一种提高石英砂洁净度的水力分选方法与流程

本发明属于石英砂加工技术领域，具体涉及了一种提高石英砂洁净度的水力分选方法。

背景技术：

目前国内对石英砂的生产流程主要包括：采矿、破碎、清洗、烘干、分选等，其中分选普遍采用振动筛分机进行，振动筛分机内具有多层筛板，即每层筛板根据设定颗粒度进行分筛，以获取不同粒度(目数)的石英砂，但这样的筛分方式存在很多问题，首先分选后的石英砂粒度不均匀，在较大的砂粒中容易混入一些细小颗粒，使分筛后的标准砂由于目数大小不同，造成成品砂粒度分布不达标的问题；其次振动筛分机在工作过程中，由于砂粒之间或砂粒与筛板之间的撞击，产生大量的粉尘，而粉尘主要的成分二氧化硅对人体有极大的健康威胁，如果振动筛密封不严实，这些粉尘就会在生产区域四处飞扬，同时分选之后的砂粒还需要进一步清洗，最后由于砂粒在分选过程中，砂粒与振动筛的筛板不断的撞击，使得筛板的耐久度下降，使得筛板在使用一段时间后就需要更换。因此采用振动筛分的方式只适用于小批量的生产。

而目前石英砂常规的工艺流程，在分选之前均需要对破碎的砂粒进行清洗和烘干处理，使得生产工艺较长，不适合于石英砂产量较大的企业，基于上述问题，申请人研发出了一种能够缩短石英砂生产流程的分选方法，且在分选过程中可以提高石英砂的洁净度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种提高石英砂洁净度的水力分选方法，以解决满足在分选过程中提高石英砂洁净度的要求。

为达到上述目的，本发明的基础方案为：一种提高石英砂洁净度的水力分选方法，在分选箱内进行分选，包括以下步骤：

步骤a、通入砂水混合物

将石英砂颗粒和清水混合形成砂水混合物，将砂水混合物以100m³/h-300m³/h的流量从分选箱的侧壁通入到分选箱内；

步骤b、超声清洗

通过超声波发生器给予分选箱内的石英砂颗粒超声波作用力，超声波发生器的频率为28khz-42khz；

步骤c、完成分选

分选完成后，将分选箱内的石英砂颗粒排出并收集。

本基础方案的工作原理以及有益效果在于：

1、步骤b中，将砂水混合物通过水流作用输送至分选箱内，相比直接使用传送带将石英砂传送到分选箱内，本申请中利用水流作用输送石英砂，可以减少石英砂进入到分选箱内的动能，避免石英砂的初始动能影响分选效果。

2、若是砂粒撞击在分选箱的侧壁上，碰撞过程中附着在砂粒上的泥粉也会进一步脱落，由于是在水中，也并不会产生粉尘飞扬的情况，极大的改善了加工环境。

3、在水力分选的作用下，砂粒悬浮在分选腔内，且随着水力作用，砂粒持续运动可具有一定的清洗效果，而步骤c中进一步增设超声波发生器进行超声清洗，超声波发生器产生的超声波通过水流作用在石英砂颗粒上，使得石英砂颗粒表面附着的泥粉掉落，由于石英砂颗粒的形状并不规整，较小的缝隙内的泥粉仅通过水流作用较难清洗干净，使用超声波进行清洗，使得石英砂颗粒的洁净度更高。相比直接在静置的水中进行超声清洗，本申请中利用了水力分选的作用，使得清洗效果更好。

综上，相比现有技术的振动筛分，本申请的工艺在水中进行分选，同时在水中完成清洗，省略了烘干的步骤，且将分选和清洗两个步骤合一，极大的提高了加工效率。

进一步，步骤a中，在分选箱内安装多块隔板，隔板将分选箱分隔为多个并列设置的分选腔。

有益效果：通过设置隔板对砂水混合物在水平方向上的运动进行阻挡，以降低砂水混合物水平方向的运动速率，使得石英砂在分选腔内的沉降速率不断增大，在不同分选腔内可分选出不同粒度的石英砂，实现细化的分选。

进一步，隔板高度是分选箱高度的1/2-3/4。

有益效果：由于水流在多个分选腔内流动时会受到隔板的阻挡，从而降低水流水平方向的流速，而隔板的高度越高，对水流流速的影响降低作用越明显。限定隔板的顶部距分选箱顶部的间距，避免隔板的高度过低，水流可以轻易越过隔板所导致的分选效果不好，也避免隔板的高度过高，水流的流速在每个分选腔内降低过大，难以带动石英砂颗粒翻过隔板。

进一步，隔板包括固定部和滑动部，将固定部焊接在分选箱内，将滑动部滑动连接在分选箱内。

有益效果：通过驱动滑动部滑动，可以改变隔板的高度，隔板的高度越高，对水平方向水流的阻挡作用越明显，通过调整隔板的高度，即可调整水平方向的水流阻力，使得石英砂分选的粒度更加精确。

