一种石英精砂筛选装置及具有其的生产线的制作方法

1.本发明属于石英砂筛选工艺及设备技术领域，具体涉及一种石英精砂筛选装置及具有其的生产线。


背景技术：

2.石英砂是重要的工业矿物原料，在玻璃、电子电器、机械铸造、冶金、化工、水泥、日用陶瓷、耐火材料、超硬材料、功能填料、石油钻井等众多行业中应用广泛，因此其需求持续增长。申请人所在地区已探明的硅砂储量为50亿吨，矿层厚度平均100米以上，天然风积沙堆积而成，结构简单，极易开采，具有很高的开采价值。该地区天然硅砂以石英和长石为主，矿物质组成稳定、二氧化硅含量在85%以上、粒度均匀、呈椭圆形，含泥量较偏高、表面光洁等特点，通过一定工艺处理后在国内铸造、玻璃行业享有盛誉。
3.在石英砂生产规模不断扩大和产量大幅度提高的情形下，对质量的要求更加严格，而其生产过程的粒径分级是一项关键工序。采用什么样的分级方法，配置何种类型的分级机械，对石英砂生产装置的投资费用、产品质量、运行成本等都将会有重大影响。因此深入研究石英砂生产中的分级机械设备对提高产品的质量，降低生产成本都具有十分重要的现实意义。如玻璃用硅砂需要除掉+0.8毫米粗粒和-0.l毫术细粒级；而铸造用砂，在出售给用户之前，则需在选矿厂分选出45/75目、55/100目、75/150目及100/200目等多种规格，并且每个牌号硅砂要求粒度集中率（精度）在75~80%以上。因此，硅砂分级效果的好坏，直接影响产品质量。
4.当前，国内硅砂分级方法主要有两种：一是采用筛（平摇筛、高方筛、圆桶筛、振动筛等）分级，另一是采用水力分级（包括脱泥）。筛分分选粒度在0.1~1毫米（尤其是更细）的硅砂时，筛网易堵，分级效率不高，且筛网磨损严重。国内有不少硅砂选厂采用水力分级，主要使用脱泥斗或由脱泥斗改进的带上升水流的圆锥（或圆柱）水力分级机，脱泥或分级。这种水力分级设备本身无运动部件，不会磨损，在一定程度上能满足各工业部门（尤其是玻璃工业）对硅砂粒度的要求；但对于粒度要求严格的部门（如精密铸造），有时则难以保证质量，螺旋分级机和水力旋流器仅个别硅砂选矿厂采用。螺旋分级溢流粒度不易控制，且转动部件易磨损；水力旋流器对水压和给料等操作条件较敏感。
5.我国铸造砂生产企业多数采用一系列圆锥水力分级机（包括下部圆锥较小、上部有一定高度柱体的圆柱水力分级机），通过水洗塔对天然硅砂进行连续脱泥一分级作业。虽然这种分级机结构简单，制造价格低廉，操作比较方便，但用于较粗颗粒（0.3~1毫米）分级时，由于其结构本身的限制，分级效果较差，分级产品中粗细混杂严重，粒度集中率低，容易出现不合格产品。
6.在国外，硅砂分级也主要采用筛分和水力分级。天然砂脱泥一般以旋流器为主，原砂中含杂质很少时，选矿主要作业是分级。为了改进分级效果，提高分级效率，国外许多公司都注重研究开发高效分级设备，如弧型筛、喷射式分级机、虹吸分级机及各种上升水流分级机等。
7.硅砂应用广泛，在不同的应用场合，对砂子的粒度（目数、粒径）要求也不尽相同，对每个牌号硅砂的粒度集中率要求也各不相同，特别是在规模化大批量生产过程中，对数量的需求可能会大于对精度的要求。因此，如何实现采用一套设备（生产线）分选多种规格、多种粒径精度的生产要求，是本发明主要解决的技术问题。当然，并不必然要求上述设备同时满足规格、精度两种需求，如果通过工艺方法的设计、改进，实现上述要求也是可能的。
