CN114950708B - 自动化一次分出多个号精微粉的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动化一次分出多个号精微粉的方法及装置，该方法过程如下：将高位水池、料浆池和溢流分级桶依次通过管道连接，将配好的料浆加入料浆池中，通过料浆池向溢流分级桶锥形底部输送待分级的料浆，料浆的流量由料浆池与溢流分级桶之间连接管道上的电子流量计控制，将料浆中最细的颗粒尺寸代入斯托克斯沉降速度公式中计算出最细颗粒在水中的沉降速度V，然后再根据下述公式（公斤/小时）计算出料浆池向溢流分级桶锥形底部输送待分级的料浆的流量；根据公式计算出多个号精微粉在溢流分级桶内的悬浮位置，并在该位置安装可自动控制打开或闭合的阀门及进行质检的系统，从而将各个不同粒径的精微粉颗粒从溢流分级桶内分别排放出来。

Description

自动化一次分出多个号精微粉的方法及装置

技术领域

本发明属于磨料颗粒分离领域，具体涉及一种自动化一次分出多个号精微粉的方法及装置。

背景技术

按照中国磨料磨具协会的定义：F230(P240)～F1200(P2500)，#240～#80000粒度号的普通磨料磨粒。

这是一个系列的由很细小而又很严格的大小粒径尺寸范围相互连续衔接的粒度群，目前，我国磨料磨具国标中的微粉标记(号)：共有13个，如表1：

表1.我国磨料磨具国标中的微粉标记

注：中国国标中微粉标记(号)的颗粒尺寸级差约为近似的颗粒尺寸差分级的。

上述13个标记的微粉号，有多种不同的材质，用途也不相同，但绝大多数是用作磨料磨具和烧结陶瓷制品等。据2020年度中国磨料磨具企业名录中，生产各种材质的微粉厂家有77家，预计年总产量约6万吨左右。

由于微粉的颗粒尺寸很细及规格范围只有微米级的差别，难以用网格式筛分法分级，较普遍的采用了水力分级的分级方法。常用的水力分级方法有静止沉降水力分级法和溢流水力分级法。一般采用静止沉降水力分级法，生产细级别的微粉，如W3.5以细的微粉。采用溢流水力分级法生产较粗级别的微粉，如W3.5以粗的级别。静止沉降水力分级法和溢流水力分级法的水力分级原理的依据都是利用比重大于1的而颗粒尺寸大小不同的混合物料在水中静止沉降速度的差异来进行水力分级的。

静止沉降水力分级法是将固体物质比重大于1g/cm³的而颗粒尺寸大小不同的物料按一定的重量比例(固体物料重量+水的重量)混配成混合料浆，按照分级圆桶的容积大小设定应加入的料浆重量作为沉降水力分级桶的母液。一般按分级桶总高度的0.5～0.6为“吸水高度”。该吸水高度到分级桶的上料浆水平面的距离值是计算各个颗粒吸出的重要数据，具体操作是：

先把本次分级的颗粒尺寸定准，把分级桶内的料浆(母液)搅拌成上下均匀的状态后，停止搅拌，并让“母液停止旋转，达到平稳静止的状态”时，这时可计时开始(静止沉降的时间是：被吸出颗粒的沉降速度除于吸水高度的商)。

注：被吸出颗粒是先从加入到分级桶中的混合物料中最细(最小)的开始，按从细号到粗号的顺序分级的。在达到计算得知的静止沉降时间后，用虹吸的方法从分级桶的母液料浆中吸出，放入成品箱中。吸完后，重新向分级桶内加入清水，亦同时进行搅拌，程序如上一次相同，就这样重复操作多次，有时要重复10多次同样的操作才能从分级桶内的母液中基本吸出这个微粉号的颗粒。