进一步，步骤a中，准备多块高度不同的隔板，并将隔板可拆卸连接在分选箱内。

有益效果：通过拆卸隔板，可以更换不同高度的隔板。相比隔板的滑动方式，可拆卸连接的方式虽然更换较麻烦，但不需要设置驱动件，装置整体结构更加简化。

进一步，步骤b中，间歇启动超声波发生器，且超声波发生器的启动时间间隔为2-4s。

有益效果：砂粒持续受到超声波和水流的作用时，相同粒度砂粒在分选腔内受到的合力是一定的，而在突然关闭超声波发生器后，砂粒受到的作用力减少一个，打破砂粒原先受到的合力，使得砂粒之前的运动轨迹发生一定的改变，而再突然开启超声波发生器，使得砂粒的运动轨迹再恢复，在此过程中，砂粒发生了一定程度的振动，对砂粒的清洗效果较好。

进一步，步骤b中，超声波发生器安装在靠近砂水混合物的进料方向一侧的分选腔上。

有益效果：由于靠近砂水混合物的进料方向一侧的分选腔内的石英砂未经过清洗，上面附着的泥粉或细粉较多，因此当考虑到节约成本，从而超声波发生器数量设置有限时，应优选设置在靠近砂水混合物的进料方向一侧的分选腔上。

进一步，步骤a中，砂水混合物中石英砂的含量不大于50％。

有益效果：避免砂粒占比过多，即砂粒过于密集，在分选腔内难以较好的分散开进行分选。

进一步，分选腔均呈长方体状。

有益效果：相比圆柱状或不规则形状，砂水混合物在水平方向上受到隔板的阻挡作用是均匀的，每个分选腔内的砂水混合物在水平方向上运动相同距离(即分选腔的长度)后接触隔板，即砂水混合物在接触隔板前的运动速率消耗是基本一致的，使得该分选腔内的砂粒粒度趋于一致。

进一步，超声波发生器安装在分选腔底部。

有益效果：砂粒向下沉降时容易停留在分选腔底部的某处，将超声波发生器安装在分选箱的底部，则在分选箱底部的水流受到的超声波作用最明显，水流的振动最明显，可以一定程度上更加便于砂粒的排出。

附图说明

图1为本发明实施例的局部剖视图；

图2为图1中供水管、喷水盘的正视剖视图；

图3本发明实施例10的局部剖视图；

图4为图3中a部分的放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：分选箱1、分选腔2、进砂口3、隔板4、排砂口5、总管6、供水管7、喷水盘8、水腔9、喷水孔10、清砂管11。

一种提高石英砂洁净度的水力分选方法，实施例1至实施例9中涉及的各参数如表1所示：

表1

上述表格中，分选腔1-4、分选腔5-8是指：实施例均以分选箱内设8个分选腔为例进行说明，并对8个分选腔进行编号，从靠近进砂口一侧到远离进砂口一侧的分选腔依次编号为1-8。超声波发生器启动时间间隔为0是指超声波发声器持续启动。

下面以实施例4为例，阐述本发明一种提高石英砂洁净度的水力分选方法。

实施例4

一种提高石英砂洁净度的水力分选方法，包括以下步骤：

a、准备设备

准备长6.4m、宽1.5m、高1.5m的分选箱1，在分选箱1右侧开设进砂口3，在分选箱1左侧开设出砂口。准备多块高度不同的隔板4，以满足本申请中对隔板4不同高度的要求，本实施例中，在分选箱1内沿横向安装多块高1m的隔板4，即隔板4的高度为分选箱1高度的2/3，具体的，本实施例中，在分选箱1内设置竖向的卡槽，隔板4卡接在卡槽内，方便更换隔板4。此外，隔板4也可以采用滑动的方式连接在分选箱1内以改变隔板4的高度，具体的，隔板4包括固定部和滑动部，固定部焊接在分选箱1内，分选箱1内设有供滑动部滑动的滑槽，分选箱1内固定有气缸，气缸输出轴和滑动部固定连接，通过气缸可驱动滑动部上下滑动以改变隔板4的高度。

隔板4将分选箱1分隔成多个呈长方体状的分选腔2，在每个分选腔2的底部均开设排砂口5。本实施例中以8个分选腔2为例，从靠近进砂口3一侧到远离进砂口3一侧的分选腔2(即图1中从右至左)依次编号为1-8，每个分选腔2均呈长方体状且体积一致。

b、通入清水

向每个分选腔2底部同时通入清水，具体的，选用多根管径为20-30cm的供水管7，每个分选腔2内均安装多根供水管7，且每个分选腔2内的多根供水管7管径一致，不同分选腔2内的供水管7管径可不一致。将供水管7垂直向上插入到分选腔2的底部并延伸至分选腔2内，即将供水管7固定在分选腔2的底部。

供水管7上端固定有喷水盘8，喷水盘8内设有与供水管7连通的水腔9，结合图2所示，喷水盘8的侧壁沿周向均布有若干与水腔9连通的喷水孔10，喷水孔10远离喷水盘8轴线的一端向上倾斜。喷水盘8上端呈向上凸起的弧形。

