三、分级理论与设备
57.分级作业分为几种？
在磨矿分级流程中，根据分级作业不同，可分为预先分级、检查分级和控制分级三种。
（1）预先分级 在物料给入磨矿机之前，将原矿中合格的细粒部分分出去的作业称为预先分级。当原矿中合格粒级含量超过15％时，采用预先分级作业有利。
（2）检查分级 把磨矿机排矿中粗粒部分（不合格部分）分出来，并返回磨矿机重新磨的分级作业称为检查分级。这种分级作业最常用，因为它可处理一部分返砂，能提高磨矿速度、减少过粉碎现象，所以当原矿中合格粒级很少时一般采用检查分级。
（3）控制分级 将检查分级的溢流进一步分级的作业称为控制分级。只有在现场对最终产品粒度要求很细时，才采用控制分级。
58.分级作业在磨矿循环中的意义是什么？
分级作业在磨矿循环中有极重要作用。因为要把细粒嵌布的有用矿物与脉石解离并分选，必须将矿石磨至一定的细度。但又要避免过粉碎，防止泥化对分选过程的不良影响，这就需要将磨矿产物中粒度合格的部分及时分出，避免不必要的磨碎及早送往选别作业，而将粒度不合格部分返回磨机再磨。由此可见，带有分级作业的闭路磨矿循环，无论在技术和经济上意义都是十分重大的。目前在选矿厂生产中分级作业被广泛应用。
59.水力分级的基本原理是什么？
水力分级是根据沉降速度不同而将宽级别的颗粒群分成两个或多个较窄级别的过程。在水力分级过程中，水介质大致有三种运动形式：垂直的、接近水平的和回转运动的。在垂直水流运动中，水流往往是逆着颗粒的沉降方向而向上运动，不同粒度的颗粒沉降速度和运动方向不同，沉降速度小于上升水流速度的细粒向上运动，最终成为溢流；沉降速度大于上升水流速度的粗粒向下沉降，最终成为沉砂或底流，从而实现了分级；在接近水平流动的水流中进行分级时，矿粒在水平方向的运动速度约等于水流速度，而在垂直方向则因粒度不同而有不同的沉降速度，粗粒因沉降速度大而沉至槽底部成为沉砂，细粒则随水流流出槽外成为溢流，实现了分级；在回转水流运动中，颗粒是按径向的运动速度差分离的，粗粒所受离心力大而分布在外层，细粒则受到水流较大的向心力而分布在内层，实现分级。
60.如何合理选择分级设备？
在粉碎过程中，矿粒尺寸的由大变小不是同时发生的，而是逐渐完成的。在粉碎的每一阶段，总是有一部分合乎要求的细粒产生出来。在磨矿过程中，为了及时分出合格细粒，防止过粉碎，提高磨机生产率，需要由分级设备来完成。合格粒子从分级溢流（筛子为筛下产物）送入选别作业，粗粒则返回磨机再磨。因此，在磨矿作业中分级起着重要的作用。当前在选矿厂常用的分级设备有螺旋分级机、水力旋流器和细筛。
（1）螺旋分级机 这种分级机是按不同大小的矿粒在水介质中的沉降速度差异来分级的。由于其结构简单、工作稳定、操作方便，在选矿厂得到广泛应用。螺旋分级机按螺旋在水槽中的位置和溢流面的高低分低堰式、高堰式和沉没式。高堰式适合分出大于0.15mm粒级的溢流，故多用于第一段磨矿，而沉没式适于分出小于0.15mm粒级产品，多在第二段磨矿中与磨机组成闭路。
（2）水力旋流器 水力旋流器是利用离心力来加速矿粒沉降的分级设备，它需要压力给矿，故消耗动力大，但占地面积小、价格便宜，处理量大，分级效率高，可获得很细的溢流产品，多用于第二段闭路磨矿中的分级设备。
（3）细筛 由于螺旋分级机和水力旋流器是按矿粒在水介质中沉降速度不同分级的，故易产生有用矿物在沉砂中的反富集，造成有用矿物的过粉碎。而细筛是完全按矿粒的几何尺寸分级，几乎不受密度的影响且分级效率高，故近些年来，细筛在磨矿循环中作为分级设备日益受到重视。
61.螺旋分级机的工作原理是什么？
螺旋分级机是借助固体颗粒的密度不同，因而在液体中沉降速度不同的原理制造的一种设备。把磨机内磨出的矿浆在槽中沉降过滤，然后把粗料利用螺旋片提升旋入磨机进料口，把沉降过滤出的细料从溢流管子排出。细矿粒悬浮在水中成溢流排出，粗矿粒则沉于槽底，由螺旋旋转提升推向上部排入磨机，如图3-12所示。磨矿后的矿浆从位于沉降区中部的进料口给入水槽，倾斜安装的水槽下端是矿浆分级沉降区，螺旋低速转动，对矿浆起搅拌作用，使细、轻颗粒悬浮到上面，流到溢流边堰溢出，进入下一道工序处理，粗重颗粒则沉降到槽底，由螺旋输送到排料口作为返砂排出。通常螺旋分级机与磨机组成闭路，将返砂返回磨机再磨。