8.水力分级法分离砂子过程，首先把水分选装置中的砂子分为3大类，分别是漂浮层、悬浮层和沉底层，他们占据了分选容器中的上、中、下三层（分级机中间设有输入管路——输入端，分级后，最上部分通过溢流输出、最下部分自然流动输出——输出端）。在实际生产中，水力分级是在受阻沉降槽中进行的，因水力分级的特性，要达到分级精度和生产率要求，各粒径间必须具有较高的分散度，具有一定设备的断面尺寸作保证。从理论分析，在水流流速一定的条件下，循环水量与设备直径的平方成正比，设备处理能力越大，分级精度越高，所需设备的断面尺寸就越大，与此相对应的循环水量和动力消耗也就越大。为此受阻沉降槽的结构设计时尽量减小直径尺寸，而用增加设备高度尺寸的办法来解决各粒径间的分散度和生产率问题，通常受阻沉降槽高度尺寸都在3m以上。由于受阻沉降槽这样的结构特点，使得在同样的分级处理能力的情况下与筛选分级相比设备投资费大，厂房基建费用高。
9.水力分级的优点是：水力分级是通过水流的浮力作用达到不同粒径间的颗粒分离，与筛选法比较，设备内无筛网，不需更换筛网，降低了设备的维修费用，减小了工人的劳动强度和生产的辅助时间，同时保证了生产的连续性和稳定性。缺点是：水力分级是依据水流特性，达到不同粒径间的颗粒分离，因此颗粒的密度、形状及沉降条件对沉降速度均有影响，加上设备的截面尺寸在设计上受到动力消耗等因素的限制，因而，分级时粒群混杂现象较严重，存在动力消耗大，分离精度低和单位 积处理能力低等问题。另外水力分级操作控制较为严格，控制过程容易出现波动。当生产过程中各控制因素一但发生变化，容易导致分级的失败。
10.目前对于生产石英玻璃原料的生产工艺一般是：原矿筛选、破碎、筛分、磁选、酸浸、清洗、烘干、浮选、酸浸、水洗、烘干、检验、包装、入库，使用的主要设备有破碎机、磁选机、酸洗槽、中和设备、烘干箱、浮选机、分析化验设备等。目前清洗石英砂的方法虽然较多，但效果均不太理想。机械擦洗、磁选法和浮选法等方法，应用广泛，适用于大规模生产，但除铁效果不太好；超声波法适用于对产品纯度要求高、用量少的生产企业，不适用于大规模生产；酸浸法成本较高，且环境污染较严重；微生物除铁技术还不完善，目前还未见有生产实用报道。最近还有简单实用的铵盐络合法除铁以制备高纯石英砂的方法的专利报道，但该方法的清洗效率不太高，且清洗工艺条件之一是要温度在约90℃下进行，消耗能源过大，大多数石英砂生产企业难以接受。


技术实现要素：

11.本发明的目的主要是解决上述现有问题，提供一种石英精砂筛选装置，其能够提供相对稳定的水力分级悬浮体系，具有精砂筛选功能，采用该筛选装置的生产线能够实现石英精砂的大批量生产。
12.上述目的是由以下技术方案实现的：
一种石英精砂筛选装置，其特征在于：所述筛选装置包括稳矿分级机，该稳矿分级机包括壳体、溜槽、输出管、输入管、进水管；壳体用于容纳物料，溜槽位于壳体顶部外壁环绕一周，溜槽设有引出管；输出管位于壳体底部，壳体底部呈下凹的曲面、或向下的锥面，输出管设置在曲面或锥面的最低处；输入管位于壳体内部中间位置；进水管至少设有一个，进水管设置在壳体的底部和/或侧部；输入管底端设有宽口部，该宽口部呈倒置u形，宽口部的u形底部与输入管相固定连接、u形开口部朝下；进水管顶端设有缓冲部，该缓冲部包括喷头、混流盘，喷头装配在进水管的端部，混流盘呈圆盘状，混流盘的纵截面呈w形；混流盘与喷头相装配连接、或固定连接、或一体成形；宽口部与缓冲部相对齐。
