水力分級機作為一種粒度分級設備，具有高產率、低能耗、無噪音等優點，水力分級機在玻璃用硅質原科——石英砂的生產工藝中得到了廣泛的應用，并取得了良好的效益。為充分發揮該設備的優點，文中在設備筒體、紊流板、控制系統、給水方式等方面提出了改進建議。
平板玻璃，特別是浮法玻璃，對硅質原料的質量有嚴格的要求，不僅要求fe20、tio2、cr2o3等有害雜質含量低，化學成分穩定、波動范圍小，而且對粒度級配、細顆粒含量的多少也有嚴格的要求。浮法玻璃對硅質原料粒度的要求，一般為0.71～0.1mm，有的甚至將指標定為0.5~0.125mm，因此如何控制粗顆粒及超細粉的含量，成為硅質原料生產企業的重要目標。長期以來，玻璃用硅質原料的粒度控制采用振動篩分設備，但振動篩存在著大量篩網磨損，用電量多，生產成本高，噪音污染嚴重等問題，尤其是難以確保成品砂的粒度指標穩定。而國內現有的多種水力分級設備水力旋流器、圓錐分級機，螺旋分級機等，存在如結構形式陣舊，分級技術落后等缺點，針對這個問題，我們在認真調研并查閱大量的國內外資料后，認為采用水力分級機控制玻璃用硅質原料的粒度是行之有效的，且具有分級效率高，生產 ，無噪音污染，操作簡單，勞動強度低等優點，并在國內率先使用了水力分級機。水力分級機經過多年工業生產中的推廣應用，取得了良好的經濟效益和社會效益。
1、水力分級機的結構
該設備主要由筒體、溢流槽、給礦器、紊流板及穩壓水箱組成，裝有測壓模頭和可自控操作的底閥，并配有電動自控系統(見圖1)。
2、水力分級工作原理
機的工作原理礦物分級是要根據顆粒在介質中沉降速度不同，而將寬級別粒群分成兩個或多個粒度相近的窄級別的過程。水力分級機是利用礦物顆粒在設備中向下沉降，而水逆著礦物顆粒沉降方向向 動，使礦物顆粒的干擾沉降速度之差，或向上運動，或向下沉降，其運動的 速度v的大小方向由下式可知：
3、芯信號線沉砂
圖1水力分級機電氣控制原理
水力分級機和組成：筒體、電動控制柜、感應裝置、變送器、電動執行 、橡膠底閥、伏特表、安培表、主控儀表、s顯示儀表、g控制開關。
顆粒向下沉降并由設備底部排出，稱為沉砂；顆粒向上運動并由設備頂部溢出，稱為溢流；當v0=u時，顆粒在介質流中呈懸浮狀態。當設備上部給入礦漿，并保持一定上升水流速度時，不同粒度和重量顆粒按其一定的干擾沉降速度運動，粒群按粒度或重量差分層，粗的或重的顆粒向下沉降，細的或輕的顆粒懸浮到上層，整個體系容積濃度由上到下愈來愈高。當連續地給入礦漿時，由于①該體系下部粗的或重的顆粒不斷增加，體積濃度增大；②顆粒群懸浮高度增加，體系下部壓強相應增加。此時插入體系下部的測壓模頭連續地測量出該部位的壓強，并反饋到控制系統與設定值比較，從而操縱設備底部的排礦閥門開度，不斷排出沉砂。而懸浮在體系上部的細的或輕的顆粒則不斷地從設備溢流口流出，達到分級的目的。
眾所周知，玻璃用硅質原料的生產工藝大致有以下幾種：石英巖或石英砂巖通過破碎、磨礦、分級、分選等加工工序而得；天然硅砂(河砂、湖砂、海砂)采用擦洗、分級、分選等方法而得；天然硅砂(沙漠砂等)采用擦洗、分級、浮選或其他選砂方法而得，但無論何種原料，采用哪種加工工藝，分級是必不可少的，水力分級又是應用極為廣泛的一種工藝。
（1）石英巖或石英砂巖類硅質原料加工工藝中水力分級機的應用。以中原某地石英選礦廠為例，該廠為某外資玻璃集團的硅質原料生產基地，生產浮法玻璃用石英砂，產品粒度要求見表1。
表1產品粒度要求該廠所用析料為石英砂巖，礦山開采送至選廠的原礦石塊粒度為400mm以下，生產加工工藝流程如圖2示。
