水砂分离器的研制与应用（邢天明,王文东,程建国,董红涛）

一、研究背景

在黄河下游利用水流含沙量大的特点，把水或人工拌制的泥浆引至沿堤洼地或人工围堤内，降低流速，沉沙落淤，加固堤防的工程措施称为放淤固堤。它利用了黄河多泥沙的特点，是一种“以河治河”的办法，但在施工过程中，围堤工程质量直接影响施工安全与进度，围堤因质量差决口造成机淤停产，延误工期，损害农田及较大经济损失，特别是淤区临近村庄、鱼塘，一旦围堤出现问题，后果严重。水砂分离器通过离心力的作用使水沙分离，能够很好的解决以上问题。

二、研发过程

2005年在原阳的机淤工程中，由于工期紧、任务重，成立了攻关小组，在保证质量和施工安全前提下加快工程进度，通过多种渠道收集分析有关资料，了解有关信息，参考了国内外水砂分离器的应用情况，结合水砂分离器在煤矿洗煤及造纸业上结构基础，

利用在重力及离心力的作用下，清除重于水的固体颗粒，水由进水管切向进入离心过滤器体内，旋转产生离心力，推动泥沙及密度较高的固体颗粒沿管壁流动，形成旋流，使沙子和石块进入集砂罐，净水则沿出水口流出。即完成水砂分离。根据此情况，我们以造纸的水砂分离器为原型，开始研究工作，因介质不同，我们和厂家通过改变水砂分离器的仓体大小、斜度等，经过不断试验、摸索，最终试验成功，水砂分离器分离出来的沙的含水量只有20%～30%，水砂分离器主要有以下几部分组成：

1、进浆口：通过100mm或150mm管道将泥浆输送到分离器内。

2、仓体：利用离心力，泥浆通过仓体实现水砂分离。

3、出水口：出水口在分离器的正顶上，水砂分离后，水通过排水口排放出去。

4、储砂罐：位于仓体正下方，水砂分离后，水通过排水口排放出去，而沙则储存到储砂罐中。

5、排砂口：设置在储砂罐正下方，储砂罐中的沙经过排砂口排放出去。

三、主要创新点

1、有效解决了从出浆口即可分离水沙的难题。利用在重力及离心力的作用下，清除重于水的固体颗粒，水由进水管切向进入离心过滤器体内，旋转产生离心力，推动泥沙及密度较高的固体颗粒沿管壁流动，形成旋流，使沙子和石块进入储砂罐，净水则沿出水口流出，即完成水砂分离。

2、增设了储砂罐，解决了在排沙口水量过大的问题。在水砂分离器的仓体正下方，增设了30cm X 30 cm储砂罐，使仓体的锥体角度和储沙罐容积形成一定比例，使砂体下沉的颗粒物和储沙罐里的砂起到连接作用，降低档了排沙口的水量。

3、提高了出沙率，缩短了沉浆时间，解决了围堤易脱坡的问题。水砂分离器分离出来的沙的含水量只有20%～30%，缩短了泵淤时砂体的自然沉降时间，解决了围堤常时间处于饱和状态下，易渗漏决口的问题。经实践应用证明，使用6PL泥浆泵通过水砂分离器时的出沙率为60m3/时～65m3/时，使用150SPW砂砾泵通过水砂分离器时的出沙率为100m3/时～110m3/时。

4、可为陆地造浆的施工用水提供水源，节约了资金。目前常用高压水枪在陆地造浆进行放淤固地，在远离河水时（500米左右），陆地造浆所用的施工用水需要打井来解决水源问题。水砂分离器通过离心力的作用使水沙分离，使砂石通过排沙口排除，所分离的水通过出水口流到清水池，可为陆地造浆的施工用水提供水源。

四、水砂分离器的应用

(一)水砂分离器在放淤固堤中的应用

2005年7月10日～2005年9月26日，在河南原阳黄河堤防加固工程十标，利用水砂分离器在淤区外围进行施工，尤其在渔塘且水不深的地方使用效果最为明显，降低了施工成本。

(二)水砂分离器在采砂中的应用

2006年10月10日至2006年11月25日在温县大玉兰控导工程砂场采砂中，我们应用了水砂分离器。以往在采沙过程中经常使用的方法是在河中抽出砂浆经自然淤积后再用机械装车，而采用水砂分离器后可直接将车辆停在出浆口处，含水量较少砂料直接装车运走，降低了装车费用，增加了效益。

(三)水砂分离器在施工取水中的应用

2007年5月在武陟机淤二标用高压水枪在陆地造浆进行放淤固地，在远离河水时（500米左右），通过使用水砂分离器，使砂石通过排沙口排出的沙用于打围堤，所分离的水通过出水口流到清水池，为陆地造浆的施工用水提供了水源，节约了打井费用。

五、效益和运用情况分析

水砂分离器具有体积小、架设维修方便、操作简单、安装方便、所需的配套电力设施容量小的优点，适用于现在黄、沁河的放淤固堤施工及砂场采砂中使用，最适应分离水中含的大量沙子及石块，在满足过滤要求的条件下，分离砂石的能力可达到90%～95%，具有广阔的推广应用价值。

1．应用情况及经济效益：2006年3月该水砂分离器研制成功后，先后在原阳堤防加固工程、武陟标化堤防工程中推广应用，取得了良好的应用效果。按照上年度施工中30万方计算，打围堤约占工程的三分之一，修筑围堤的单价为3元/m3；水砂分离器省去了修围堤的费用，可节约资金30万元。水砂分离器如果应用到沙厂中，按30万方计算，按照目前装载机装沙的单价是：1.5元/m3，可节省装载机装车费用15万元。适用于现在黄、沁河的放淤固堤施工及砂场采砂中使用，具有广阔的推广应用价值。

稿件来源：黄河报·黄河网