图3-12 螺旋分级机的工作原理图
62.螺旋分级机的结构如何？
螺旋分级机主要由传动装置、螺旋体、槽体、升降机构、下部支座（轴瓦）和排矿阀组成。高堰式双螺旋分级机的结构如图3-13所示，半圆形水槽2由钢板和型钢焊接成，槽体中部侧壁上有进料口，槽体上端的下部有返砂口。槽体下端的底部有放水阀，槽内装有纵向空心轴，轴上以卡箍方式装有与螺旋导角相适应的支板架，上面固定有左右螺旋叶片，其螺旋机构多采用双头等螺距螺旋，并在叶片边缘装有耐磨衬板。螺旋转动一方面搅拌矿浆使轻细颗粒浮起，同时把沉于槽底的粗重颗粒向上端排送。空心轴常用无缝钢管制成，其上下两端焊有轴颈，上端支承在可转动的十字形轴头内，下端支承在下端支座中。十字形轴支座如图3-14所示，支座两侧的轴头支承在传动架上，既可以使螺旋轴作旋转运动，又可以作升降运动。
图3-13 高堰式双螺旋分级机
1—传动装置；2—水槽；3—左右螺旋轴；4—进料口；5—下部支座；6—提升机构
图3-14 十字形轴支座
1—轴；2—支座；3—轴衬；4—止推轴承；5—压盖；6—端盖
下端的轴承支座由于长时间浸没在矿浆中，因此需要良好的密封装置。过去常用三种密封装置：机械密封滚动轴承支座、压力水封树脂瓦滑动轴承支座和压力水封橡胶轴衬。这些结构形式的密封性能都不理想，后来对机械密封滚动轴承支座进行了改进，采用了盘根迷宫式和高压干油联合密封型式（图3-15），从而改善了密封性能，使轴承使用寿命延长到1年左右。
图3-15 高压干油多层盘根密封的下部支座
1—多层密封；2—支承座；3—滚动轴承；4—轴
63.螺旋分级机分为哪几类？
螺旋分级机是磨矿回路中常用的分级设备，根据螺旋在槽内的位置与矿浆面高低不同，分为低堰式、高堰式和沉没式。低堰式已淘汰不用，高堰式用于粗磨产品的分级，沉没式用于细磨矿浆的分级。
（1）低堰式 溢流堰低于螺旋的旋转轴。这种分级机由于沉降区面积小，实际生产中只用于冲洗含泥不多的砂矿及粗粒物料的脱水，在磨矿循环很少应用。
（2）高堰式 溢流堰高于螺旋的旋转轴，但低于溢流段螺旋的上缘。这种分级机的沉降区的面积比低堰式大，其堰高可以在一定范围内调整，即沉降区的面积可以在一定范围内调整改变，从而可以调节分级的粒度，是磨矿循环中常用的一种分级设备，适合分出大于0.15mm粒级的溢流，多用于第一段磨矿。
（3）沉没式 在溢流堰端有4～5个螺旋叶，全部沉没在矿浆中。这种分级机沉降区面积较大，分级池深，螺旋的搅动对矿浆表面影响较小，所以分级面平稳，溢流量大而细。在选矿厂生产中常作为细磨或二段磨矿的分级设备，适合分出小于0.15mm粒级的溢流，多用于第二段磨矿与磨矿机组成闭路。
64.螺旋分级机有哪些应用？
我国自20世纪50年代开始研制螺旋分级机，至今已有多个厂家可以生产，包括沈矿、辽重、南重、沈冶、诸矿等公司，经过多年使用和改进，国产螺旋分级机已基本定型，并于1992年制定了新的FG（高堰式螺旋分级机）和FC（沉没式分级机）系列参数标准。北方重工（原沈阳矿山机器厂）生产的产品系列，共有22个规格，其中高堰式单、双螺旋分级机有7个和5个规格，螺旋直径为0.5～3m：沉没式单、双螺旋分级机有4个和6个规格，直径1.2～3m。其他厂家生产的设备规格大致与此相同。
螺旋分级机主要安装在磨矿回路中供预先分级和检查分级使用，还可用在洗矿和脱泥作业中。它的主要优点是结构较简单，分级槽的安装坡度较大，便于直径小于3.2m的磨矿机自流连接配置。处理量和沉砂浓度均较大，可获得高的循环负荷。生产过程工作稳定，易于看管。缺点是受螺旋扰动和干涉沉降影响，分级效率低下（约为25％～40％），沉砂中常混杂较多细粒重矿物，返回磨矿机再磨，造成过粉碎，导致金属流失。另外设备笨重，占地面积大，更换磨蚀的叶片衬板费时费力。
