CN110064505B - 一种分选石英砂的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石英砂制备技术领域，具体公开了一种分选石英砂的装置，包括送料机构和分选箱，送料机构包括混料槽和送料箱，混料槽与送料箱的顶部均敞口设置，混料槽底部设有注水口Ⅰ，送料箱底部设有出料口，送料箱侧壁上设有缓冲板，缓冲板的自由端倾斜向下设置，分选箱一端设有进砂口，另一端设有出砂口，进砂口处设有将混料槽内的砂水混合料送入分选箱的导流板，分选箱内沿着进砂口至出砂口方向竖直设有多块相互平行的隔板，隔板将分选箱分割成多个周向闭合的分选腔，各分选腔底部设有排砂口，各分选腔的底部均设有注水口Ⅱ，还包括连通注水口Ⅰ和注水口Ⅱ的供水机构。采用本专利中的技术方案解决现有技术中石英砂生产工艺长，效率低的问题。

Description

一种分选石英砂的装置

技术领域

本发明涉及石英砂分选技术领域，特别涉及一种分选石英砂的装置。

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，不适合于产量大的企业，基于上述问题，申请人对石英砂的分选方法以及所用的分选装置展开了研究，本申请主要对分选的装置进行阐述。

发明内容

本发明提供了一种分选石英砂的装置，以解决现有技术中石英砂生产工艺长，效率低的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：

一种分选石英砂的装置，包括送料机构和分选箱，所述送料机构包括混料槽和位于混料槽上方的送料箱，混料槽与送料箱的顶部均敞口设置，混料槽底部设有注水口Ⅰ，送料箱底部设有出料口，送料箱侧壁上设有缓冲板，缓冲板的自由端倾斜向下设置，分选箱一端设有进砂口，另一端设有出砂口，进砂口处设有将混料槽内的砂水混合料送入分选箱的导流板，所述分选箱内沿着进砂口至出砂口方向竖直设有多块相互平行的隔板，所述隔板的高度为分选箱高度的1/2～3/4，所述隔板将分选箱分隔成多个周向闭合的分选腔，各分选腔底部设有排砂口，各分选腔的底部均设有注水口Ⅱ，还包括连通注水口Ⅰ和注水口Ⅱ的供水机构。

本基础方案的技术原理和效果在于：

1、本基础方案在送料机构中形成砂水混合料，并通过导流板进入到分选箱内，砂水混合料中的砂粒随着水体的流动，从进砂口向出砂口处流动，同时水体受多个隔板的阻挡，使得含有砂粒的水体流动不断受阻，流速不断下降，而水体中砂粒在流速不断降低的情况下，其沉降的速率不断增大，由于不同粒径大小的砂粒其在水体中沉降速度不同，因此从各个分选腔排出的砂粒的粒度不同，从而达到分选的效果；同时水体的流动对砂粒具有清洗的作用，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。

2、本基础方案，向下掉落的石英砂受缓冲板阻挡，沿着缓冲板向下移动，石英砂的运动势能大部分被缓冲板吸收，使其以较低的速度进入到混料槽内，这样设置一方面，石英砂掉入混料槽内时，其向下的力较小，石英砂在混料槽内下沉的深度小，便于其与水体混合，并沿导流板进入分选箱内；另一方面，可避免石英砂快速落入混料槽使得混料槽内的水体大量飞溅出去，使得砂水比例难以控制。

3、本基础方案中供水机构送入分选腔的水流，在分选腔内形成向上的冲击力，砂粒受到该冲击力，其沉降速度进一步降低，这样设置的优点举例进行说明：假设本方案中没有供水机构，那么砂粒就只受到水体向出砂口流动的力、浮力和自身重力，假设a粒径大小的砂粒在这三个作用力下沉降在了靠近进砂口的第二个分选腔内，那么在供水机构的作用下，a粒径大小的砂粒还会受到向上的冲击力，那么a粒径大小的砂粒就可能会沉积到靠近进砂口第三或四个分选腔内，这样就能够对石英砂原料进行非常细化的分选，以获得更高粒度分布的砂粒。

进一步，所述缓冲板上设有橡胶层。

有益效果：由于石英砂直接撞击在缓冲板上，因此橡胶层的设置，一方面，橡胶层具有较高的弹性变形能力，能够缓冲石英砂的撞击，进一步吸收石英砂撞击的能量，另一方面，由于石英砂在撞击缓冲板后，还会沿着缓冲板向下滑动，而橡胶层的设置能够提高石英砂与其的摩擦力，进一步缓冲石英砂下滑的速度。

