[0001] 本发明涉及洗砂设备领域，特别是指一种细砂沉降分离机。

[0002] 自然界中的天然砂(即河砂和海砂)通常含有较多的杂质，机制砂也含有泥，石粉等杂质，使用时需要将这些杂质分离清除，由于这些杂质一般都溶于水，所以通常采用砂加水用机械淘洗的方法，使有害物质溶于水中，再经砂水分离，由水将有害物质带走，实现净化的目的。

[0003] 目前的海砂、河砂、机制砂净化工艺一般是：用砂筛分机筛分去除粗颗粒和较大的泥块，然后用洗砂机进行淘洗，目前通用的洗砂机主要有：链斗式洗砂机，轮斗式洗砂机，螺旋式洗砂机等等，并采用砂水输送设备将各道工序连接，这些设备按不同的数量和不同的方式组合形成流水式生产线。在淘洗净化的过程中，砂水进入洗砂机后，洗砂机的运转搅动淘洗，使得有害物质溶于水中，经砂水分离，砂取出进入下一道，溶于水中的有害物质随水一同排放。

[0004] 在实际的生产运行过程中，砂水在洗砂机中激烈搅动，水会激烈振荡，粒级比较小的细砂会悬浮在水中，不和粗砂一起快速沉降，会随废水一同排放，特别是在含泥量较高的砂清洗时，废水中的泥含量特别大，废水粘稠程度大，会造成大量的细砂和部分中砂也会随废水一同排放。一般情况下，细砂随废水排放流失约占总砂量的5％～30％。

[0005] 现有的技术回收这部分细砂，通用的做法是在净化生产线的工厂中设置一个统一的足够大的废水收集池，将生产线的每一道排放的废水统一收集，然后在废水池中安装泥砂泵，泥砂泵将含细砂和泥的废水抽送到专用的旋流器中，经旋流器脱水后送入脱水筛。经脱水后的细砂送到生产线成品砂的出口处，和成品砂混合进入堆场或直接输送到堆场和成品砂混合。上述的这种细砂沉降分离机装置占地空间大，设备多，投资大，都是在一条生产线上只建立一套如上所述的细砂回收装置。这种方法虽然回收了细砂，但是上述的细砂回收方法及装置存在着如下问题：

[0006] 1、经脱水后的细砂一般送至净化工艺的最后一道成品砂出口进行混合，造成回收的细砂和成品砂混合难以均匀，如果要均匀需要增加更多的混合设备及工艺，造成浪费和成本增加。

[0007] 2、砂清洗需要多道反复清洗才能保证质量，而现有的这种工艺方法是将多道工艺的细沙一同回收，废水收集池的细砂是由各道清洗的废水收集的混合砂，这些细砂有的经一道，有的经二道或多道清洗，细砂表面含有的有害物质洁净度不同，质量不同，洁净度不同的砂粒混在一起脱水后和成品砂混合，这部分细砂相当一部分品质得不到保证。特别是在海砂的清洗工艺中，一般要经多道的洗砂机淘洗，每一道的砂的洁净度相差较大，采用集中废水回收细砂的工艺，成品砂中含有未清洗干净的细砂，实际上这种产品不能达到合格的质量要求，给工程安全耐久留下隐患。

[0008] 3、因为废水收集池中沉降后的是细砂和泥的混合物，砂泵抽吸时把泥和细砂一起抽至细砂回收机，无法将泥和砂分离，所以这种细砂回收工艺得到的细砂含泥量比较高。

[0009] 4、需要建设废水收集池，增设泥砂泵、管道，旋流器，脱水筛等设备设施，投资大，运行费用高，造成投资增加和运营成本增加。

[0050] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

[0051] 观察和研究发现，砂的密度大约为2.6吨/立方米，水的密度为1吨/立方米，密度相差大，根据人们所熟知的原理，在砂水溶液中，砂粒的密度大，易于沉降，所以砂粒和水是容易分离的。造成细砂流失的原因是由于洗砂过程中，洗砂机中的砂水激烈振荡，细砂由于质量小，在激烈振荡的环境中沉降速度慢，不能有效沉降而和废水对外排放，特别是当用水量大并且含泥量高(含泥量高，水的粘度大)时，这种现象更为显著。进一步观察发现，当含细砂的废水流动速度降低到一定程度时，砂粒由于密度大，会快速下降，不会和废水流动。