65.如何提高螺旋分级机的分级效率？
螺旋分级机低效率的根本原因在于细重矿粒以及粗轻矿粒在分级过程中沉降紊乱，产生等降现象，造成了分级机沉砂大量夹细以及溢流跑粗。可以考虑以下措施提高分级效率：
（1）改变传统的螺旋分级机的排矿方式，采用双侧排矿，这样缩短了矿粒在分级机中的运动路径，避免矿浆的回流，及时排出细粒溢流，缩短沉降时间。
（2）对已经沉降至槽体底部的细矿粒，在螺旋分级机的下端可增设一搅拌装置，重新将其带到矿浆表面，随溢流排出，从而减少沉砂中的夹细，提高效率。例如烟台鑫海螺旋分级机返砂端增加了返砂自动提升装置，取消球磨机大勺头的配置，大大提高分级效率。
（3）也可考虑在分级区域内，改变传统的重力沉降分级，增加新的力场，比如在分级机上部增加圆筒筛，进行二次分级，这样可以提高分级机的效率。
66.影响螺旋分级机分级效果的因素是什么？
工业上影响螺旋分级机分级效率的因素很多，除了人为的一些操作因素外，还和矿粒本身的性质有关，主要是指矿石密度、粒度、含泥量和给矿浓度，另外还与分级机的结构、工作参数有关。影响分级效果因素及提高分级机效率的措施如下：
（1）分级给料的含泥量及粒度组成 分级给料中含泥量或细粒级愈多，矿浆黏度愈大，则矿粒在矿浆中的沉降速度愈小，溢流产物的粒度就愈粗；在这种情况下，为保证获得合乎要求的溢流细度，可适当增大补加水，以降低矿浆浓度。如果给料中含泥量少，或者是经过了脱泥处理，则应适当提高矿浆浓度，以减少返砂中夹带过多的细粒级物料。
（2）矿石的密度和颗粒形状 在浓度和其他条件相同的情况下，分级物料的密度愈小，矿浆的黏度愈大，溢流产品的粒度变粗；反之，分级物料的密度愈大，矿浆黏度愈小，溢流粒度变细，返砂中的细粒级含量增加。所以，当分级密度大的矿石时，应适当提高分级浓度；而分级密度小的矿石时，则应适当降低分级密度。由于扁平矿粒比圆形或近圆形矿粒的沉降慢，分级时应采用较低的矿浆浓度，或者是加快溢流产品的排出速度。
（3）分级机槽子的倾角 槽子的倾角大小不仅决定分级的沉降面积，还影响螺旋叶片对矿浆的搅动程度，因而也就影响溢流产物的质量，槽子的倾角小，分级机沉降面积大，溢流细度较细，返砂中细粒含量增多；反之，槽子的倾角增大，沉降面积减小，粗粒物料下滑机会较多，溢流粒度变粗，但返砂夹细较少。当然，分级机安装之后，其倾角是不变动的，只能在操作条件上适应已定的倾角。
（4）溢流堰的高低 调整溢流堰的高度，可改变沉降面积的大小。当溢流堰加高时，可使矿粒的沉降面积增大，分级区的容积也增大，因此螺旋对矿浆面的搅动程度相对较弱，使溢流粒度变细。而当要求溢流粒度较粗时，则应降低溢流堰的高度。
67.螺旋转速快慢对分级效果有什么影响？
螺旋的转速应满足运送沉降的粗粒。分级机螺旋轴的转速越快，则对矿浆的搅拌作用越强，溢流产品中夹带的粗粒越多。为了获得较粗的溢流和处理密度大沉降较快的物料，可以适当增加螺旋的转速，但不能过大，以免破坏分级效果。但对二段磨矿或磨矿循环中所使用的分级机，应使螺旋转速尽量放慢些。在螺旋分级机中一般采用较低转速，对于大型螺旋分级机更是如此。例如，要获得粗溢流，2m直径的螺旋转速不得超过6r/min，一般1m以上的直径螺旋转速应控制在2～8r/min。
68.螺旋分级机槽子宽度与处理能力有什么关系？
槽子的宽度对溢流产品的排出速度有很大关系，槽子越宽，则溢流排出速度快，因而粗粒随溢流排出的可能性也就越大。但是另一方面，槽子越宽则矿石的沉降面积也就越大，易于沉降。所以槽子的宽度对分级效果的影响是不大的，只是与分级机的处理能力有密切关系。槽子的宽度大，处理能力也就大。反之，处理能力小。所以分级机的槽体宽度应与磨矿机处理能力大小相适应。
69.影响螺旋分级机分级过程的主要因素有哪些？