每个分选腔2中的多根供水连通在一根总管6上，将总管6和水泵连通，通过水泵抽取清水注入到供水管7内，进而注入到分选腔2内，由于每个分选腔2内的供水管7管径一致且通过同一个水泵供水，可保证每个分选腔2内的多根供水管7供水流量一致。

分选腔1-4中注入清水的流量为40t/h，分选腔5-8中注入清水的流量为9t/h，上述注入清水的流量为每个分选腔2内多根供水管7的供水流量之和。

持续通入清水且清水的水流方向朝向上，石英砂在分选箱内受到水流的作用分散开，悬浮在水里同时受到持续向上的水力冲刷作用，实现对砂粒的清洗，因此采用本技术方案无需在分选前对石英砂进行清洗和干燥步骤，极大的缩短了石英砂的生产工艺流程，极大的提高了石英砂生产的效率。

步骤c、通入砂水混合物

将石英砂颗粒和清水混合形成砂水比为35.2％的砂水混合物；并将砂水混合物以100m3/h的流量通过进砂口3通入到分选箱1内。

步骤d、超声清洗

在每个分选腔2底部安装超声波发生器，本实施例中超声波发生器的型号选用科美达/kmd-28，分选腔1-4下方的超声波发生器的频率为35khz，分选腔5-8下方的超声波发生器的频率为28khz。每隔2s间歇启动一次超声波发生器。

步骤e、完成分选

分选完成后，将每个分选腔2内的石英砂颗粒排出并收集。

实施例1-3、实施例5-9和实施例4的区别仅在于表1参数的不同。

实施例10

本实施例和实施例4的参数设置完全一致，本实施例和实施例4的区别，仅在于步骤b中使用的喷水盘8结构不同。具体的，如图3和图4所示，喷水盘8转动连接在供水管7上，同一喷水盘8上的喷水孔10均沿着水腔9圆周的同一方向倾斜设置，水流在经水腔9从各喷水孔10排出的同时，喷水盘8受到水流逆时针(或逆时针)方向的推力，从而发生转动。在喷水盘8底部设有清砂孔，为降低清砂孔的分流，本实施例中清砂孔只设有一个，在清砂孔处粘接有清砂管11，本实施例中清砂管11为橡胶管，清砂管11的出口朝向供水管7的根部。

由于各分选腔2的底部均设置为对砂粒进行导流的锥形，因此砂粒会沿着分选腔2的底部流动从排砂口5排出，这个过程中，部分砂粒会堆积在供水管7的根部，使得这部分砂粒无法排出，因此在水腔9的底部设置清砂孔，水腔9中部分清水会从清砂孔排出，从而作用在供水管7的根部，将该处的砂粒冲走。这样从清砂孔经清砂管11排出的清水能够直接冲刷到供水管7的根部，将堆积在供水管7根部的砂粒冲刷走。

在步骤e完成分选后，使用粒度检测仪，检测每个分选腔内排出的石英砂颗粒的平均粒度(单位：目)，平均粒度的计算为选取5次检测结果(检测结果均取平均值)后取平均值，平均值根据四舍五入的方式取整。结果如表2所示：

表2

通过表2可得结论如下：

1、实施例1-3、实施例8-9均改变了砂水混合物水平方向的运动，实施例1-3通过增加隔板的高度增加水平阻力，实施例8-9通过增加砂水混合物的注入流量增加水平速率，通过实施例8-9可以得出：增大石英砂水平方向的运动速率，石英砂在分选腔内的沉降速率降低，分选腔内留下的石英砂颗粒的粒度逐渐增大，且相邻分选腔内的粒度差减小，即分选更加细化；而通过实施例1-3和实施例8-9的对比，留在分选腔内的石英砂粒度明显增大(实施例1减小阻力)或减小(实施例3增大阻力)，说明水平方向的作用力对分选有较大影响。

2、通过实施例4-7，可以发现，改变超声波发生器的频率和启动时间间隔，对石英砂分选的粒度影响不大，分选出的砂粒明显更加干净。

3、分选腔4和分选腔5内分选出的砂粒粒度相差较大，是由于在设计参数(通入清水的流量)时分为了分选腔1-4、分选腔5-8两组，若实际情况允许，可以每个分选腔内的参数均进行调整，不在本实施例中进行赘述。

4、通过实施例10的分选结果可以看出，改变喷水盘的结构后，对分选的粒度影响不大，但改变喷水盘的结构后，在排出砂粒时，可明显看出砂粒在分选腔底部堆积的情况改善，更方便排出砂粒。

综上，通过检测结果可以发现，注入砂水混合物的注入流量、隔板的高度对石英砂的粒度分选具有较大影响，在对石英砂的粒度要求不同时，可通过调节注入砂水混合物的注入流量、隔板的高度这两个参数，来实现不同粒度的分选。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。