静止沉降水力分级法存在的问题：

1.操作烦琐，误差大，人为因素太多；

2.产量小，分级效率太低；

3.产品质量无保证，有大粒，不均匀；

4.生产不易机械化，更不能自动化，没发展前途。

溢流水力分级法与静止沉降水力分级法的分级原理和方法基本相同，都是先将含一定重量的大小不同的混合固体物料混配成料浆，一次性地注入到带有圆柱体的圆锥形的溢流分级桶中。(固体物料的重量约为容积内水的重量的30％左右)，然后开始按从细级别(细号)微粉颗粒到粗号微粉颗粒级别的顺序一个号一个号的用计算出的上升水流量冲出分级桶。

冲多长时间才能把应冲出的颗粒冲净是国内外企业最难确定的，冲的时间少了，桶内剩余的应冲出的颗粒多，影响下一个号的质量，冲的时间长了，又增加了生产成本，而且分级桶中的混合颗粒由于一次性加入的数量大，在分级桶的底端形成物料堆集层！在这个密度很大的物料堆集层中的混合颗粒群中的松散度是很差的，应冲走的颗粒很难被微小的上升水流从堆集层中冲走。所以延长了分级时间，影响分级质量，增加了生产成本。

溢流水力分级法存在的技术问题：

(1)目前国内外采用的溢流水力分级法都存在着：溢流水力分级桶的结构参数问题，其中，特别重要的内夹角度的问题：

据统计，中国厂家采用的是28°～38°，日本主要厂家采用的是28°～30°，中国发明专利ZL01127585.5采用的是20°。

关于溢流水力分级桶的内夹角大小，是事关溢流水力分级法非常重要的参数之一，因为它决定了溢流水力分级法的全部分级性能，它决定了一切分级效果和产品质量、经济效益。

目前国内外溢流水力分级法存在的问题很多都是内夹角度数太大所造成的，如，溢流分级桶所有横截面上的流速都不是“匀速”，都存在着中间快、边部慢、壁部停的现象，造成了分级桶内的颗粒都不是以近似自由落体的方式。这一现象违背了“斯托克斯”计算公式的条件，这是目前溢流分级法的第一个致命的技术缺陷，使分级质量不高，分级效率低，分级成本高，分级产品中含有大粒、颗粒分布均匀度差、不易自动化、连续化分级作业，只能分生产周期性的繁琐作业。

(2)目前国内外用溢流水力分级法生产的微粉中都没做到基本杜绝“大粒”，只是含量多与少的差别。各生产企业为了基本消除这种“大粒”，花费了巨大的财力、人力，采取了多种措施，收到了一定的效果，但仍未有根除大粒的系统性技术、方法及装置。

发明人曾于2001年10月30日申请，并于2005年3月30日获得ZL011275855号中国发明专利，发明名称是：消除磨料磨具用微粉中大粒的方法及装置，该发明专利实施10多年来，其产品经用户使用效果非常突出，很少用户反映有“划道子”的大粒。验证了消除微粉中的大粒是可能的，但该专利仍有分级效率较低，生产周期较长等技术问题，仍需进行改进和提高。

(3)溢流分级法的另一个重大系统性的技术问题是“给料方式”，目前国内外用溢流水力分级法的企业，都是在分级前，先把粗细混合的物料料浆按溢流水力分级桶容量的大小，按一定的比例，一次性的注入到溢流桶中，一般的加入量比例是每一立方米的容量加入干料重量为200kg～350kg。根据固体物料的比重大小，可稍有增减。问题的原因是：这些首先一次性注入到溢流分级桶中的混合料浆在溢流分级桶的下部形成了很厚的物料堆集层，虽然也进行了短时的大流量冲洗，但因溢流分级桶容积所限仍存在物料堆集阻力层，这对于从溢流分级桶最下端注入的小流量水的上升水流的流速产生了很大的影响，更加重了上升水流从物料堆集阻力层里把应分级出颗粒物料分出的难度。由于溢流水力分级的分级顺序是从所注入到溢流分级桶的粗细混合的物料堆集阻力层中从最细小的颗粒依次从细到粗的冲洗出来的顺序，在溢流分级桶中从下向上的溢流过程中进行分级的，因为设定的给水流量是按细颗粒的直径尺寸计算的，大于计算流量的颗粒是冲不起来的，由于应该冲出的颗粒受到了物料堆集阻力的影响，该冲出的颗粒冲不干净，扰乱了正常的分级程序，造成了分级规律的混乱、分级质量的低劣、分级周期延长、生产成本增加等一系列的技术问题，而这个物料堆集阻力层是始终(从溢流分级开始到全部产品分级完)存在着的，这也是目前用溢流水力分级法致命的技术缺陷之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自动化一次分出多个号精微粉的方法及装置。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种自动化一次分出多个号精微粉的方法，过程如下：