流程中粗粒分級、細粒分級均采用水力分級方法，選用的是100mm水力分級機及1800mm受阻沉降機各兩臺。該廠年產石英砂20 t，自2000年底建成投產以來，生產狀況良好。成品砂的粒度級配滿足要求，且粒度組成穩定。
（2）天然硅砂(河相砂、湖相砂、海相砂)的生產工藝中水力分級機的應用。以西南某地硅砂公司選礦廠為例，該廠為某玻璃集團的硅質原料供應商，生產浮法玻璃用砂，先后上馬兩條玻璃用硅砂生產線，該廠所用原料為天然硅砂(湖相砂)，原料粒度組成見表2，產品粒度指標見表3。選礦廠生產工藝流程為：原砂——擦洗——粗粒分級——細粒分級——脫水均化——浮法玻璃。
該流程中粗粒分級、細粒分級同樣是選用水力分級機，選用q2100mm水力分級機及q1800mm受阻沉降機各兩臺，年產石英精砂15 ｔ，自1999年水力分級機替代振動篩后，生產狀況一直良好，產品質量穩定。
（3）天然硅砂(沙漠砂)生產工藝中水力分極機的應用。以東北某地硅砂選礦廠為例，該廠所屬地區天然硅砂資源豐富，但原砂質量偏低，需經重選、浮選兩次分選，產品化學成分才能達到浮法玻璃生產對硅質原料的要求，產品粒度控制同樣采用水力分級機，且該選礦廠是最早使用水力分級機替代振動篩進行產品粒度分級的，其工藝流程為：原砂一擦洗一粗粒分級一細粒分級一重選一浮選一脫水一成品。
水力分級機在硅砂選礦行業的多年應用實踐中，不斷地被改進、完善，水力分級機的自控系統水平、分級效率、噪音控制等方面均有一定程度的優化。
（1）控制系統的改進
國內最早水力分級機采用的是氣動控制系統，該系統通過空壓機、氣動模頭、壓力探測管、氣控儀表等裝置 排礦閥門的自動開關，但生產實踐表明：該系統占地面積大(需單獨配置空壓機房)、噪音污染嚴重、氣動模頭笨重且檢修復雜、輸氣管線很難嚴格保證不泄露，為克服此一系列的問題，電動控制系統應運而生，據統計，現在所有的水力分級機均 了電動控制，生產中的應用狀況良好，得到了硅砂生產企業的一致認可。
（2）紊流板的改進建議
水力分級機對上升水流的穩定性、均勻性均有嚴格的要求，因此，專門設計有穩壓水頁)箱及紊流板，紊流板上均勻分布諸多圓孔，孔徑一般為5～8mm。早先的水力分級機紊流板使用的是普通鋼板開通孔的方式，此種紊流板在設備開始使用階段分選 很好，但隨著石英砂對紊流板的磨損，部分孑Ｌ變大，有的在二 后會大到20mm以上。此時，分級 會因上升水分布不均而變差，甚至局部位置可能出現水涌或翻花，溢流面則不能保持平穩；同時，穩壓水箱里會因不斷漏砂而積累粗砂，當粗砂堆積較多時，也會影響分選 ，為此，可以將紊流板進行耐磨及防漏砂改進，現在行之有效的 是在紊流板的上升水孔上裝配特種橡膠噴嘴，該裝置設計為順向流通、逆向閉合結構形式，采用的材質為耐磨橡膠，通過生產實踐證明，可以有效地控制漏砂及上升水孔的磨損，從而保證了分級機的分級 持續良好。此技術已申報了國家專利。
（3）進料器、筒體等改進建議
機在其他一些細節上也可作出改進，如進料器，設計為旋流進料方式，同時配合分料裝置，使得給入的礦漿充分分散，均勻給入設備的紊流層，以提高分級 ，設備筒體的長徑比可加大，以拉長分選空間，使粗細顆粒充分分離，以利于粗粒下沉，細粒上浮，避免分選不充分，出現粗含細、細帶粗現象等。
水力分級機是一種高產、節能的粒度分選設備，它是利用物料在水中干擾沉降原理而 粗細粒分離的理想設備，特別是在玻璃用硅質原料的生產工藝中已得到了廣泛應用，并取得了良好的經濟效益和社會效益。水力分級技術在分級原理上是完全可行的，但水力分級機設備本身及控制系統尚存在諸多急需要改進的技術細節，如電動控制系統控制排料的穩定性、靈敏性、紊流板的耐磨，穩壓水箱的防漏砂，設備筒體的結構形式等。