13.所述混流盘包括喷头部、扰流部，喷头部与喷头相连接，且喷头部设有喷孔，喷头部是指w形混流盘上中间位置的凸出部位，喷头部呈椭圆穹顶形；扰流部是指w形混流盘上四周弯曲卷边的凹槽部位，扰流部与喷头部之间相装配连接、或固定连接、或一体成形。
14.所述扰流部与喷头部相装配式活动连接，扰流部与喷头部之间设有嵌套部，嵌套部包括外套部、内芯部，外套部设在喷头部的外侧边缘，内芯部设在扰流部的内侧边缘，外套部与内芯部相间隙配合、嵌套装配连接、且二者的弯曲弧度相同；内芯部设在控制板，该控制板固定连接在内芯部端部、且朝向喷头并穿过外套部的内壁伸入喷头内部；外套部设有竖槽，控制板装配在竖槽内。
15.所述宽口部和/或缓冲部设有挡流板，该挡流板呈矩形板状，挡流板垂直地或倾斜地固定在宽口部、缓冲部的外壁。
16.所述输入管和/或进水管设有调节部，该调节部用于实现宽口部与输入管之间、缓冲部与进水管之间的高度调节。
17.所述调节部包括固定管、活动管、电动机、传动部，固定管与输入管或进水管相固定连接、或一体成形，活动管与固定管相嵌套、密闭活动连接，电动机设置在固定管上，传动部设置在活动管上，传动部采用包括但不限于齿条、链条、活塞中的任一种结构实现传动，传动部与电动机相传动连接。
18.一种具有所述石英精砂筛选装置的生产线，该生产线包括采砂船组、旋流器组、滚动筛组、初级分级机组、浓缩分级机、稳矿分级机组、振动筛、擦洗机组、磁选机、调浆桶组、浮选机，其特征在于：采砂船组包括至少两台采砂船，两台采砂船以并列方式设置为生产线提供原料，采砂船后端设有分配器，两采砂船通过管道分别连接到分配器，分配器为其后续旋流器组提供恒定砂浆；
旋流器组包括至少四台旋流器，各旋流器并联设置；滚动筛组包括至少四台滚动筛、且滚动筛的数量与旋流器相一致，各滚动筛并联设置；初级分级机组包括至少四台初级分级机，各初级分级机并联设置，初级分级机组与滚动筛组相连通，滚动筛组中的各滚动筛的输出端合流与初级分级机组相连、或各滚动筛的输出端均分别与各初级分级机的输入端相连；各初级分级机的底部输出端合流后与浓缩分级机相连，浓缩分级机依次与稳矿分级机组、振动筛、擦洗机组、磁选机、调浆桶组、浮选机相连；稳矿分级机组包括至少四台稳矿分级机，各稳矿分级机并联设置；擦洗机组包括至少两台擦洗机机，各擦洗机并联设置；调浆桶组包括至少六台调浆桶，各调浆桶串联设置。
19.其有益效果是：本发明涉及的石英砂浮选方法易于实现、操作简单，通过本方法和浮选药剂能快速有效的实现石英砂的分离，从而提高精砂产率，降低生产成本及一线操作工的劳动强度。
附图说明
20.图1是本发明实施例一中稳矿分级机的结构示意图；图2是本发明实施例二中缓冲部的初始状态结构示意图；图3是本发明实施例二中缓冲部的初始状态与工作状态的对比结构示意图；图4是本发明实施例二中缓冲部的工作状态结构示意图。
21.由图可见：1壳体 2溜槽 21引出管 3输出管 4输入管 42宽口部 5进水管 51缓冲部 52喷头 53混流盘 54喷头部 55扰流部 56控制板 6挡流板 7调节部 71固定管 72活动管 73电动机 74传动部 8嵌套部 81外套部 82内芯部。
具体实施方式