进一步，各分选腔的底部均呈倒置的锥形。

有益效果：这样沉降到分选腔底部的砂粒，沿着锥形的斜面从出砂口排出，将分选腔底部设置为倒置的锥形，对分选的砂粒起到导流的作用。

进一步，注水口Ⅰ和注水口Ⅱ均设有多个，且注水口Ⅱ沿着排砂口均布在分选腔的底部。

有益效果：多个注水口Ⅰ和注水口Ⅱ的设置，使得从注水口Ⅰ或注水口Ⅱ注入的水流对注水口Ⅰ或注水口Ⅱ上方水体的冲击力作用面积提高，原因在于，由于水体具有流动分散性，如果注水口Ⅱ(注水口Ⅰ)只设置一个，注水口Ⅱ(注水口Ⅰ)正上方的水流的冲击力最大，而越远离注水口Ⅱ(注水口Ⅰ)的正上方冲击力因分散而降低，对砂粒的沉降速率影响就会减小，进而影响对砂粒的分选(混合)。

进一步，注水口Ⅱ处竖直固定有位于分选腔内的金属管。

有益效果：由于分选后的砂粒沿着分选腔的锥形底壁排出，因此为避免在这个过程中砂粒沉降到注水口内，因此在注水口Ⅱ处固定金属管。

进一步，所述金属管的顶部设有喷水盘，所述喷水盘内部开设有连通金属管的水腔，所述水腔侧壁上设有多个喷水孔，且喷水孔的出口朝上设置。

有益效果：由于水流需从注水口竖直向上喷出，这样对砂粒的冲击力最大，但同时分选出的砂粒还在向下沉降，为避免部分砂粒直接掉落在金属管内，从而堵塞金属管，因此在其顶部设有水流从侧壁喷出的喷水盘。

进一步，所述喷水盘与金属管转动连接，同一喷水盘上的各喷水孔均沿着喷水盘同一圆周方向倾斜设置。

有益效果：当清水经各水腔从各喷水孔排出时，给予了喷水盘同一切线方向的作用力，使得喷水盘在清水喷出时产生旋转，而喷水盘在发生旋转后，排出的水流使得位于喷水盘上方的水体形成紊流，使得喷水盘上方的水体中形成多个方向的作用力，进一步提高对砂粒的缓冲以及清洗的效果。

进一步，所述水腔底部设有清砂孔。

有益效果：由于各分选腔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的底部流动从排砂口排出，这个过程中，部分砂粒会堆积在金属管的根部，使得这部分砂粒无法排出，因此在水腔的底部设置清砂孔，水腔中部分清水会从清砂孔排出，从而作用在金属管的根部，将该处的砂粒冲走。

进一步，所述清砂孔处固定有清砂管，所述清砂管的出口朝向金属管的根部。

有益效果：这样从清砂孔经清砂管排出的清水能够直接冲刷到金属管的根部，将堆积在金属管根部的砂粒冲刷走，同时清砂管随喷水盘发生公转，其在绕金属管转动的同时，使得喷水盘下方的水体产生螺旋的水流，进一步减缓砂粒的沉降速率，使可能掉落在此处的小粒径砂粒随水流上浮，提高分选后砂粒的粒度分布。

进一步，所述清砂管的管径为3～5cm，所述清砂管为橡胶管。

有益效果：为了避免清砂管将过多的水流分散走，从而降低了水流从喷水孔排出的流量，因此将清砂管的管径限制在3～5cm内，而由于清砂管在随着喷水盘转动过程中会不断与沉降的砂粒产生碰撞，为提高清砂管的耐久性避免发生脆断等问题，而采用橡胶管。

附图说明

图1为本发明一种分选石英砂的装置实施例部分剖切示意图；

图2为图1中A部分的放大示意图；

图3为本发明一种分选石英砂的装置实施例中喷水盘的剖切示意图；

图4为图1中B部分放大剖切示意图。

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：混料槽100、送料箱101、注水口Ⅰ102、溢出缺口103、出料口104、缓冲板105、支撑柱106、分选箱200、进砂口201、出砂口202、导料板203、隔板204、分选腔205、排砂管206、注水口Ⅱ208、多通管209、端盖210、连接管211、金属管300、轴承301、喷水盘303、水腔304、喷水孔305、清砂孔306、清砂管307、喷水盖400、出水孔401。