影响分级过程的因素有很多。矿石方面的因素有给入分级机物料中含泥量及粒度组成、矿石的密度和形状；机器结构方面的因素有槽子倾斜角的大小、螺旋轴的旋转速度、槽子的宽度；操作方面的因素有矿浆浓度、给矿量及给矿的均匀程度、溢流堰的高低。
70.水力旋流器的结构如何？
水力旋流器的结构如图3-16所示。其下部是一圆锥形壳体，上部连接一圆柱形壳体，圆柱壳体上口封死，中间有一层底板，底板中央插入一短管溢流管，在底板下部沿圆柱壳面的切线方向连接有给矿管，在底板之上沿壳体切线方向连接有溢流排出管，锥体最下端有可更换的沉砂嘴。水力旋流器多用耐磨铸铁制造，为减低壳体内壁的磨损速度，还常用辉绿岩铸石、耐磨橡胶等耐磨材料做衬里。水力旋流器的规格以圆柱体的直径表示，例如，ф350水力旋流器的圆筒部分的直径为350mm。圆锥的锥角可以不同，一般最小为10°、最大为45°。
图3-16 水力旋流器的结构示意图
1—圆柱体壳；2—圆锥体壳；3—给矿管口；4—沉砂排出嘴；5—溢流管；6—溢流排出管口
71.水力旋流器的工作原理如何？
水力旋流器是一种按粒度、密度进行分级或分离的设备。待分级/分离物料以切线从圆筒内壁高速给入，介质、颗粒的混合体产生旋转形成离心力场，不同粒度、不同密度的颗粒（或液相）产生不同的运动轨迹，在离心力、介质黏滞阻力、浮力、重力等力场的作用下，粗颗粒、大密度的颗粒向周边运动，通过锥形体从沉砂口排出；细颗粒、低密度的颗粒（或液相）向中心运动，由溢流管排出；实现固体颗粒的粗细分级和不同密度流体的分离。如图3-17所示。
图3-17 水力旋流器的工作原理示意图
水力旋流器在选矿中主要用于：（1）在磨矿回路中作为分级设备，尤其是作为细磨的分级设备；（2）对矿浆进行脱泥、浓缩；（3）重介质旋流器是常见的重介质分选设备。
72.水力旋流器的参数如何选择？
与水力旋流器有关的参数很多，有结构方面的、工艺操作方面的和给料性质方面的。而且往往相互关联，相互制约，不易调整和控制。现将其有关的主要参数简述如下。
圆柱形筒体的直径和高度。该直径是旋流器的主要规格尺寸，它与其他各部件尺寸都有一定的关系。此直径增大，可提高处理能力，但溢流粒度变粗，反之亦然。为了进行微细粒物料分级并增大处理量，通常采用许多小型旋流器并联成组的办法。
圆柱形筒体的高度对矿浆在旋流器中停留时间、分级效率有影响，但过高或过低都不好，一般为直径的0.6～1.0。
给矿口直径。此直径通常为旋流器直径的0.08～0.25，大于此值可提高处理量，但分级效率低，给矿口还往往制成矩形的。
溢流管直径。此直径一般为旋流器直径的0.1～0.4，可用来调节溢流和沉砂的相对产率。溢流管直径增大，溢流量增加，溢流粒度变粗，沉砂中细粒减少而浓度提高。
沉砂口直径。通常，沉砂口直径增大，溢流量减小，溢流细度变细，而沉砂量增加、浓度变低、细度增多，但对处理量无明显影响，沉砂口直径变小，沉砂排出量减小，溢流中会出现“跑粗”现象，若过小，会使粗粒在锥顶越积越多，以致出现堵塞现象。合适的沉砂口直径应使沉砂呈伞状排出，其夹角为40°～70°。沉砂口直径与溢流管直径之比为0.4～0.8。
溢流管插入深度。插入过浅会使得粗粒来不及在离心场中分级而进入溢流，插入过深会使底部粗粒进入溢流，这都会降低分级效率。溢流管插入深度一般应为圆柱筒体高度的0.7～0.8。
圆柱形筒体的锥角。此锥角增大会减小设备的高度，而增大矿浆的平均径向流速，同时，由于锥体的阻流作用增大，使矿浆向上的流速增大，致使溢流粒度变粗。因此分离粒度粗时采用大锥角的旋流器（30°～60°），分离粒度细时采用小锥角的旋流器（15°～30°），脱泥时采用锥角更小的旋流器（10°～15°）。
给矿压力。通常的给矿压力是49～157kPa。给矿压力与处理量和分离粒度有直接关系。给矿压力增大可降低分级粒度，提高处理量，但是会显著增加动力消耗和设备磨损。在正常工作时给矿压力应保持稳定。
矿浆性质。主要指矿石的密度、粒度、矿浆浓度。矿石密度越大，分级粒度越细。矿浆浓度大、含泥量高时，其黏度和密度增大，增加了粒度的运动阻力，使分级粒度变粗。反之亦然。适宜的矿浆浓度通常是根据具体情况由试验确定。