以最细颗粒微粉溢流所需要的流量向溢流分级桶锥形底部进口输送待分级的料浆，所述的料浆是含有不同标记号的粗细混合的微粉物料与水配合成的料浆，料浆注入完成后，持续从溢流分级桶锥形底部进口向溢流分级桶中注入溢流分级所需的清水进行溢流分级，注入清水的流量为最细颗粒微粉溢流所需要的流量；

根据最细颗粒微粉溢流所需要的流量算出其它标记号待分级颗粒的悬浮位置，在溢流分级桶壁上与溢流分级桶内各标记号微粉最终悬浮位置处安装可自动控制打开或闭合的阀门；

整个溢流分级过程中(从开始向溢流分级桶输送料浆至分级结束)，尺寸大的微粉颗粒由于沉降速度大于上升料浆流的速度而下沉，尺寸小的微粉颗粒由于沉降速度小于上升料浆流的速度而被上升水流带着上升，沉降速度与上升料浆流的速度接近或相等的微粉颗粒亚静止地悬浮着，各标记号微粉均悬浮在各自对应的悬浮位置处，经检验合格后通过控制阀门逐一排出不同标记号的精微粉产品。

注入溢流分级桶的料浆流量和各标记号微粉的悬浮位置的设定方法为：

首先，根据(stokcs)斯托克斯沉降速度公式I计算得出待分级最细颗粒微粉颗粒物料的沉降速度，

公式I：公式中：V＝颗粒在水中的沉降速度，cm/秒

δ＝颗粒密度，g/cm³

δ＇＝水的密度，1g/cm³

g＝重力加速度，981cm/秒²

μ＝水的粘度，0.01Pa·S

d＝颗粒直径(cm)

将待分级最细微粉颗粒物料的沉降速度代入公式II计算得出最细微粉颗粒溢流所需要的料浆流量，即料浆池向溢流分级桶锥形底部进口输送待分级的料浆流量；

公式II，

θ＝流量(公斤/小时)

π＝3.1416

D＝溢流分级桶上口直径(cm)

3.6＝从秒变成小时的常数

V＝颗粒在水中的沉降速度，cm/秒

再根据公式I计算出剩余待分级标记号物料的沉降速度V＇，根据公式III计算出对应标记号物料在溢流分级桶内的悬浮位置，公式III

将分级顺序中选定的最细的颗粒代入公式I中计算出最细颗粒在水中的沉降速度，再把沉降速度、及某一用来作溢流分级的溢流分级桶的直径代入公式II计算出该溢流分级桶的流量值，即料浆池向溢流分级桶锥形底进口部输送待分级的料浆的流量；

注入到该直径尺寸的溢流分级桶中的所有粗细颗粒中只使用最细颗粒的溢流流量值，其它比最细颗粒大的颗粒溢流流量值都比最细颗粒的流量值大，待选定的最细颗粒的颗粒被上升水流带到该溢流分级桶的最上口时，其它比选定的最细颗粒大的颗粒，都在该溢流分级桶上口的下边的某一部位亚静止的悬浮着；

根据公式III计算出剩余待分级的颗粒在溢流分级桶内的位置，并在该位置安装可自动控制打开或闭合的阀门，从而将各个不同粒径的颗粒组群从溢流分级桶中排放到成品收集箱中去。

