本發(fā)明屬于選礦設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及對(duì)0.1mm以下固體物料進(jìn)行水力分析的一種上升水流法連續(xù)水力分析儀及其分析方法。

背景技術(shù)：

水力分析是通過(guò)測(cè)定顆粒的沉降速度間接量度物料粒度組成的方法，常用來(lái)代替篩分分析測(cè)定微細(xì)礦物的粒度組成，在選礦研究和生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。

目前常用的方法有3種，1)淘洗法，一般由水析槽、標(biāo)尺和托架構(gòu)成，水析槽側(cè)面距槽底一定高度設(shè)排料口，用于排出懸浮物料；水析槽底設(shè)沉砂口，用于排出沉降的固體物料。水析槽可用燒杯代替，用虹吸管吸出懸浮物料，直接傾倒沉降的固體物料。淘洗法是利用細(xì)料物料粒度與自由沉降速度存在確定的關(guān)系，先根據(jù)要分級(jí)的界限粒度，計(jì)算出其沉降速度，由沉降高度和沉降速度，計(jì)算出沉降時(shí)間，通過(guò)控制沉降時(shí)間，從排料口排出或采用虹吸法吸出小于界限粒度的細(xì)物料懸浮液。淘洗過(guò)程中物料是在靜態(tài)介質(zhì)中沉降，一次淘洗不可能將小于界限粒度的細(xì)物料全部取出，需重復(fù)多次淘洗才能達(dá)到測(cè)試目的，因此，該方法存在操作不便，操作不穩(wěn)定、測(cè)量誤差大、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。2)上升水流法，分級(jí)裝置由支架、給料槽、直徑不同的容器和膠管構(gòu)成，直徑不同的容器由膠管串連，分級(jí)個(gè)數(shù)是容器個(gè)數(shù)加1。上升水流流速與沉降速度相等時(shí)，物料懸浮，沉降速度大于上升水流流速時(shí)，物料下降，沉降速度小于上升水流流速時(shí)，物料上升。水流量一定，直徑越大，上升水流流速越小。根據(jù)分級(jí)個(gè)數(shù)n，設(shè)計(jì)n-1個(gè)裝置，裝置從前到后直徑依次變大，在水流量一定的條件下容器中的上升水流速度依次降低。物料進(jìn)入第一個(gè)容器中，大于界限粒度的物料沉降下來(lái)，細(xì)物料進(jìn)入下個(gè)裝置，物料連續(xù)順序進(jìn)入直徑遞增的容器，得到從粗到細(xì)的各級(jí)別物料。此法存在的問(wèn)題是，裝置個(gè)數(shù)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不穩(wěn)定，水流管徑長(zhǎng)，分析時(shí)間長(zhǎng)，裝置連接要求高，且裝置一般是幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸，只能分級(jí)限定的幾個(gè)級(jí)別，靈活性差；3)旋流分級(jí)法，需要?jiǎng)恿ρb置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只能分級(jí)限定的幾個(gè)級(jí)別，誤差較大，效率低。以上3種方法均存在缺點(diǎn)，影響了其在科研及生產(chǎn)中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便的上升水流法連續(xù)水力分析儀。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種利用上述分析儀，通過(guò)控制給水流量，可高效、準(zhǔn)確地對(duì)小于0.1mm的細(xì)粒物料進(jìn)行水力分析的方法。

本發(fā)明提供的一種上升水流法連續(xù)水力分析儀，其特征在于包括由圓柱段和圓錐段構(gòu)成的分級(jí)管，設(shè)置在分級(jí)管的圓柱段與圓錐段內(nèi)腔連接處的穩(wěn)流格板，設(shè)置在分級(jí)管的圓柱段上部的溢流槽和溢流管，設(shè)置在分級(jí)管的圓錐段下部的排水口和排水閥，在所述的溢流槽的上部設(shè)有進(jìn)水支架，在所述的進(jìn)水管支架和穩(wěn)流格板中心位置開(kāi)有通孔，進(jìn)水管穿過(guò)進(jìn)水支架和穩(wěn)流格板中心的通孔插入至分級(jí)管的圓錐段底部，并通過(guò)定位環(huán)與進(jìn)水支架固定連接，在所進(jìn)水管上還設(shè)有用于測(cè)量上升水流的渦輪流量計(jì)。

本發(fā)明的一種利用上升水流法連續(xù)水力分析儀進(jìn)行水力分析的方法，其特征在于包括下列步驟：

1)打開(kāi)進(jìn)水管向分級(jí)管內(nèi)注水，至液面沒(méi)過(guò)穩(wěn)流格板，然后停止給水；

2)從上部將待分級(jí)物料加入分級(jí)管內(nèi)，其物料粒度小于0.1mm，容積濃度3％，物料通過(guò)穩(wěn)流格板沉降至分級(jí)管底部；

3)根據(jù)擬分級(jí)的界限粒度，采用下列公式計(jì)算相應(yīng)的自由沉降沉降速度；

式中ν_n為沉降末速，m/s；μ為水的粘性系數(shù)，常溫0.001Pa·s；d_n為臨界粒徑，mm,n個(gè)界限粒度d₁，d₂,……d_n將物料分成(-d₁)、(d₁-d₂)、……、(d_n-1-d_n)和(+d_n)n+1個(gè)級(jí)別的產(chǎn)品，mm；δ為待測(cè)物料密度,kg/m³；ρ水密度一般為1000,kg/m³；χ為形狀修訂系數(shù)，球形為1，類(lèi)球形0.8-2，多角形0.65-0.8，長(zhǎng)條形0.5-0.65，扁平形<0.5。