实施例基本如附图1所示：

一种分选石英砂的装置，包括机架，机架上固定有送料机构和分选箱200，其中送料机构包括混料槽100和位于混料槽100上方的送料箱101，其中混料槽100和送料槽的顶部均为敞口设置，在混料槽100底部设有多个注水口Ⅰ102，在混料槽100靠近分选箱200一侧设有溢出缺口103，在送料箱101底部设有出料口104，送料箱101侧壁上竖向焊接有多块缓冲板105，各缓冲板105的自由端均倾斜向下设置，各缓冲板105表面均设有橡胶层，而各缓冲板105下方均固定有支撑柱106，各缓冲板105之间交错间距设置，且缓冲板105自由端在其下方相邻缓冲板105上的投影，距其下方相邻缓冲板105的根部距离，不大于其下方相邻缓冲板105长度的1/3，这样从送料箱101顶部进入的石英砂受各缓冲板105的阻挡，石英砂的势能大部分被缓冲板105吸收，石英砂掉入混料槽100的速率减小。

在分选箱200一端设有进砂口201，另一端开设有出砂口202，进砂口201处倾斜设置有导料板203，导料板203垂直于分选箱的两侧均竖直固定有侧板，导料板203的高端与溢出缺口103固定，另外进砂口201与出砂口202均位于分选箱200的上部，分选箱200内沿着进砂口201至出砂口202方向竖直设有多块相互平行的隔板204，其中隔板204的高度为分选箱高度的1/2～3/4，隔板204将分选箱200分隔成多个周向闭合的分选腔205，各分选腔205的底部均呈倒置的锥形，即锥形的小径端朝下，在各分选腔205的底部设有排砂口，排砂口处固定有排砂管206。

在各分选腔205底部设有多个沿着排砂口均布的注水口Ⅱ208，还设有通过注水口Ⅰ102和注水口Ⅱ208向分选腔205和混料槽100内供水的供水机构，其中供水机构包括储水器和多个供水单元，单个供水单元与分选腔205(混料槽100)连通，供水单元包括水泵和多通管209，水泵的进水口与储水器通过管道连通，在储水器内装有清水，水泵的出水口通过多通管209与单个分选腔205上的各注水口Ⅱ208(混料槽100上的注水口Ⅰ102)连通，供水单元与分选腔205具体的连通方式为：如图2所示，多通管209远离排砂管206设置，多通管209一端通过端盖210封闭，另一端与水泵的出水口连通，在注水口Ⅰ102处焊接有位于分选箱200外部的连接管211，各连接管211与多通管209上的连接口分别通过管道连通，而供水单元与注水口Ⅰ102的连通方式与上述方式相同。

如图3所示，在各注水口Ⅰ102处均竖直焊接有位于分选腔205内的金属管300，本实施中金属管300选用不锈钢管，不锈钢具有强度高、耐侵蚀和不易弯折的特点，在各金属管300的顶部均通过轴承301转动连接有喷水盘303，轴承301处设有密封圈，喷水盘303的顶部呈向上凸起的弧形，在喷水盘303内设有连通金属管300的水腔304，在水腔304的侧壁上设有多个喷水孔305，各喷水孔305的出口均倾斜向上设置，且同一喷水盘303上的各喷水孔305均沿着水腔304同一圆周方向倾斜设置，这样水流在经水腔304从各喷水孔305排出的同时，喷水盘303受到水流逆时针(或逆时针)方向的推力，从而发生转动；如图4所示，在注水口Ⅱ208处固定有位于混料槽100内的喷水盖400，喷水盖400的开口朝下，喷水盖400的顶面呈向上凸起的弧形，在喷水盖400的侧壁上设有多个出水孔401，各出水孔401的出口均倾斜向上设置，这样设置避免砂粒掉落到注水口Ⅰ102中。

在喷水盘303底部设有清砂孔306，为降低清砂孔306的分流，本实施例中清砂孔306只设有一个，在清砂孔306处粘接有清砂管307，本实施例中清砂管307为橡胶管，清砂管307的出口朝向金属管300的根部，即金属管300与注水口Ⅱ208的连接处。

具体实施过程如下：

操作人员首先打开连通各个供水单元中的水泵，将石英砂从送料箱101的顶部送入，石英砂在各缓冲板105的阻挡下，缓慢的落入到混料槽100中，与混料槽100连通的供水单元将清水经注水口Ⅰ102和喷水盖400送入到混料槽100中，与石英砂形成砂水混合料，为达到分选的目的，各个水泵的流量和水压以及砂水混合料的混合比例，参见申请人同日申请的发明专利“一种分选石英砂的方法”。

