本发明属于矿物分级技术领域，具体涉及一种多粒级矿物分级装置。
背景技术：
近年来，由于煤炭开采程度的加大以及机械化采煤技术的发展，煤泥性质不断恶化，原煤中细粒含量越来越大,遇水浸泡易泥化的黏土类矿物含量不断增多,易造成浮选药剂消耗量大、浮选精煤灰分高、压滤量集中等问题。研究表明浮选的最佳粒度范围为0.25-0.045mm，因此,有必要对煤泥水进行预先分级，并对各粒级分别处理。
目前，国内外常用的分级设备为水力旋流器，水力旋流器是利用回旋流进行分级的设备，作用于旋流器内矿粒上的离心力与矿粒的质量成正比，因而在矿粒密度接近时便可按粒度大小分级，具有结构简单，便于制造，处理量大等优点。但是在实际生产中，水力旋流器只有粗粒级颗粒和细粒级颗粒两种产品,即两个级别,这远不能满足生产中对多个粒级的物料进行分选的需求；而采用多个旋流器并联的方式虽然满足了生产要求，但存在占地面积大，能耗高等缺陷。因此，如何研制一种可以同时分选多个粒级产品的分级设备成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
技术实现要素：
本发明提出一种多粒级矿物分级装置，用于解决实际生产中对固体颗粒分级时，存在的分级效率低，不能对多个粒级物料进行同时分级的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案
一种多粒级矿物分级装置，包括多个同心设置的，圆筒状的旋流柱，最顶层旋流柱外壁设有进料口，顶部设有溢流管；最底层的旋流柱下接有圆锥状的尾流锥；旋流柱的直径自高到低逐渐降低，在各个旋流柱相接处设有竖直向上的分离板，分离板将旋流柱分为出流区域和入流区域；出流区域和尾流锥底部均设有排料口。
优选的，所述的一种多粒级矿物分级装置，其特征在于：所述进料口沿最顶层旋流柱外壁切线方向与旋流柱相接。
优选的，所述的一种多粒级矿物分级装置，其特征在于：所述溢流管与最顶层旋流柱顶部相接处设置有朝向旋流柱内部的喇叭状的圆台形挡板。
优选的，所述的旋流柱自上而下起，各级旋流柱高度逐渐降低。
进一步优选的，所述圆台形挡板直径自上而下逐渐增大，且与最顶层旋流柱顶部夹角为65°～75°，其高度约到自上而下起第二层旋流柱中部。
本发明的有益效果在于：
(1)矿粒密度接近时满足“粒度越大，质量越大”的规律，而颗粒的离心力计算如下：
式中：fa—颗粒的离心力，n；
m—颗粒的质量，kg；
vτ—回旋运动的切向速度，m/s；
r—回旋半径，m。
本发明设有多个半径不同的旋流柱，最顶部是直径最大的旋流柱,入料经过此旋流柱时发生离心分离过程,粗粒沿边壁通过该旋流柱的排料口流出,其余部分进入下一级旋流柱，此时离心分离过程同样发生，分级物料粒度变细，但旋流柱直径变小，由公式(1)可知，离心力依然存在，从而继续对物料进行分级，以达到同时对物料进行多粒度分级的效果，提高生产效率。
(2)本发明将各级旋流柱同心设置，可以显著减小占地面积，降低运营成本。
(3)本发明在顶部溢流管下设有圆台形挡板，一方面阻止入料影响溢流产品上升溢出，另一方面控制旋流柱内流场平稳，为颗粒分级创造良好的条件。
附图说明
图1为本发明的俯视结构示意图。
图2为图1的a-a剖面示意图。
图中标注符号的含义如下：
10—进料口
20—旋流柱21—尾流锥22—分离板23—排料口
24—挡板25—溢流管26—出流区域27—入流区域
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1～2所示为本发明的一种具体实施例，一种多粒级矿物分级装置包括四个同心设置的，圆筒状的旋流柱20，自最顶层至最底层依次为第一、第二、第三和第四旋流柱，最顶层旋流柱20外壁设有进料口10，顶部设有溢流管25；最底层的旋流柱20下接有圆锥状的尾流锥21；旋流柱20的直径自高到低逐渐降低，在各个旋流柱20相接处设有竖直向上的分离板22，分离板22将旋流柱20分为出流区域26和入流区域27；出流区域26和尾流锥21底部均设有排料口23。
如图1，2所示，所述进料口10沿最顶层旋流柱20外壁切线方向与旋流柱20相接，这主要是使物料在进入旋流柱20后形成一个回旋流。
如图2所示，所述溢流管25与最顶层旋流柱20顶部相接处设置有朝向旋流柱20内部的喇叭状的圆台形挡板24，所述圆台形挡板24直径自上而下逐渐增大，且与最顶层旋流柱20顶部夹角为65°～75°，其高度约到自上而下起第二层旋流柱20中部，这种喇叭状的圆台形挡板24一方面阻止入料影响溢流产品上升溢出，另一方面控制旋流柱20内流场平稳，为颗粒分级创造良好的条件。
如图2所示，所述的旋流柱20自上而下起，各级旋流柱20高度逐渐降低。
由于在上一级旋流柱中已经排出了部分携带有较大粒径颗粒的物料，因此降低旋流柱高度可以在不降低分级性能的情况下减少工程造价。
本发明实施例在使用时，利用入料泵将物料输送到进料口10，物料在一定压力下通过切向进料口10给入第一层旋流柱20，于是在第一层旋流柱20内形成一个回旋流，在离心力作用下粗颗粒向柱壁运动，当物料运动至两层旋流柱交界处时，分离板22将物料隔离开，分离板22靠近柱壁的一侧为粗颗粒，由排料口23排出，另一侧为细颗粒，进入第二旋流柱20，重复上述工作；物料运动至第四旋流柱20时，物料进入尾流锥21，因尾流锥21的内径逐渐缩小，物料旋转速度加快。由于物料产生涡流运动时沿径向方向的压力分布不均，越接近轴线处越小而至轴线时趋近于零，成为低压区，由于极细的颗粒离心沉降速度小，被向心的流体推动进入中心低压区由溢流管25排出，其余颗粒由尾流锥21的排料口23排出。
图2中所示的d1、d2、d3、d4即为矿物颗粒的粒径，且d1＞d2＞d3＞d4，其中第一旋流柱20排出的矿物颗粒的粒径最大，而溢流管25排出的矿物颗粒的粒径最小。
上述实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。