进一步地，将恒压清水池、有搅拌器的料浆池和溢流分级桶通过管道和阀门连接，料浆池用于盛放含有不同标记号的粗细混合的微粉物料与水配合成的料浆，恒压清水池的高度高于料浆池的高度，料浆池的高度高于溢流分级桶的高度，恒压清水池、料浆池与溢流分级桶构成一个闭路联通器，或者通过压力泵将料浆池中的料浆供给溢流分级桶。

进一步地，料浆池内的料浆浓度≤40wt％，可根据温度和物料的比重等作适当的调整，如物料比重＜3g/cm³，料浆浓度优选20wt～30wt％，物料比重≥3g/cm³，料浆浓度优选30wt～40wt％。

进一步地，所述溢流分级桶的高度与直径比为2.08～28.66:1，溢流分级桶的锥角为2°～27°；溢流分级桶的锥角优选：5°～15°，此时，溢流分级桶的高度与直径比为3.8～11.45:1。

一种实现上述方法的装置，包括通过管道和阀门相互连接的恒压清水池、带有搅拌器的料浆池和溢流分级桶，并在溢流分级桶的外桶壁上从上到下的不同高度的位置上安装多个经计算定位的可自动控制打开或闭合的阀门，各个阀门都配有专用管道从而将不同标记号的精微粉产品输送到成品指定存放处，在把料浆输送到溢流分级桶的管道上安装电子流量计。

进一步地，所述溢流分级桶的高度与直径比为2.08～28.66:1，溢流分级桶的锥角为2°～27°；溢流分级桶的锥角优选：5°～15°，此时，溢流分级桶的高度与直径比为3.8～11.45:1。

本发明的一个实施方案是：恒压清水池的下底面比料浆池上端面至少高1m，料浆池下底面比溢流分级桶上端面至少高3m，恒压清水池、料浆池与溢流分级桶构成一个闭路联通器，通过重力作用将料浆池中的料浆输送至溢流分级桶内。

本发明的另外一个实施方案是：电子流量计前端的输送料浆的管道上安装有压力泵，将料浆压送给电子流量计，按指定的流量输进溢流分级桶的锥形底部进料口进行溢流分级。

本发明将经过分段选分、有一定粗细要求的混合物料与水按适当比例在料浆池中混配成待分级的料浆，以料浆中所含的最细颗粒微粉的粒径尺寸为准，使用经过斯托克斯沉降速度公式和已给定的溢流分级桶参数，计算出溢流分级流量，即为待分级的料浆流量，通过管道中的电子流量计从溢流分级桶圆锥底部进口处注入进溢流分级桶内进行溢流分级。用相同的公式和计算方法计算出与之相邻而颗粒粒径较大的多个号精微粉的亚静止悬浮位置，亦在该多个亚静止悬浮位置的对应处，即溢流分级桶的圆锥体外桶壁上安装多个可自动控制打开或闭合的阀门。

整个溢流分级过程中，注入溢流分级桶的料浆流量是均衡不变的。溢流分级桶的参数也是固定不变的，所以形成了颗粒粒径大的由于沉降速度大于上升料浆流的速度而下沉，颗粒粒径小的，由于沉降速度小于上升料浆流的速度而被上升的料浆流夹带着上升，沉降速度与料浆流的上升速度接近或相等的微粉颗粒亚静止地悬浮着。待料浆充满溢流分级桶的上口时，溢流分级桶内的分级仍在继续，这时可调稀进入溢流分级桶的料浆浓度，直到调至用等流量的清水精分级，待从多个阀门中取样作粒度分布检测达到要求时，可从阀门中逐一排出多个号精微粉，由连接专用管道输往单号成品收集箱中。

本发明基本实现自动化，基本消除人为因素，大规模、低成本地生产近似等直径、无大粒、多种材质的多种用途的精密微粉。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图；