73.如何选择水力旋流器？
选择水力旋流器的依据有：（1）要求处理的矿浆体积Q（m3/h）；（2）分级粒度（或溢流最大粒度）d（mm）。
首先，根据Q和d确定旋流器的直径D。一般溢流较粗和生产能力较大时，选用大规格的旋流器，反之采用小规格旋流器。当要求的生产能力很大而溢流又很细时，可采用小规格的旋流器相并联组成旋流器组。选择旋流器直径D，可参考表3-3。
表3-3 水力旋流器直径D与生产能力Q和分离粒度d的关系
其次，据已确定的旋流器直径（D），选择其结构参数：溢流管直径（d溢）、沉砂口径（d沉）、给矿口径（d给）、圆柱体高度（H）、溢流管插入深度（h）、锥角（a），可按以下顺序计算：
d溢=（0.2～0.4）D
d沉=（0.2～0.7）d溢
d给=（0.4～1.0）d溢
H=（0.7～1.6）D
h=（0.5～0.8）H
a=10°～45°（粗粒分级时取大值，细粒分级时取小值）
选择以上参数时结合水力旋流器产品目录中所列技术规格，最终确定旋流器的尺寸。
74.如何调整水力旋流器的操作？
水力旋流器的调整可以通过矿浆压力大小来调整操作，也可以通过改变排料口直径、矿浆浓度、锥体角度、给矿管及溢流管的尺寸和物料粒度组成来调整操作。
水力旋流器除了用在磨矿循环中的分级作业外，还可以用于脱泥、脱水以及脱除浮选药剂等。此外，还可以用于重介质选矿，其分选粒度可达0.1mm左右。
75.水力旋流器与其他分级设备相比有哪些优缺点？
水力旋流器与其他分级设备相比有如下优点：
（1）分级粒度细。因旋流器主要利用离心力进行分级，离心力可比重力大许多倍，因此，分级的粒度下限降低，可达5μm。现在细粒分级多采用水力旋流器。
（2）分级效率较高，尤其分级粒度很细时（如0.037mm），分级效率明显高于其他分级设备。
（3）结构简单，无运转部件，易于制造。
（4）占地面积小，在处理能力相同时，水力旋流器占地面积约为螺旋分级机的1/30～1/50。
水力旋流器的缺点有以下几点：
（1）动力消耗大。旋流器给矿所用砂泵耗电量较大，约为其他分级设备的5～8倍。
（2）设备磨损快。尤其是进料口和沉砂口周围磨损最快，需经常更换。
（3）给矿压力、给矿浓度和给矿粒度的波动，对旋流器的工作指标影响较为敏感。
76.圆锥水力分级机有哪些类型？
（1）分泥斗 是一种最简单的圆锥分级机，结构见图3-18。矿浆从上部中心的给矿筒中连续给入，充满锥体，并从上部周边溢出，锥体中存在上升和水平液流。沉降速度大于上升液流速度的矿粒，沉下后从沉砂管中排出，为沉砂；沉降速度小的矿粒，被上升液流带上，从上面周边溢至溢流槽中，汇集后由溢流管排出。为防止沉砂管堵塞，底部装有压力水管。
图3-18 分泥斗
1—给矿管；2—环形溢流槽；3—锥体；4—备用高压水管
分泥斗在我国应用较广，它主要用于重选厂中，在分选和分级之前，对给料进行脱泥和浓缩，同时还起缓冲作用，供给下一工序浓度和矿量比较稳定的沉砂。二、三段中、小型磨矿机前，也常用分泥斗对给料进行浓缩和脱泥。
分泥斗的锥角一般为55°～60°，过大则沉下的矿粒不能沿边滑下，过小则分泥斗的高度剧增，安装配置不便。选矿厂内应用的分泥斗，直径不大于3m，更大者须装于厂外。分泥斗给矿的最大粒度为2～3mm，溢流粒度一般为0.074mm。
（2）自动排料圆锥分级机 自动控制沉砂排出的圆锥分级机（图3-19）有砂锥和泥锥两种。它们都是利用浮漂杠杆原理来使沉砂口阀门打开增大，或关闭缩小，达到控制沉砂浓度和排出量的目的。所得沉砂，浓度比分泥斗的大，排出量也比较稳定。
图3-19 自动排料圆锥分级机图
1—给矿筒；2—溢流槽；3—圆锥体；4，6—杠杆；5—联杆；7—活阀；8—弹簧；9—平衡锤；10—缓冲器；11—浮漂；12—隔板；13—减缩环；14—内圆锥
这种分级机，若管理不当，常会失灵，沉砂口也易堵塞。因此，给料宜先经隔渣筛，除去其中混入的过大矿粒、木渣、草根等杂物。
