2.3.3 水力沉降分级机
水力沉降分级机一般分槽形分级机和圆锥形分级机两类。这类分级机的特点是向分级机内给入一定的上升水流，该水流方向与矿粒沉降方向相反。矿浆由上端溜槽给入，依次进入各分级室内，由于各分级室的断面积依次增大，而上升水流依次减小，因而在分级室内分出一系列由粗到细的几个粒级产品，可用于石英、长石、金红石等非金属矿的分级或脱泥。
2.3.3.1 槽形分级机
槽形分级机根据沉降条件不同分为自由沉降和干涉沉降两种。
（1）自由沉降槽形水力分级机 这类分级机俗称分级箱，早在20世纪50年代就已在我国各选锡厂得到广泛应用。其结构如图2-18所示，主要由倾斜的箱体、组砂条和底阀组成。其工作过程是：矿浆由箱体上部矩形溜槽一端给入，细粒物料从溜槽另一端溢出，粗粒物料则经组砂条沉入角锥形分级室，由底阀的排矿口排出。高压水从底阀进水口给入，形成分级作用的上升水流，排矿口直径可根据沉砂粒度大小制成不同的尺寸，排矿量可用手轮调节。
图2-18 水力分级箱结构示意图
1—箱体；2—组砂条；3—底阀
水力分级箱的优点是：构造简单、工作可靠、维修方便、无动力消耗。缺点是：分机效率较低。它适用于处理粒度较小和含泥量较多的物料，适宜的分级粒度为2～0.074mm，小于0.074mm的物料分级效果较差，适宜的给矿浓度为18％～25％。
国产的水力分级箱有5种规格，其主要区别仅在于宽度不同和组砂条数目不等。在使用时，一般把5种规格的分级箱从小到大串联成一组，中间用溜槽连接起来。
（2）干涉沉降槽形水力分级机 4室机械搅拌干涉沉降水力分级机结构示意图如图2-19所示，它主要由一个梯形槽、4个角锥形箱体及带有叶片的搅拌器、传动装置以及分级排矿装置组成。4个箱体从给矿端到溢流端逐个增大，呈阶梯形配置。各箱体底部的分级装置包括搅拌室、分级室和压力水室。在分级装置下部有接收分级产品的受料器。各室箱内的垂直空心轴下部装有叶片搅拌器。由涡轮传动空心轴使搅拌器以约1.5r/min的速度回转，以便防止产生漩涡和砂沉积。空心轴内有连杆穿过，连杆的下端固定有锥形阀，连杆的上端悬挂在涡轮上侧的凸轮机构上。当涡轮转动时，与其相连的凸轮机构带动连杆上下运动，以启闭锥形阀进行定期排矿，由此保证排出较浓的产品，降低水耗，防止堵塞。砂先集中在受料器中，然后经卸料口排出。通过调节卸料口的大小及气门可控制排矿量。
图2-19 4室机械搅拌干涉沉降水力分级机结构示意图
1—梯形槽；2—传动装置；3—角锥形箱体；4—搅拌室；5—分级室；6—压力水室；7—受料器；8—卸料口；9—锥形阀；10—连杆；11—叶片搅拌器；12—垂直空心轴；13—气门；14—涡轮；15—凸轮机构
其工作过程为：矿浆从左方溜槽首先给入最小的一个分级箱，受到最大速度上升水流的作用，分离出沉降速度最大的颗粒，其余矿浆流至下一箱，第二分级箱的上升水速小于第一分级箱，以便分离出沉降速度较小的颗粒，以此类推而分离出粒度递减的几个级别，溢流从右侧溜槽排出。
这种分级机通常有2～5个分级箱，给料粒度一般为2～3mm，最大超过6mm，溢流粒度为0.25～1mm。给矿浓度约为25％，溢流浓度为10％～15％，沉砂浓度可达50％。处理每吨原矿的耗水量为0.7～1.2m3，平均处理能力为10～25t/h。
这种分级机的特点是分级带内矿浆的固体浓度较高，矿粒在干涉沉降条件下进行分级，处理能力大、耗水量小、产品浓度大和机体容积较小。
2.3.3.2 圆锥形分级机
圆锥形分级机是倒立的圆锥体，主要用于脱泥（分离0.15mm以下的矿粒）。如图2-20所示为常用的脱泥斗结构和工作原理示意图。其外形为一个倒立的圆锥，在液面中心设有给矿圆筒，圆筒底部处于液面以下一定深度。矿浆沿切线方向给入中心圆筒，经缓冲后由底部流出。流出的矿浆呈放射状向周边溢流堰流去。在此过程中，沉降速度大于上升分速度的粗颗粒沉在槽内，并经底部沉砂口排出。细粒随表层矿浆进入溢流槽，作为溢流排出。给料粒度一般小于2mm，分级粒度在74μm以下。如图2-21所示为YF型圆锥水力分级机结构示意图。它由槽体和主轴两个部分组成。
图2-20 常用的脱泥斗结构和工作原理示意图
1—给矿口；2—环形溢流槽；3—锥体；4—高压水管
图2-21 YF型圆锥水力分级机结构示意图
1—主轴；2—叶轮；3—盖板
工作时，支承在梁上的电机，通过带轮使主轴1慢速转动。主轴的下端装有一个新式叶轮2，在叶轮转动时，其上下两面均由中心向外甩出矿浆，而内部形成负压，产生抽吸作用。叶轮上面抽吸给矿和上循环矿浆，下面只抽吸下循环矿浆。矿浆离开叶轮后进入盖板3，以防止矿浆在槽内做旋转运动。由于盖板片的定向作用，大部分矿浆转变为上升矿流。在上升过程中，细、轻矿粒上升，粗、重矿粒下沉。上升的细、轻矿粒进入溢流排出。下沉的粗、重矿粒进入槽上部，经过反复分级，使夹杂的细、轻矿粒被分到溢流中去。最后，粗、重矿粒进入槽底，从锥底排出。该类分级机的特点是结构简单、操作维护简单、能严格控制溢流细度，适用于金属矿物和非金属矿物的分级或脱泥，在石英矿等的脱泥和分级中得到了应用。