图3为图1和图2中溢流分级桶在分级时不同颗粒的悬浮位置示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此。

如图1所示，根据下述公式可以计算出国内外不同锥角溢流分级桶的锥高、锥容，从而算出投料量。

表2.图1中溢流分级桶圆锥体上口直径为Φ3m时不同锥角溢流分级桶的锥高、锥容和投料量参考值

夹角(度)	锥高(米)	锥容(立方米)	参考投料量(吨)
				2	86	203	61
3	57.3	135	40.5
				4	43.0	101	30
5	34.4	80	24
				6	28.6	67.4	20
7	24.5	57.7	17
				8	21.5	51	15
9	19.0	45	13
				10	17.2	40.5	12
20	8.5	20	6
				27	6.25	14.7	4.4

本发明的发明点有三个：

第一个是：完全彻底地改变了溢流分级桶的形貌。本发明采用的溢流分级桶的参数和形貌为：带有圆柱体的圆锥形容器，其内夹角为2°～27°，其圆锥体的长径比(高度与直径)由目前国内外的1.0～1.37改为本发明的2.08～28.66。

本发明采用的用于溢流水力分级桶的结构中除了上述表示的形貌外还在该分级桶的外桶壁上从上向下与各标记号微粉颗粒悬浮位置对应分别安装了多个由自动控制开合的排放产品及质检的阀门，并配有管道输送到成品收集箱中。

第二个是：去掉了一次性首先向溢流分级桶内投入大量(约占分级桶容积水重量的25～35)的物料，形成底部的“物料堆集”阻力层，致使不合理的分级后果！

本发明采用的分级程序是经过计算设定的溢流流量的由粗细混合的物料与水配合成的料浆浓度，按设定的流量注入到溢流分级桶中，因为该注入的料浆流其浓度很稀，数量很少，但自始至终几乎不变化(除指令控制作微调时除外)，彻底地根除了“物料堆集阻力层”的影响，在不断地按定量精密流量计供给并注入到本发明用的溢流分级桶内的料浆也越集越多，分级桶内的料浆随着料浆量的不断增加而分级桶内的料浆也不断地沿着分级桶内的横截面缓慢地上升，由于分级桶的内横截面由内夹角(2°～27°)决定的下小上大的规律，使分级桶内料浆中所含的粗细不等(但已严格控制和选分过的)的颗粒段，也随着料浆流的缓慢(随着横截面尺寸的逐步增加)而料浆流的上升速度也越来越慢的规律，所有被料浆流带进溢流分级桶中的物料颗粒也各自寻找自己的位置，由于本发明的各种条件，创造了良好而科学的沉降环境，由于采用了(2°～27°)的内夹角，基本消除了分级桶内上升料浆流受桶壁的影响，使所有颗粒在基本实现了“自由落体”和基本消除了相互干扰的良好条件下进行上浮中的分级。颗粒尺寸大的，由于沉降速度大于上升料浆水流的速度而下沉，颗粒尺寸小的，由于沉降速度小于上升水流的速度而被上升水流带着上升，而颗粒的沉降速度与上升水流的速度接近或相等的颗粒都亚静止的停留在原处。在本发明的溢流分级桶内就这样随着时间的延续，分级桶内的料浆也越集越多，上升水流的速度也越来越慢的分级规律都在科学的自动进行着，颗粒尺寸大的上不来，颗粒尺寸小的也下不去，这种非常严格的规律是由分级桶的内夹角和上升水流的流量所决定的。

当溢流分级桶内的料浆高度达到分级桶的圆柱体上口部分时，安装在溢流分级桶外桶壁上的质检系统会自动调整分级参数和实时排出已符合质量标准的某个品级的产品，并将排出的产品输送到成品收集箱中。