[0052] 根据上述原理和洗砂的实际工艺，砂水比，废水排放量，废水中的泥含量，废水的粘度，细砂中各种粒级的比例等，本发明实施例提供一种细砂沉降分离机200，能够在海砂、河砂和机制砂的净化过程中，对随洗砂机的废水排放的细砂进行回收。如图1‑16所示，包括沉降分离箱体201，沉降分离箱体201为底端和四周封闭、顶部敞开的壳体结构。其上部形状可以为正方形、长方形、圆形或其他形状的箱体，下部可以为由斜板构成的锥形结构。沉降分离箱体201上设置有废水入口202和废水出口203，细砂沉降分离机200的废水入口202用于与洗砂机的废水排放口连接。按照废水在沉降分离箱体201内的流向，废水入口202设置在沉降分离箱体201的前端，废水出口203设置在沉降分离箱体201的后端，且一般性的，废水出口203的高度低于废水入口202。

[0053] 沉降分离箱体201下部为细砂沉降收集区204，细砂沉降收集区204连通有输送管道206，输送管道206上设置有砂泵207。

[0054] 洗砂机在连续洗砂时，洗砂后的废水从废水排放口排放，这种排放的废水中含有较大量的细砂。为实现这部分细砂的回收，本发明为洗砂机设置细砂沉降分离机200。洗砂机排放的含细砂废水通过细砂沉降分离机200的废水入口202进入沉降分离箱体201内。

[0055] 当含细砂废水从废水入口202进入沉降分离箱体201后，速度降低，砂水向废水出口203缓慢流动，砂粒的速度减慢，沉降速度加速，细砂向底部沉积，实现细砂的沉降分离，废水继续向废水出口203移动，最后不含细砂的废水从废水出口203对外排放。沉降的细砂下落至沉降分离箱体201下部的细砂沉降收集区204内，在砂泵的作用下，将细砂抽出，并通过输送管道206输送进入洗砂机的进料侧或指定的位置。

[0056] 砂在净化时，可以多道洗砂机按照顺序依次设置，前后两道洗砂机直接连接或通过进料通道连接。前一道洗砂机的出料侧与后一道洗砂机的进料侧连接，前一道洗砂机清洗后的砂进入后一道洗砂机，每道具有废水排放的洗砂机均可以配备有至少一个细砂沉降分离机。细砂沉降分离机的细砂出口与细砂沉降分离机连接的洗砂机(即本道洗砂机)或下一道洗砂机的进料侧连接，回收的细砂进入本道洗砂机再次清洗，或进入下一道洗砂机，或输送到指定的位置。

[0057] 通过大量的调研发现，现有洗砂机排放的废水含有大量的细砂，一般为5％～30％，为了回收细砂，专业人员通常在生产线中专门设置一个大的统一收集池，各道的含细砂的废水排入收集池中，废水收集池设置有大功率的泥砂泵将泥砂抽入旋流器，经旋流器进行砂水分离，分离后得到含水量较少的细砂及泥送入脱水筛，经脱水后送到成品堆场混合。这种方法投资大，运行费用高。

[0058] 本发明提出了砂净化的细砂沉降分离机，为洗砂机设置细砂沉降分离机，将废水引入细砂沉降分离机中后，砂水流动速度迅速减慢，使得含细砂的废水动能迅速降低，细砂的密度大，快速下沉，水的密度小，继续向出口流动，从而对随洗砂机的废水一同排放的细砂进行沉降回收，回收后的细砂返回洗砂机，不含细砂的废水对外排放。本发明采用的是细砂自然沉降达到与水分离的自然沉降法，取代原有的细砂和废水分离靠机械旋流砂水分离和脱水筛强脱水的机械脱水法，这种自然沉降的方式可实现减少大量的动力消耗。

[0059] 本发明的细砂沉降分离机结构简单，体积小，装机容量小，投资少，安装方便，运行费用低。因此该细砂沉降分离机可以实现在各洗砂设备的废水排放口设置细砂沉降分离机，将废水引入细砂沉降分离机的箱体中，让细砂快速沉降，不含细砂的废水对外排放，沉积的细砂通过细砂泵送入本道工序和其它中粗细砂混合送入下一道。因此可以对原有洗砂厂的废水处理进行改造提升，解决了砂净化过程各道工序排放的废水中含有大量细砂的问题，有效地防止细砂随废水排放流失。

