1.1水力分级原理
矿物分级是要根据颗粒在介质中沉降速度不同，而将宽级别群分成两个或多个粒度相近的窄级别的过程。水力分级是利用颗粒在设备中向下沉降，而水逆着矿物颗粒沉降方向向上动，使矿物颗粒依照干扰沉降速度之差，或向上运动，或向下沉降。
1.2水力分级机结构及工作原理。
该设备主要由筒体、溢流槽、给矿器、紊流板及稳压水箱组成，装有测压模头和可自控操作的底阀，并配有电动自控系统(见图1)

工作原理：当设备上部给入矿浆，并保持一定上升水流速度时不同粒度和重量颗粒按其一定的干扰沉降速度运动，粒群按粒度或重量差分层，粗的或重的颗粒向下沉降，细的或轻的颗粒悬浮到上层，整个体系容积浓度由上到下愈来愈高。当连续地给入矿浆时，由于①该体系下部粗的或重的颗粒不断增加，体积浓度增大；②颗粒群悬浮高度增加，体系下部压强相应增加。此时插入体系下部的测压模头连续地测量出该部位的压强，并反馈到控制系统与设定值比较，从而操纵设备底部的排矿阀门开度，不断排出沉砂。而悬浮在体系上部的细的或轻的颗粒则不断地从设备溢流口流出，达到分级的目的。
1.3水力分级机技术创新
（1）控制系统的改进
原有的气动控制系统占地面积大(需单独配置空压机房)、噪音污染严重、气动模头笨重且检修複杂、输气管线很难严格保证不泄露，为克服此一系列的问题，改进为电动控制系统，该控制系统得到企业一致认可。
(2)紊流板的改进建议。
水力分级机对上升水流的稳定性、均匀性均有严格的要求，因此专门设计有稳压水箱，及紊流板，紊流板上均匀分布诸多圆孔，孔径一般为5～8mm。在紊流板的上升水孔上装配特种橡胶喷嘴，该装置设计为顺向流通、逆向闭合结构形式，採用的材质为耐磨橡胶，通过生产实践证明，可以有效地控制漏砂及上升水孔的磨损，从而保证了分级机的分级效果持续良好。
（3） 进料器、筒体改造。
进料器，设计为旋流进料方式，同时配合分料装置，使得给入的矿浆充分分散，均匀给入设备的紊流层，以提高分级效果，设备筒体的长径比可加大，以拉长分选空间，使粗细颗粒充分分离，以利于粗粒下沉，细粒上浮，避免分选不充分，出现粗含细、细带粗现象等。

2.1旋风分级概述
利用颗粒在气流产生的自由涡或準自由涡离心力场中所受到的离心力与空气曳力作用，离心沉降分离。其构造比较简单，适于比较细的颗粒分级(5—50 ttm)，不适于高浓度、精密分级。旋风分离器具有无运动部件、工作稳定可靠、造价低、维修方便等优点，在粉体工业领域套用广泛。因此开发高性能的旋风式分级机具有重要意义。

2.2典型分级机及工作原理
日本NPK公司研製的DS型无动件分级机是一种无转子的半自由涡式分级机(见图1) 。含有微细颗粒的两相流在负压的作用下旋转进入分级机，经上部筒体壁旋转分离后，部分空气和微粉通过
插入管离开分级机；剩余部分需要进一步分级的物料通过中心锥体进入分级区，经离心力的作用被分成粗粉和细粉。“二次气”经叶片圆周(角度可调)进入分级室，使颗粒充分分散，提高分级效率。粗粉经环形通道进入卸料仓，细粉从中心锥体下部排出。

2.3.1 增加内构建
（1）增加分散装置: 在筒体人口处安装一类似于文丘里管的缩放管，当流体通道面积在收缩段(或扩大段)突然变窄(或变宽)时，流率增大(或减小)，使颗粒浓度增大(或减小)，增加颗粒相互碰撞的机会，促使颗粒加剧分散或团聚颗粒分解，使进入分散室中的团聚颗粒几乎不存在。
（2）增加筛分装置：在锥体内设有同轴带筛孔的内锥壳，内外锥壳间形成环室，从环室上部的环缝进“二次气”以清洗粗颗粒中的细颗粒及孔壁上的细颗粒。环室底部排出细颗粒，内锥底部排出粗颗粒。
（3）增加粒径调节装置：在上部排气管口设上下可调的双锥体(或磨轮)，调节排气管与双锥体(或磨轮)间的缝隙，从而调节排气量，以获得可调的分级点。
（4） 增加导流装置：在排气管外部设倒锥形的导流件以减弱其周围的气流湍流，从而提高分级机的效率。

2.3.2各类分级机的组合
（1）射流分级机和旋风式分级机的结合：利用了Coanda效应和离心力场的筛分理论，汤义武设计了新型旋流分级机，上部设康达(Coanda)圆块，下部设旋风分离器。含有粉体颗粒的高速气流进入分级机后，受弧形器壁引导和限制，发生偏转，沿壁面运动，产生附壁现象；粗粉远离康达(Coanda)圆，从其出口排出。底部中粉出口向上通二次风对粗颗粒进行“清洗”，以除去粗颗粒中的细颗粒；顶部排出细颗粒气流。将射流式分级机与旋风分离器组合成一体，可生产三种粒径範围的产品。
（2）涡轮式分级机和旋风式分级机的结合。

2.3.3分级系统创新
蔡安江等设计了一种超细粉碎旋风分级系统，其工作原理是：物料依次经振动提升机、振动给料机和振动磨机，粉磨至一定颗粒细度；先经重力沉降室预分级(分离粗大颗粒)，再经同级并联、三级串联旋风分离器进一步分级；最后由袋式收集器捕获。该系统能对物料进行高效率、高精度分级，满足了超细粉加工生产的要求。