（3）胡基圆锥分级机 胡基（Hukki）圆锥分级机的结构见图3-20。它是一种装有搅拌器和自动控制沉砂排出装置，下部供入清洗水的圆锥分级机。
图3-20 胡基圆锥分级机
1—给矿筒；2—放射状固定隔板；3—溢流堰；4—溢流槽；5—圆锥体；6—环形洗水管；7—收集锥；8—沉砂管；9—空心转轴；10，11—分配盘；12—中心流管；13—上搅拌叶片；14—锥形罩；15—下搅拌叶片；16—浓度传感器；17—阀门；18—压力水管；19—接头；20—压力水喷头
某铁矿选矿厂用胡基圆锥分级机代替原来用于处理球磨机排料的旋流细筛，在溢流粒度为-74μm占62％时，分级效率为58.26％。而原来细筛的效率仅20％左右。
（4）虹吸排料圆锥分级机 虹吸排料圆锥分级机（见图3-21）为道尔奥利沃公司（DorrOliver）所推出。它的外形近于水力分离机，特点是沉砂的排出采用虹吸管法，并由自动控制装置调节吸程的高低，使沉砂排出的速度和浓度保持稳定。机中较均匀地供以上升水流以提高分级效率。
图3-21 虹吸排料圆锥分级机
1—分级槽；2—给矿筒；3—溢流槽；4—压力水管；5—虹吸管；6—检测器；7—测压管；8—水管；9—清洗管
这种分级机有直径0.9m、2.4m、3.6m、4.2m、4.8m和5.4m几种规格。
前苏联采选联合公司的一个选矿厂，用虹吸式分级机对钛磁铁矿进行脱泥。分级机直径3.6m，高2m，分级面积8.5m2，内装ф40mm虹吸管四支，可单独调节，按给矿固体计的生产率为30～35t/h。
（5）箱式和槽式水力分级机 这类分级机的外形多呈角锥形和长方形。有些分级机的内部分为多个分级室，有的则由多个独立的分级箱用槽子串联成一个分级组，可以同时产出多个不同粒级的沉砂和一个溢流，供摇床、跳汰机、螺旋选矿机和圆锥选矿机等重选设备处理。
这类分级机底部一般均供入上升水流。分级主要在上升水流中进行，分级室上部近于水平的液流对分级也有作用，但主要是将各室的溢流输送至下一室中分级。在上升水流作用下，将有一些沉降速度与上升水速相等的矿粒在分级室中悬浮着，并发生分层作用。这些粒群的存在，将使后来进入分级室的矿粒受到较强的干涉作用，可以减少不合格矿粒进入沉砂和溢流的量，有提高分级效率的作用。因此，一些分级机的分级室，横断面向上扩展，或者装有筛板，使上升水流呈变速通过，保持更多的矿粒在室中悬浮，增强干涉作用，以提高分级效率和处理能力。
（6）云锡式水力分级箱 此机在云锡地区应用最多，且历史较久，故名云锡式水力分级箱，其结构示于图3-22中。
图3-22 云锡式水力分级箱
1—流矿槽；2—阻砂条；3—角铁架；4—分级室；5—螺栓；6—上升水管；7—旋塞；8—调节手轮；9—阀杆；10—底阀；11—锥形阀（砂芯）；12—沉砂管
分级箱的箱体呈角锥形，上部装有阻砂条。矿浆由流矿槽流经分级箱时，受阻砂条作用，流速变慢，矿粒通过阻砂条缝隙进入分级室，其余的矿粒被液流带走。进入分级室中的矿粒，在底部供入的上升水流作用下进行分级，粗矿粒沉下后由沉砂管中排出，细矿粒向上穿过阻砂条间隙，成为溢流。调节供入的上升水量，可以改变分级的分离粒度，将锥形阀推进或移出，可控制沉砂的排出量和浓度。
云锡式水力分级箱的宽度有200mm、300mm、400mm、600mm和800mm五种，长度和高度均相应为800mm和1000mm。通常由4～8个分级箱用槽子串联成一个机组，分级箱的宽度由窄向宽递增，沉砂则由粗到细递减。每个分级箱的沉砂供一台摇床处理。当给矿粒度较粗时，第一、二个分级箱的沉砂，有时可供跳汰机分选。
云锡式水力分级箱结构简单，工作可靠，不耗动力，配置高差较小，可与摇床设于同一台阶上，操作方便。虽然其分级效率较低，因存在上述优点，在国内获得较广的应用。
77.螺旋式离心分级机的结构如何？