[0060] 本发明也改变了现有技术须将各道含细砂的废水统一收集，进行砂水分离，细砂送到最后一道和成品砂混合的细砂回收方法，不必设置专门的细砂集中回收系统，各道工序的细砂都在本道工序中和本道的粗砂一同进入下一道，粗细砂混合均匀性好，也避免了现有的细砂集中回收带回的有害物质和泥，既保证了质量又减少设备投入，减少投资，降低运行成本。

[0061] 采用本发明的细砂沉降分离机，与现有集中的细砂回收方案相比，所有的砂粒都得到同样的清洗，能保证所有的砂粒洁净度相同，保证所有的砂粒的质量相同，同时具有投资少，运行费用低，简单便捷故障少。这是采用统一集中收集回收细砂所做不到的，特别有重要的现实意义和价值。

[0062] 本发明不限制输送管道和砂泵的设置方式，例如，沉降分离箱体201为底端和四周封闭、顶部敞口的壳体结构，输送管道206的入口从该壳体结构顶部的敞口直接向下伸入细砂沉降收集区204内，砂泵207设置在输送管道206的入口上，如图4、8所示。

[0063] 又例如，细砂沉降收集区204底部的沉降分离箱体201上设置有细砂出口205，细砂出口205可以在沉降分离箱体201的最底端，细砂出口205与输送管道206的入口连接。

[0064] 对于输送管道206的出口，其可以与细砂沉降分离机连接的洗砂机(即本道洗砂机)或下一道洗砂机的进料侧连接，回收的细砂进入本道洗砂机再次清洗，或进入下一道洗砂机，输送管道206的出口也可以连接到指定的位置。

[0065] 在一些示例中，沉降分离箱体201可以是一整个箱体，内部无其他分隔结构。在另一些示例中，为增强细砂沉降效果，使砂水分离更彻底，沉降分离箱体201内设置有增长废水从废水入口202到废水出口203的流通通道的隔板208和/或减少废水流动动能的阻拦装置209。

[0066] 具体的，隔板208的数量为多个，多个隔板208以及沉降分离箱体201形成从废水入口到废水出口的流通通道210，该流通通道210具有曲折、蜿蜒、盘旋等等结构，引导废水有序流动，增大废水从废水入口202到废水出口203的流通通道的长度。流通通道210能够增长废水在沉降分离箱体201中的停留时间，有益于细砂的沉降分离，有效地提升细砂沉降分离效果。流通通道210位于细砂沉降收集区204上方，并且流通通道210底部与细砂沉降收集区204连通，保证沉降的细砂下落进细砂沉降收集区204内。

[0067] 阻拦装置209可以为格栅或网片等结构，或可活动，或固定的各种不同形状的阻能物，当不包括隔板208时，格栅或网片可以直接设置在沉降分离箱体201内，当包括隔板208时，格栅或网片可以设置在流通通道210内。阻拦装置209能够增加废水流动时细砂被撞击阻扰，当运动的砂粒遇到阻拦装置209时，动能骤减，更有效地降低砂粒动能，增快砂粒的下沉，达到加速沉降分离的效果。

[0068] 阻拦装置209可以包括安装槽板212，安装槽板212位于沉降分离箱体201上方，安装槽板212上安装有多个向下延伸的水流阻能棒213，水流阻能棒213向下插在沉降分离箱体201或流通通道210内，如图14所示。

[0069] 为方便安装水流阻能棒213，安装槽板212上开设有多个安装孔214，安装孔214例如可以有多排，每排有多个。水流阻能棒213下部垂直向下穿过安装孔214后插入沉降分离箱体201或流通通道210内，水流阻能棒213顶端设置有限制水流阻能棒213向下掉出安装孔214的限位部215，限位部215可以是与水流阻能棒213垂直的(即水平)一段短棒。水流阻能棒213与安装槽板212通过安装孔214可拆卸的连接，可以根据需要，设置合适数量的水流阻能棒213。