第三是：本发明一次同时分级出多个号精微粉的方法说明：

根据“斯托克斯沉降理论的计算式”的计算，得出某一材质颗粒的沉降速度值，设置了分级顺序中选定的最细(颗粒尺寸最小)的颗粒，如标记号为W1的颗粒尺寸为1μm为该分级顺序中的唯一标记号。把这个标记号尺寸代入斯托克斯公式中，计算出1μm的颗粒在水中的沉降速度。再把这一计算数据代入某一用来作溢流分级的分级桶的直径，计算出溢流该分级桶的流量值。而这一流量值的效果是：注入到该直径尺寸的溢流分级桶中的所有粗细颗粒中只使用1μm的溢流流量值，其它比1μm大的颗粒所需的溢流流量值都比1μm的流量值大。待1μm的颗粒被上升水流带到该溢流分级桶的最上口时，其它比1μm大的颗粒则都在该溢流分级桶的下边圆锥体横截面尺寸的某一部位亚静止的悬浮着。待W1标记号经过料浆浓度调整经抽样预检达到技术要求时，其它较粗的标记号也相继达到技术要求时，可同时按先细后粗(从上向下)的打开放水阀门依次获得多个标记号的精微粉产品。

按照中国国标的分号规律差：的数据，预先计算出几个颗粒标记号的位置，并在该位置安装了可自动控制打开或闭合的阀门及进行质检的系统，而该多个阀门的顺序是从溢流分级桶的上口向下，一个号比一个号渐粗的向下延续。

如，第一个阀门放出W1标记号的精密微粉，

第二个阀门放出W1.5标记号的精密微粉，

第三个阀门放出W2.5标记号的精密微粉，

第四个阀门放出W3.5标记号的精密微粉，

第五个阀门放出W5标记号的精密微粉，等等。实现了一次分级出多个相邻标记号的精微粉产品。

实施例1

一种自动化一次分出多个号精微粉的装置，如图1所示，包括恒压清水池1、料浆池2和溢流分级桶7，料浆池2内设有搅拌器3，恒压清水池1和料浆池2通过管道及设于管道上的阀门5连接，料浆池2的出口和溢流分级桶7的锥形底部进口通过管道4和阀门5相连，溢流分级桶7上对应不同颗粒在溢流分级桶7内的最终悬浮位置处安装可自动控制打开或闭合的阀门5(溢流分级桶上端面一般设有圆柱段用以储存最细颗粒，溢流分级桶的上端面对应的桶壁上设有可自动控制打开或闭合的阀门5用于放出最细颗粒精微粉产品)及进行质检的系统。料浆池2和恒压清水池1都用管道4和阀门5与溢流分级桶7连接，并在料浆池2和恒压清水池1之间的管道4的末端设有电子流量计6，所有进入溢流分级桶7的料浆或清水的量均由电子流量计6控制。

溢流分级桶7的锥形段的高度为24.5m直径为3m，高度与直径比为8.2:1，溢流分级桶7的锥角为7°。

本实施例中，恒压清水池1的下底面比料浆池上端面高1m，料浆池2下底面比溢流分级桶7上端面高3m。

实施例2

一种自动化一次分出多个号精微粉的装置，如图2所示，和实施例1的区别为：

本实施例中，在从料浆池2输送到溢流分级桶7的管道4中的电子流量计6前端安装压力泵8，通过压力泵8将料浆或清水加压后送给电子流量计6，电子流量计6输送进溢流分级桶7中进行分级。

实施例3

下面结合上述装置以碳化硼磨料、溢流分级桶锥角＝7°、直径为Φ3m为例，给出W1～W5粒度号碳化硼微粉的分级方式及在溢流分级桶内的悬浮位置。1.斯托克斯(stokes)公式：

公式中：

V＝颗粒在水中的沉降速度(cm/秒)

δ＝颗粒密度【碳化硼(B₄C)为2.52g/cm³】

δ＇＝水的密度【水在20℃时的密度为1g/cm³】

g＝重力加速度【可取981cm/秒²】

μ＝水的粘度【(Pa·S)20℃时的粘度值为0.01Pa·S】

d＝颗粒直径(cm)