4)根據(jù)設(shè)定粒級(jí)的沉降速度ν₁到ν_n，按照由細(xì)粒度d₁到粗粒度d_n，調(diào)整上升水流速度由低到高ν₁到ν_n的順序，依次調(diào)整水流速度至設(shè)定值，將各粒級(jí)物料分別經(jīng)溢流管排出；

5)分級(jí)結(jié)束后，停止給水，打開(kāi)水力分級(jí)管下部的排水閥，并沖洗分級(jí)管，排出分級(jí)管內(nèi)的水及剩余物料，得到最粗級(jí)別的物料；

6)對(duì)各級(jí)別物料過(guò)濾、烘干、稱(chēng)重，最終獲得該試樣n+1個(gè)粒級(jí)，即(-d₁)、(d₁-d₂)、……、(d_n-1-d_n)和(+d_n)產(chǎn)品。

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

與傳統(tǒng)的上升水流法和旋流分級(jí)法相比，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，操作更方便，且分級(jí)界限和個(gè)數(shù)可根據(jù)需要靈活調(diào)整，且測(cè)量誤差小、測(cè)量效率高，使水力分析在科研及生產(chǎn)中的重要作用得以方便發(fā)揮。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明上升水流法連續(xù)水力分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的A-A剖視圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供的一種上升水流法連續(xù)水力分析儀，其特征在于包括由圓柱段7和圓錐段9構(gòu)成的分級(jí)管，設(shè)置在分級(jí)管的圓柱段2與圓錐段9內(nèi)腔連接處的穩(wěn)流格板8，設(shè)置在分級(jí)管的圓柱段7上部的溢流槽5和溢流管6，設(shè)置在分級(jí)管的圓錐段9下部的排水口11和排水閥10，在所述的溢流槽5的上部設(shè)有進(jìn)水支架4，在所述的進(jìn)水管支架4和穩(wěn)流格板8中心位置開(kāi)有通孔，進(jìn)水管2穿過(guò)進(jìn)水支架4和穩(wěn)流格板8中心的通孔插入至分級(jí)管的圓錐段9底部，并通過(guò)定位環(huán)3與進(jìn)水支架4固定連接，所述的穩(wěn)流格板由與分級(jí)管的圓柱段內(nèi)腔直徑大小相匹配的圓柱體，均勻設(shè)置在圓柱體內(nèi)的通孔所組成，所述的圓柱體的高度為分級(jí)管的圓柱段高度的1/4-1/5。其穩(wěn)流格板8的作用是穩(wěn)定上升水流，并保證上升水流在垂直方向各位置基本一致，消除進(jìn)水管反擊水產(chǎn)生渦流和旋流現(xiàn)象，本發(fā)明在所進(jìn)水管2上還設(shè)有用于測(cè)量上升水流的渦輪流量計(jì)1。其渦輪流量計(jì)1，可測(cè)量流量，這樣可以根據(jù)流量計(jì)算上升水流流速的大小，并可以通過(guò)調(diào)節(jié)改變流量，而改變上升水流的流速。

本發(fā)明所述的圓柱體的高度為分級(jí)管的圓柱段高度的1/4-1/5。

實(shí)例1：將100克小于0.1mm的石英球形顆粒按界限粒度分別為0.075mm、0.050mm、0.037mm、0.025mm和0.010mm，即d₁＝0.010、d₂＝0.025、d₃＝0.037、d₄＝0.050、d₅＝0.075，分成-0.010mm、0.010-0.025mm、0.025-0.037mm、0.037-0.050mm、0.050-0.075mm和+0.075mm六個(gè)級(jí)別。

采用本發(fā)明的一種上升水流法連續(xù)水力分析儀進(jìn)行水力分析的方法，包括下列步驟：

1)打開(kāi)進(jìn)水管向分級(jí)管內(nèi)注水，至液面沒(méi)過(guò)穩(wěn)流格板，然后停止給水；

2)將100克待分級(jí)物料加水500mL配成懸浮液加入分級(jí)管內(nèi)，沖洗補(bǔ)水后液面升至距分級(jí)管頂約50mm以下處，

3)計(jì)算不同界限粒度的沉降速度

已知：δ＝2650kg/m³；ρ＝1000kg/m³；μ＝0.001Pa·s；χ＝1

當(dāng)臨界粒徑為0.075mm時(shí)

＝5.053×10^-3(m/s)＝5.053(cm/s)

即：當(dāng)d₅＝0.075mm時(shí)，v₅＝5.053(cm/s)

同理，當(dāng)d₁＝0.010mm時(shí)，v₁＝0.090(cm/s)；

當(dāng)d₂＝0.025mm時(shí)，v₂＝0.561(cm/s)；

當(dāng)d₃＝0.037mm時(shí)，v₃＝1.230(cm/s)

當(dāng)d₄＝0.050mm時(shí)，v₄＝2.246(cm/s)

4)調(diào)整上升水流速度為0.090cm/s，將-0.010mm粒級(jí)物料經(jīng)溢流管排出，裝入容器；依次調(diào)整水流速度至0.561cm/s、1.230cm/s、2.246cm/s、5.053cm/s，分別將0.010-0.025mm、0.025-0.037mm、0.037-0.050mm和0.050-0.075mm各粒級(jí)物料分別經(jīng)溢流管排出，分別裝入容器；

5)分級(jí)結(jié)束后，停止給水，打開(kāi)水力分級(jí)管下部的排水閥，并沖洗分級(jí)管，排出分級(jí)管內(nèi)的水及剩余物料的，得到最粗級(jí)別即+0.075mm的物料；

6)對(duì)各級(jí)別物料過(guò)濾、烘干、稱(chēng)重，最終獲得該試樣6個(gè)粒級(jí)，即-0.010mm、0.010-0.025mm、0.025-0.037mm、0.037-0.050mm和0.050-0.075mm和+0.075mm產(chǎn)品。