22.本发明所述石英砂浮选方法，利用采砂船上的渣浆泵通过输砂管道将原砂输送到重选车间，通过重选工艺进行粒度分级，分级后的矿物通过定量给料设备称重后供给擦洗机（矿物颗粒通过擦洗将矿物颗粒表面的杂质清除）进行擦洗，擦洗后的物料通过脱泥分级砂浆池脱泥后供给磁选机进行磁选，磁选后的物料通过提升泵供给浮选调浆给料旋流器进行浓缩后供给调浆桶（同时加入浮选药剂）进行调浆，调浆后的物料供给浮选机进行反浮选，浮选机上面刮出的是长石，底口排出的是石英精砂，这两个产品通过提升泵输送到成品堆场，通过旋流器浓缩后进行堆放（等待发运），选矿水一部分通过水处理设备净化后排放到水坑循环使用，另一部分选矿水通过清水泵输送到浮选车间进行循环使用，杜绝选矿水对环境的影响，达到环保零排放的要求。
23.浮选工艺原理大体相同，即矿粒因自身表面的疏水特性或经过浮选药剂作用后获得的疏水特性，目前最广泛的是泡沫浮选法。调好的矿浆送入浮选槽，搅拌充气。矿浆中的矿粒与气泡接触、碰撞，可浮性好的矿粒选择性的粘附于气泡并被携带成为气-液-固三相组成的矿化泡沫层，经机械刮取或从矿浆面溢出，脱水、干燥后成为长石。不能浮起的矿粒
随矿浆从浮选槽底部排出，经脱水、干燥后成为精砂产品。
[0024] 【实施例1】如图1所示，本实施例所述一种石英精砂筛选装置，所述筛选装置包括稳矿分级机，该稳矿分级机包括壳体、溜槽、输出管、输入管、进水管；壳体用于容纳物料，溜槽位于壳体顶部外壁环绕一周，溜槽设有引出管；输出管位于壳体底部，壳体底部呈下凹的曲面、或向下的锥面，输出管设置在曲面或锥面的最低处；输入管位于壳体内部中间位置；进水管至少设有一个，进水管设置在壳体的底部和/或侧部；输入管底端设有宽口部，该宽口部呈倒置u形，宽口部的u形底部与输入管相固定连接、u形开口部朝下；宽口部内径变大，可起到缓冲输入管砂浆流体出口速度的目的，以降低其对分级机内现在混合体系平衡的冲击，同时扩大的出口，也便于输入管与进水管缓冲部之间的抵近配合。
[0025]
进水管顶端设有缓冲部，该缓冲部包括喷头、混流盘，喷头装配在进水管的端部，混流盘呈圆盘状，混流盘的纵截面呈w形；混流盘与喷头相装配连接、或固定连接、或一体成形；宽口部与缓冲部相对齐。进水管入分级机内充入清水，有助于建立悬浮体系、充分均衡分级机内沙水比例，利于实现有效的重力分级。本实施例中，常规进水管、以及设有缓冲部的进水管，可以同时设置，或设置其中之一，常规进水管一般设置在壳体底部，带有缓冲部的进水管则位于壳体中间位置、与输入管相对齐。
[0026]
所述混流盘包括喷头部、扰流部，喷头部与喷头相连接，且喷头部设有喷孔，喷头部是指w形混流盘上中间位置的凸出部位，喷头部呈椭圆穹顶形；进水管端部为喷头，喷头形状视分级机要求而定，本实施例中不作特殊限定；扰流部是指w形混流盘上四周弯曲卷边的凹槽部位，扰流部与喷头部之间相装配连接、或固定连接、或一体成形。缓冲部与输入管相对齐，当输入管输入砂浆时，出口处的砂浆被缓冲部的混流盘所干扰，可有效避免输入管射流对分级机内液体平衡的影响，同时，喷头向二者结合处供给清水，特别是高压水流，以快速稀释、冲刷砂浆，一方面对砂粒起到一定的清洗效果，另一方面，以清水流体为载体，将供给来的砂浆快速调和至分级机内，使其与分级机内的现有砂浆悬浮体系快速分散融合，建立相对稳定的动态混合平衡。
[0027]
【实施例2】如图2-4所示，本实施例所述扰流部与喷头部相装配式活动连接，扰流部与喷头部之间设有嵌套部，嵌套部包括外套部、内芯部，外套部设在喷头部的外侧边缘，内芯部设在扰流部的内侧边缘，外套部与内芯部相间隙配合、嵌套装配连接、且二者的弯曲弧度相同；内芯部设在控制板，该控制板固定连接在内芯部端部、且朝向喷头并穿过外套部的内壁伸入喷头内部；外套部设有竖槽，控制板装配在竖槽内。
[0028]