将各参数分别代入公式(1)得出斯托克斯(stokes)理论沉降速度值：

上式为比重为2.52g/cm³的碳化硼颗粒在20℃的水中的沉降速度值。2.生产碳化硼微粉用溢流法的计算：

式中：V＝颗粒在水中的沉降速度(cm/秒)

A＝溢流分级桶上口横截面积(cm²)

(2-1)式中：

θ＝流量(公斤/小时)

π＝3.1416

D＝溢流分级桶上口直径(cm)

d＝颗粒直径(cm)

3.6＝从秒变成小时的常数

演算：

采用：D＝Φ3m＝300cm，夹角7^°，锥高24.5米，锥容57.7m³，作溢流分级桶。

其中d＝0.0001cm，则

从而计算出最细微粉颗粒溢流所需要的料浆流量，即料浆池向溢流分级桶锥形底部进口输送待分级的料浆流量。

3.根据公式(3)计算出剩余待分级的颗粒标记号在溢流分级桶内的悬浮位置，

1号分级桶(W1～W5共计7个号)

W1开号：

W1：θ＝23422.513×300²×0.0001²＝21.08(公斤/小时)在Φ3m处溢出去，对应的锥高为24.5m处；

W1.5：W1.5颗粒在Φ2m处亚静止停留着，对应的锥高为16.35m处；

W2.5：W2.5颗粒在Φ1.2m处亚静止停留着，对应的锥高为9.8m处；

W3.5：W3.5颗粒在Φ0.857m处亚静止停留着，对应的锥高为7.0m处；

W5：W5颗粒在Φ0.6m处亚静止停留着，对应的锥高为4.9m处；

图3为上述各个粒径号的悬浮位置、悬浮位置对应的锥高，必须一个一个的放出各个粒径的微粉，在放出某一粒径微粉的过程中，溢流分级桶锥形底部进口必须保持和溢流分级桶分级时单位时间料浆流量相同的流量持续供应料浆或水以使各个粒径的微粉在溢流分级桶内保持原有的位置。为了保证分级效果，料浆浓度为20wt～30wt％。

如果需要分级W5～W20的碳化硼微粉，以D＝Φ3m＝300cm的2号溢流分级桶为例(W5～W20共计5个号)，各个粒度号的悬浮位置为：

W5开号：

W5：θ＝23422.513×300²×0.0005²＝527(公斤/小时)W5颗粒在Φ3m处溢出，

W7：W7颗粒在Φ2.143处亚静止停留着，

W10：W10颗粒在Φ1.5m处亚静止停留着，

W14：W14颗粒在Φ1.07m处亚静止停留着，

W20：W20颗粒在φ0.75m处亚静止停留着，

如果需要分级W20～W63的碳化硼微粉，以D＝Φ3m＝300cm的3号溢流分级桶为例，3号分级桶(W20～W63共计5个号)中各个粒度号的悬浮位置为：

W20开号：

W20：θ＝23422.513×300²×0.002²＝8432(公斤/小时)，W20颗粒在Φ3m处溢出，

W28：W28颗粒在Φ2.14m处亚静止停留着，

W40：W40颗粒在Φ1.5m处亚静止停留着，

W50：W50颗粒在Φ1.2m处亚静止停留着，/>

W63：W63颗粒在Φ0.95m处亚静止停留着，

如上所述，采用Φ3m，内夹角7°，锥高45.5m，锥容57.7m³，作为碳化硼(B4C)粉，共计13个号(W1～W63)的溢流全自动分级，只用3个溢流分级桶就可以把W1～W63的颗粒号全部分开。

以上所述是本发明的优选实施方案，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种自动化一次分出多个号精微粉的方法，其特征在于，过程如下：

以最细颗粒微粉溢流所需要的流量向溢流分级桶锥形底部进口输送待分级的料浆，所述的料浆是含有不同标记号的粗细混合的微粉物料与水配合成的料浆，料浆注入完成后，持续从溢流分级桶锥形底部进口向溢流分级桶中注入溢流分级所需的清水进行溢流分级，注入清水的流量为最细颗粒微粉溢流所需要的流量；