螺旋式离心分级机的结构如图3-23所示。分级筒（转鼓）和筒内螺旋推料器以稍不同的速度进行高速旋转。由此产生的离心力使细颗粒和粗颗粒形成内外两层液层。粗颗粒形成的液层为沉渣层，被螺旋推送到出渣口排出；细粒形成的分离液层从溢流口排出。由于螺旋高速旋转产生的离心加速度远高于重力加速度，浆料中颗粒的沉降速度明显增加，因此可进行超细分级。
图3-23 螺旋式离心分级机结构示意图
1—差速器；2—溢流环；3—机壳；4—转鼓；5—螺旋推料器；6—进料仓；7—进料管；8—流量计；9—溢流；10—泵；11—细颗粒悬浮液出口；12—沉渣；13—混合槽；14—稳压缓冲槽
该机适用于固体颗粒范围为1.0～10μm、固体含量为2％～50％的浆料的超细分级。
78.干式分级设备都有哪些类型？
干式分级设备主要有离心分级和惯性分级两种类型，其分级原理有差别。最常见的有空气旋流式和转子式（涡轮式）气流分级机两类。其分类详见表3-4。
表3-4 干式分级机的分类
选用干式气流分级机时，应注意：（1）物料在分级前应处于充分分散状态；（2）分散作用力相对集中，作用部位是点或线，作用力要大；（3）对气流要作处理，避免产生局部旋涡，以提高分级精度；（4）分级后的超细粉粒应及时排出。
79.通过返砂量的变化可以看出什么？
返砂量又称为循环负荷，它是与磨机的原给矿量、溢流粒度互为制约的关系。当返砂量增大超过规定返砂比时，可以看出矿量发生变化了，是给矿量增高造成的，或者是水量变化，水量减小造成溢流浓度过低所致。所以说，一定的给矿量具有一定的返砂量，当保持稳定的溢流浓度时，返砂量的大小随给矿量变化而定。
通过分级机返砂量的变化可以观察判断磨机原给矿量及浓度和其他条件的变化。返砂量的变化，可以通过观察分级机上部返砂层的高度来判断。
80.返砂量为什么不能过大或过小？
因为在一定范围内增加返砂量可减少过粉碎现象，并促使最终产品粒度更加均匀，从而提高磨矿机的生产率。但是，当返砂比过大时生产率不但不会增加，反而会引起磨矿机和分级的过负荷。格子型球磨机的“胀肚”现象和分级效率的下降，返砂量过大也是其中原因之一。返砂量过小主要影响生产率的提高。
返矿比控制在300％～500％，即返砂量是原给矿量3～5倍，效果较好。实践证明：在总负荷量相同时，硬矿石的返砂比较软矿石的返砂比要大些。
81.什么是返砂比？
磨机与分级机构成闭路工作时，从分级返回到磨矿机的粗粒产品称为返砂。返砂的重量与磨矿机原给矿量的百分比称为返砂比。目前多数选矿厂返砂比控制在300％～500％，效果较好。
82.返砂比如何计算？
返砂比可利用对分级机给矿、溢流和返砂的筛析结果来计算。公式如下：
式中 a——给矿中-0.074mm粒级含量，％；
b——溢流中-0.074mm粒级含量，％；
c——返砂中-0.074mm粒级含量，％。
例如：筛析结果为a=28％；b=60％；c=20％。则返砂比为：
如果磨矿机原给矿量30t/h，则返砂量为30×4=120t/h。
83.如何计算闭路磨矿循环的返砂比？
如图3-24所示，在磨矿机排矿（即分级机的给矿）、分级机溢流和分级机返砂三处取样做筛分分析，找出指定级别的矿料在它们中的含量分别为α、β和θ。根据进入分级机的物料必须等于从它排出的物料，可以列出：
（Q+S）α=Qβ+Sθ （3-53）
图3-24 闭路磨矿循环的产物分配
从而得到：
和
84.如何计算半闭路磨矿循环的返砂比？
如图3-25所示，在第一段磨矿机的排矿（即分级机1的给矿）、分级机的溢流和分级机的返砂三处取样做筛分分析，找出指定级别的矿料在它们中的含量分别为α、β和θ。根据物料平衡原理，可以列出：
（Q+nS）α=[Q-（1-n）S]β+Sθ （3-56）
图3-25 半闭路磨矿循环的产物分配
1—第一段磨矿机分级循环；2—第二段磨矿机分级循环
从而得到：
和
将式（3-57）代入后并简化后，得到：
85.如何计算预先分级和检查分级合二为一的闭路磨矿循环的返砂比？
如图3-26所示，在磨矿机排矿（即分级机的给矿）、分级机溢流和分级机返砂三处取样做筛分分析，找出指定级别的矿料在它们中的含量分别为α、δ、β和θ。根据进入分级机的物料必须等于从它排出的物料，可以列出：