为使扰流部能够相对于喷头部作收缩动作，本实施例中的扰流部是由多个独立片段相围合而成的结构，每个片段具有扰流部的弯曲形状，且每个片段对应一个嵌套部。使用时，进水管提供水流，该水流冲击控制板，从而带动扰流部的每个独立片段向上移动。喷头
部底部、以及嵌套部的外套部呈上窄下宽结构，当扰流部被向上移动后，相对的两控制板之间的间距变小，从而减小了进水管内的水流。分级机工作时，输入管提供砂浆，砂浆流冲击缓冲部，且砂浆冲击混流盘的扰流部并使其下移，从而使相对两控制板间距变大，使进水管水流变大。通过调节进水管中的水流、水压，与输入管的砂浆流量相适配，形成高效、稳定的水力分级体系，达到良好的筛选效果。
[0029]
所述宽口部和/或缓冲部设有挡流板，该挡流板呈矩形板状，挡流板垂直地或倾斜地固定在宽口部、缓冲部的外壁。
[0030]
【实施例3】如图1所示，本实施例所述输入管和/或进水管设有调节部，该调节部用于实现宽口部与输入管之间、缓冲部与进水管之间的高度调节。
[0031]
所述调节部包括固定管、活动管、电动机、传动部，固定管与输入管或进水管相固定连接、或一体成形，活动管与固定管相嵌套、密闭活动连接，电动机设置在固定管上，传动部设置在活动管上，传动部采用包括但不限于齿条、链条、活塞中的任一种结构实现传动，传动部与电动机相传动连接。
[0032]
【实施例4】一种具有所述石英精砂筛选装置的生产线，该生产线包括采砂船组、旋流器组、滚动筛组、初级分级机组、浓缩分级机、稳矿分级机组、振动筛、擦洗机组、磁选机、调浆桶组、浮选机，其特征在于：采砂船组包括至少两台采砂船，两台采砂船以并列方式设置为生产线提供原料，采砂船后端设有分配器，两采砂船通过管道分别连接到分配器，分配器为其后续旋流器组提供恒定砂浆，并列设置的采砂船可以放置在不同的采砂地点，有利于均衡进入生产线的原料砂浆；旋流器组包括至少四台旋流器，各旋流器并联设置；滚动筛组包括至少四台滚动筛、且滚动筛的数量与旋流器相一致，各滚动筛并联设置；每台旋流器和活动筛的组合构成一支具有除杂功能的砂浆处理过程，多条除杂功能组合并联设置，分流砂浆、并对砂浆进行分流除杂等处理，有利于有效提高除杂等处理效果。
[0033]
初级分级机组包括至少四台初级分级机，各初级分级机并联设置，初级分级机组与滚动筛组相连通，滚动筛组中的各滚动筛的输出端合流与初级分级机组相连、或各滚动筛的输出端均分别与各初级分级机的输入端相连；合流连接有利于均衡砂浆构成及浓度，而分别独立连接则有利于提升工作效率及分级效果。
[0034]
各初级分级机的底部输出端合流后与浓缩分级机相连，浓缩分级机依次与稳矿分级机组、振动筛、擦洗机组、磁选机、调浆桶组、浮选机相连；稳矿分级机组包括至少四台稳矿分级机，各稳矿分级机并联设置；擦洗机组包括至少两台擦洗机机，各擦洗机并联设置；调浆桶组包括至少六台调浆桶，各调浆桶串联设置。
[0035]
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明创造的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明创造进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对
本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明创造的权利要求范围当中。