阻沉降机各两台。该厂年产石英砂20 t，自2000年底建成投产以来，生产状况良好。成品砂的粒度级配满足要求，且粒度组成稳定。
（2）天然硅砂(河相砂、湖相砂、海相砂)的生产工艺中水力分级机的应用。以西南某地硅砂公司选矿厂为例，该厂为某玻璃集团的硅质原料供应商，生产浮法玻璃用砂，先后上马两条玻璃用硅砂生产线，该厂所用原料为天然硅砂(湖相砂)，原料粒度组成见表2，产品粒度指标见表3。选矿厂生产工艺流程为：原砂——擦洗——粗粒分级——细粒分级——脱水均化——浮法玻璃。
该流程中粗粒分级、细粒分级同样是选用水力分级机，选用Q2100mm水力分级机及Q1800mm受阻沉降机各两台，年产石英精砂15 ｔ，自1999年水力分级机替代振动筛后，生产状况一直良好，产品质量稳定。
（3）天然硅砂(沙漠砂)生产工艺中水力分极机的应用。以东北某地硅砂选矿厂为例，该厂所属地区天然硅砂资源丰富，但原砂质量偏低，需经重选、浮选两次分选，产品化学成分才能达到浮法玻璃生产对硅质原料的要求，产品粒度控制同样采用水力分级机，且该选矿厂是最早使用水力分级机替代振动筛进行产品粒度分级的，其工艺流程为：原砂一擦洗一粗粒分级一细粒分级一重选一浮选一脱水一成品。
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 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 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）紊流板的改进建议
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，专门设计有稳压水页)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 很好，但随着石英砂对紊流板的磨损，部分孑Ｌ变大，有的在二 后会大到20mm以上。此时，分级 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 ，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 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 持续良好。此技术已申报了国家专利。
（3）进料器、筒体等改进建议
机在其他一些细节上也可作出改进，如进料器，设计为旋流进料方式，同时配合分料装置，使得给入的矿浆充分分散，均匀给入设备的紊流层，以提高分级 ，设备筒体的长径比可加大，以拉长分选空间，使粗细颗粒充分分离，以利于粗粒下沉，细粒上浮，避免分选不充分，出现粗含细、细带粗现象等。
水力分级机是一种高产、节能的粒度分选设备，它是利用物料在水中干扰沉降原理而 粗细粒分离的理想设备，特别是在玻璃用硅质原料的生产工艺中已得到了广泛应用，并取得了良好的经济效益和社会效益。水力分级技术在分级原理上是完全可行的，但水力分级机设备本身及控制系统尚存在诸多急需要改进的技术细节，如电动控制系统控制排料的稳定性、灵敏性、紊流板的耐磨，稳压水箱的防漏砂，设备筒体的结构形式等。