[0070] 含细砂的废水进入沉降分离箱体201后，经阻拦装置209的阻扰，动能降低，速度减慢。由于砂粒的密度一般为2.6吨/立方米，水的密度为1吨/立方米，因此在足够低流速的情况下，细砂粒会快速沉降到底部，同时由于随废水从进口到出口移动过程在隔板的碰撞及其它阻扰物的阻扰作用下，也有利于砂粒的沉降，最后不含砂粒的废水流入排放口对外排放，砂粒和部分泥沉降在底部，由砂泵输送到本道洗砂机，和本道其它砂一同送到下一级清洗工序，实现了排放的废水不含细砂，细砂和本道中的其它中粗细砂一同送入下一级工序中，达到细砂和废水分离的目的。

[0071] 在一个示例中，流通通道210从废水入口202到废水出口203在水平方向上蜿蜒延伸。具体的，如图1‑4所示，多个隔板208的高度相同，并且多个隔板208在沉降分离箱体201相对的两个侧壁的方向(前后方向或左右方向)上交替错来设置，形成水平方向的类似S型的回流型流通通道210，即在水平方向上蜿蜒延伸，废水入口202和废水出口203分别位于流通通道210的两端，废水从废水入口202沿该流通通道210向废水出口203流动，阻拦装置209设置在流通通道210内。

[0072] 在另一个示例中，流通通道210从废水入口202到废水出口203在水平方向上螺旋延伸。具体的，如图5‑8所示，隔板208成螺旋形，形成从中心向外的螺旋形流通通道210。废水入口202位于螺旋形流通通道210最中心，废水从上方加入，废水出口203位于螺旋形流通通道210最外周，废水的流动方式是从箱体的中心进入通过螺旋通道到外侧，阻拦装置209设置在流通通道210内。或者，废水入口202和废水出口203可以对调，废水的流动方式是从箱体的边侧进入通过螺旋通道到中心区域，由中心区域通道导管对外排放。

[0073] 在再一个示例中，流通通道210从废水入口202到废水出口203在垂直方向上蜿蜒延伸。具体的，如图9‑13所示，多个隔板208的高度不同，多个隔板208在沉降分离箱体201的高度方向上交替错设置，隔板208的上部分别为高出液面或低于液面，当第一隔板高出液面时，废水从进口流入，再由第一隔板的下部流入第一隔板之后的区域，第二隔板上部低于液面，废水由第二隔板的上部进入第二隔板之后的区域，再由第三隔板的下部进入第三隔板之后的区域，以此类推，形成垂直方向的类似S型的回流型流通通道，即在垂直方向上蜿蜒延伸，直到最后区域，最后区域箱体边侧设置废水出口203，排放废水。

[0074] 本发明中，隔板可以为封闭隔板，也可以是不完全封闭隔板，例如格栅，网片或其它不全封闭的板，其设置高低不限，可以任意设置。

[0075] 沉降分离箱体201底端还可以设置有底端清理口211，方便清理维修。

[0076] 为使本细砂沉降分离机在洗砂系统中的连接更为直观清晰，提供两个示范例。

[0077] 示例一：细砂沉降分离机200与用螺旋洗砂机100组成的洗砂系统的一种连接方式。细砂沉降分离机200的废水入口202与螺旋洗砂机100的废水排放口连接，细砂沉降分离机200的输送管道206的出口与螺旋洗砂机100的出口段在合适位置连接，细砂和本道螺旋洗砂机的其它砂混合进入下一道螺旋洗砂机，如图15所示。

[0078] 示例二：细砂沉降分离机200与轮斗式洗砂机300的洗砂系统连接方式。细砂沉降分离机200的废水入口202与轮斗式洗砂机300的废水排水口连接，细砂沉降分离机200的输送管道206的出口与轮斗式洗砂机的出料口(或本机的进料口)连接，细砂进入下一道或进入本道轮斗式洗砂机再次清洗。如图16所示，细砂进入本道轮斗式洗砂机再一次清洗，虽然会增加本道轮斗式洗砂机废水的细砂排放量，但实际会有一部分细砂和本道轮斗式洗砂机的其它细砂进入下一道轮斗式洗砂机，在实际的淘洗过程中，细砂并非全部随废水排放，而是有一部分随废水排放，一部分和中粗砂一起进入下一道轮斗式洗砂机。

[0079] 根据上述的原理，细砂沉降分离机和各种不同洗砂机连接方式可以采用不同的形式，技术员可根据需要进行调整，所有的不同调整仍应属于本发明的保护范围。

[0080] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。