砂水混合料经导流板进入到分选箱200内，含有砂粒的水体从进砂口201往出砂口202的方向流动，受多个隔板204依次的阻挡，造成含有砂粒的水体流动阻力增加，含有砂粒的水体流速降低，使得流经各个隔板204的含有砂粒的水体流速减低幅度从右至左依次增大，水体中的砂粒在流速降低的情况下会增大其分选腔205内的沉降速率，进而从混合料中分离出来，越是远离进砂口201的分选腔205，其内的流速越小，其内归集沉降的砂粒的粒径就越小，砂粒越细；另外在水泵启动后，将储水箱中的清水送入分选腔205内，且水流在分选腔205内形成向上的冲击力，当砂水混合料进入第一个分选腔205内后，砂粒受到水流向上的冲击力，其沉降速度进一步降低，通过调节各水泵的流速使分选处更多粒径规格的石英砂，同时还完成了石英砂的清洗。

下面阐述单个分选腔205内砂粒的运动过程，以第一个分选腔205(靠近进砂口201)为例，砂水混合物进入到分选腔205内，水泵中的清水经多通管209和注水口Ⅱ208进入到喷水盘303的水腔304内，后从各喷水孔305朝上排出，形成向上的水压，使得喷水盘303上方的水体向下流动速度减缓，粒径粗大的砂粒克服水压继续冲击到喷水盘303与分选腔205的底部，后沿着分选腔205的底壁从出砂口202排出。

由于同一喷水盘303上的各喷水孔305均沿着水腔304同一切线方向倾斜设置，因此清水在经水腔304从各喷水孔305排出的同时，喷水盘303受到水流逆时针(或逆时针)方向的推力，从而发生转动，使得喷水盘303喷出的清水在喷水盘303上方形成紊流，进一步缓冲砂粒沉降的速度。

另外由于分选出来的砂粒沿着分选腔205锥形的底部排出，因此部分砂粒会堆积在金属管300的根部，而水腔304中的清水在从喷水孔305排出的同时，部分清水经清砂孔306从清砂管307排出，当喷水盘303转动时，清砂管307间歇的冲刷堆积在金属管300根部的砂粒，将砂粒冲走。

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。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种分选石英砂的装置，其特征在于：包括送料机构和分选箱，所述送料机构包括混料槽和位于混料槽上方的送料箱，混料槽与送料箱的顶部均敞口设置，混料槽底部设有注水口Ⅰ，送料箱底部设有出料口，送料箱侧壁上设有缓冲板，缓冲板的自由端倾斜向下设置，分选箱一端设有进砂口，另一端设有出砂口，进砂口处设有将混料槽内的砂水混合料送入分选箱的导流板，所述分选箱内沿着进砂口至出砂口方向竖直设有多块相互平行的隔板，所述隔板的高度为分选箱高度的1/2～3/4，所述隔板将分选箱分隔成多个周向闭合的分选腔，各分选腔底部设有排砂口，各分选腔的底部均设有注水口Ⅱ，还包括连通注水口Ⅰ和注水口Ⅱ的供水机构；

注水口Ⅰ和注水口Ⅱ均设有多个，且注水口Ⅱ沿着排砂口均布在分选腔的底部，注水口Ⅱ处竖直固定有位于分选腔内的金属管，金属管的顶部设有喷水盘，所述喷水盘内部开设有连通金属管的水腔，所述水腔侧壁上设有多个喷水孔，且喷水孔的出口朝上设置，所述喷水盘与金属管转动连接，同一喷水盘上的各喷水孔均沿着喷水盘同一圆周方向倾斜设置。

2.根据权利要求1所述的一种分选石英砂的装置，其特征在于：所述缓冲板上设有橡胶层。

3.根据权利要求1所述的一种分选石英砂的装置，其特征在于：各分选腔的底部均呈倒置的锥形。

4.根据权利要求3所述的一种分选石英砂的装置，其特征在于：所述水腔底部设有清砂孔。

5.根据权利要求4所述的一种分选石英砂的装置，其特征在于：所述清砂孔处固定有清砂管，所述清砂管的出口朝向金属管的根部。

6.根据权利要求5所述的一种分选石英砂的装置，其特征在于：所述清砂管的管径为3～5cm，所述清砂管为橡胶管。

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