Qα+Sδ=Qβ+Sθ （3-60）
图3-26 预先分级和检查分级时闭路磨矿循环中的产物分配
从而得到：
和
图3-26中的S，既包含新给矿经分级作用后送入磨机的粗砂，又包含磨机排矿经分级作用后返回磨机的粗砂。
86.如何计算预先分级和检查分级分开的闭路磨矿循环的返砂比？
图3-27中的预先分级与检查分级分开的流程，由图中明显看出：
S=S1+S2 （3-63）
Q=Q1+Q2 （3-64）
Q2=S1 （3-65）
图3-27 预先分级和检查分级分开的闭路磨矿循环的产物分配
设预先分级和检查分级的溢流及返砂中的指定粒级含量是β和θ，可列出检查分级的物料平衡关系式：
Sδ=（S1+S2）δ=Q2β+S2θ=S1β+S2θ （3-66）
则返砂比为：
87.分级效率高低说明什么问题？
分级机效率越高，返砂中含有的粒度合格产品越少，磨矿过程过粉碎现象越轻，磨矿效率也越高。反之，效果相反。分级效率与矿石性质、分级设备的类型和操作条件的影响有关。目前生产中采用的分级机分级效率都不高，一般为40％～80％。因此，改进分级设备提高分级效率为目前强化磨矿作业的重要方向之一。
88.分级机溢流浓度大小说明什么？
分级机溢流浓度是指溢流中矿石（固体）与水的比例，可以直接测量。溢流浓度的大小直接反映溢流中矿石的细度（即入选物料的细度）。如果溢流浓度小，说明物料磨得比较粗，细度不够；如果溢流浓度大，则表示产品中细度较好，磨得较细。由于浓度主要是指固体与水的比例大小，浓度小，则固体含量较少。所以，浓度大小影响处理量。现场生产中一般都是严格规定控制溢流浓度来间接掌握溢流产品的细度。
89.矿浆浓度如何计算？
矿浆浓度有两种表示法，分别为百分浓度和液固比浓度。
（1）百分浓度 是按质量计算的矿浆中矿石（固体）含量的百分数，以符号P表示。
（2）液固比浓度 是按矿浆中液体质量与矿石质量之比来表示，以符号R表示。例如在4kg矿浆中，水（液体）的质量为3kg，矿石质量为1kg，则矿浆的液固比浓度R=3:1=3。换算成百分浓度为25％。
百分浓度P与液固比浓度R可以用下面公式进行换算：
矿浆浓度目前测定方法有：手工测量和自动控制测量两种。手工测量工具为浓度壶，有色金属0.5h或1h一次；黑色金属1h或2h一次。
90.细筛有哪些用途？
细筛是指筛孔小于1mm的筛分设备。细筛作为分级设备，效率比螺旋分级机高得多，适应性强。细物料的筛分、分级和固液分离作业几乎均可以应用细筛。
目前，细筛工艺在黑色金属选矿厂普遍推广使用，发展很快。主要用途：一是以提高分级效率为目的，用于磨矿回路中，做磨矿产品的控制分级，将粗粒连生体筛出返回磨矿机再磨，筛下已解离的物料可以及时排出，避免再磨而造成过粉碎，并提高磨矿机的处理能力；二是以提高产品的品位为目的，用于选别回路中，使粗粒精矿自循环返回再磨，以获取高品位精矿。
91.磨矿循环中使用的细筛有哪几类？
我国目前在磨矿循环中使用的细筛有：德瑞克高频振动细筛，GPS型高频振动细筛，MVS振网筛，KSZ1632型直线振动细筛，旋流细筛以及湿法立式圆筒筛（即YF型圆锥水力分级机）等。
92.应用细筛的必要条件是什么？
无论老选厂改造还是新建选厂利用细筛，首先要解决的是能否利用细筛提高精矿品位。应用细筛必须具备的条件是：在精矿筛析过程中，某一粒级上下有一个明显品位差和具有一定的产率。其品位差就是要选择的分离点，品位差越大，应用细筛效果越明显。
例如，鞍钢集团矿业公司大孤山选矿厂磁铁精矿+0.074mm铁品位为35.95％，-0.074mm铁品位为67.08％，品位差较大，很适合应用细筛，它的分离点是以0.074mm为基础；弓长岭选矿厂磁选精矿+0.074mm品位为44.97％，-0.074mm品位为67.85％，品位差也很大，很适合应用细筛。所以，细筛的应用是以矿石在某一粒度级别的品位差大小为基础的。