根据最细颗粒微粉溢流所需要的流量算出其它标记号待分级颗粒的悬浮位置，在溢流分级桶壁上与溢流分级桶内各标记号微粉最终悬浮位置处安装可自动控制打开或闭合的阀门；

整个溢流分级过程中，尺寸大的微粉颗粒由于沉降速度大于上升料浆流的速度而下沉，尺寸小的微粉颗粒由于沉降速度小于上升料浆流的速度而被上升水流带着上升，沉降速度与上升料浆流的速度接近或相等的微粉颗粒亚静止地悬浮着，各标记号微粉均悬浮在各自对应的悬浮位置处，经检验合格后通过控制阀门逐一排出不同标记号的精微粉产品；

注入溢流分级桶的料浆流量和各标记号微粉的悬浮位置的设定方法为：

首先根据斯托克斯沉降速度公式I计算得出待分级最细微粉颗粒物料的沉降速度，

公式I： ，公式中：

V=颗粒在水中的沉降速度（cm/秒），

δ=颗粒密度（g/cm³），

δ′=水的密度，1 g/cm³，

g=重力加速度，981 cm/秒²，

μ=水的粘度，0.01 Pa·S，

d=颗粒直径（cm），

将待分级最细微粉颗粒物料的沉降速度代入公式II计算得出最细微粉颗粒溢流所需要的料浆流量，即料浆池向溢流分级桶锥形底部进口输送待分级的料浆流量；

公式 II：，

θ=流量（公斤/小时），

π=3.1416，

D=溢流分级桶上口直径（cm），

3.6为从时间秒换算成小时的常数，

V=颗粒在水中的沉降速度（cm/秒），

再根据公式I计算出剩余待分级标记号物料的沉降速度V＇，根据公式III计算出对应标记号物料在溢流分级桶内的悬浮位置，

公式III：。

2.根据权利要求1所述自动化一次分出多个号精微粉的方法，其特征在于，将恒压清水池、有搅拌器的料浆池和溢流分级桶通过管道和阀门连接，料浆池用于盛放含有不同标记号的粗细混合的微粉物料与水配合成的料浆，恒压清水池的高度高于料浆池的高度，料浆池的高度高于溢流分级桶的高度，恒压清水池、料浆池与溢流分级桶构成一个闭路联通器，或者通过压力泵将料浆池中的料浆供给溢流分级桶。

3.根据权利要求1所述自动化一次分出多个号精微粉的方法，其特征在于，料浆池内的料浆浓度≤40wt%。

4.根据权利要求1所述自动化一次分出多个号精微粉的方法，其特征在于，所述溢流分级桶的高度与直径比为2.08~28.66:1，溢流分级桶的锥角为2°~27°。

5.一种实现权利要求1至4任一所述方法的装置，其特征在于，包括通过管道和阀门相互连接的恒压清水池、带有搅拌器的料浆池和溢流分级桶，并在溢流分级桶的外桶壁上从上到下的不同高度的位置上安装多个经计算定位的可自动控制打开或闭合的阀门，各个阀门都配有专用管道从而将不同标记号的精微粉产品输送到成品指定存放处，在把料浆输送到溢流分级桶的管道上安装电子流量计。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述溢流分级桶的高度与直径比为3.8~11.45:1，溢流分级桶的锥角为5°~15°。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，恒压清水池的下底面比料浆池上端面至少高1m，料浆池下底面比溢流分级桶上端面至少高3m，恒压清水池、料浆池与溢流分级桶构成一个闭路联通器，通过重力作用将料浆池中的料浆输送至溢流分级桶内。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，电子流量计前端的输送料浆的管道上安装有压力泵，将料浆压送给电子流量计，按指定的流量输进溢流分级桶的锥形底部进料口进行溢流分级。