1.本发明属于海砂处理领域，更具体地说，特别涉及一种海砂碎贝壳分离装置以及使用方法。
背景技术：2.现有海砂淡化设备除贝壳的方法是在进料除氯离子前设置第一道工序，通常使用滚筒筛过滤大贝壳和杂质，对于与砂等径的即粒径小于4.75mm的碎贝壳，没有采取任何措施，只能随砂一起脱氯离子并混杂使用。所以现有淡化砂设备仅能脱氯离子、脱泥和除大于0.75mm的贝壳和其他杂质。淡化海砂质量很大程度上取决于原砂品质，对原砂来料要求苛刻。
3.基于上述描述本发明人发现，现有的一种海砂碎贝壳分离装置主要存在以下不足，比如：
4.贝壳的表观密度(比重)为2.77kg/m3，砂的表观密度(比重)为2.62kg/m3，二者比重非常接近，采用离心、振荡、浮选等常规选矿方法和泥沙旋流分离方法，分离效果差，若淡化海砂中碎贝壳的含量难以降低，若于混凝土中，容易令混凝土生成裂缝，导致影响混凝土的耐久性。
技术实现要素：5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种海砂碎贝壳分离装置，以解决现有的问题。
6.针对现有技术的不足，本发明一种海砂碎贝壳分离装置以及使用方法的目的与功效，由以下具体技术手段所达成：一种海砂碎贝壳分离装置，包括：
7.预混合组件，与外部供料器相接；
8.干涉分离组件，所述干涉分离组件包括上发生器、下发生器，下发生器侧面设有接入外部水源的第一输入管；
9.干涉反应机构，连接上发生器与下发生器，所述干涉反应机构包括上模件、下模件，所述上模件与下模件之间设有干涉腔，所述上模件与下模件侧面设有接入口，所述接入口与预混合组件相连接。
10.作为优选,所述干涉腔中滑动安装有u槽板，所述u槽板开口端朝向干涉腔内部，且所述u槽板外侧面与干涉腔内侧面贴合。
11.作为优选,所述下发生器内部设有导流管，所述导流管下方输入口高度低于第一输出管的输入口高度所述下发生器下方设有锥形筒，所述锥形筒下方设有间歇性启闭的排料阀。
12.作为优选,所述预混合组件包括输入模件、输出模件以及用于连接所述输入模件与输出模件的混合管，所述输入模件内部具有圆柱槽，所述圆柱槽圆心出外接有用于输入砂壳的第二输入管，所述圆柱槽环面外接有用于输入水流的第三输入管。
13.作为优选，所述上发生器内部设有存置腔，所述存置腔中间垂直设置有上涌管，所述上涌管下方与干涉反应机构相连接，所述上发生器上方嵌装有节流杆，所述节流杆插入上涌管内部，且所述节流杆与上涌管之间具有流通环道。
14.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
15.本发明采用干涉分离的方式对海砂与贝壳进行分离，通过下发生器导入第一分离要素带压水流，通过预混合组件对海砂与水按照一定比例进行混合，并导入第二分离要素带压砂水混合液，两个要素进入干涉分离模块中，产生干涉冲击，带压水流流速较高能够冲散带压砂水混合液，并在同等冲击力下，通过砂水混合液中具有不同受力面的贝壳与海砂，能够令贝壳受力上升，海砂逐渐沉降，下发生器能够对海砂进行收集，上发生器能够对带贝壳的水流进行收集，进而实现高质量分离，能够最大化降低淡化海砂中碎贝壳的含量，进而在用于混凝土中，能够有效避免混凝土生成裂缝，提高混凝土的耐久性。
附图说明
16.图1为本发明一种海砂碎贝壳分离装置的结构示意图。
17.图2为干涉反应机构的爆炸示意图。
18.图3为干涉反应机构俯视内部结构示意图。
19.图4为壳水分离组件组合示意图。
20.图5为壳水分离组件结构示意图。
21.图6为下发生器侧视图。
22.图7为下发生器剖面示意图。
23.图8为上发生器侧视图。
24.图9为上发生器剖面示意图。
25.图10为预混合组件结构示意图。
26.图11为输入模件侧面内部结构示意图。
27.图12为一种海砂碎贝壳分离装置的模块图。
28.图13为一种海砂碎贝壳分离方法的步骤图。
29.图中：
30.上发生器-1、第一输出管-11、上涌管-12、节流杆-13；
31.下发生器-2、第一输入管-21、导流管-22、锥形筒-23、排料阀-24；
32.干涉反应机构-3、上模件-31、下模件-32、接入口-33、u槽板-34；
33.壳水分离组件-4、分离锥筒-41、连接管-42；
34.输入模件-51、输出模件-52、混合管-53、第二输入管-54、第三输入管-55。
具体实施方式
35.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
36.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗
示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.实施例
39.如附图1至附图13所示：
40.本发明提供一种海砂碎贝壳分离装置，包括：干涉分离组件，所述干涉分离组件包括上发生器1、下发生器2，所述上发生器1侧面设有第一输出管11，下发生器2侧面设有第一输入管21；预混合组件，用于形成砂水混合液；干涉反应机构3，连接上发生器1与下发生器2，所述干涉反应机构3包括上模件31、下模件32，所述上模件31与下模件32之间设有干涉腔，所述上模件31与下模件32侧面设有接入口33，所述接入口33用于连接预混合组件输入砂水混合液；泵站6，所述泵站6经过所述输入管将加压水流通过所述下发生器2输入所述干涉腔，所述泵站6与预混合组件相连接，所述泵站6将所述砂水混合液加压输入所述干涉腔；所述砂水混合液与所述加压水流在所述干涉腔中形成砂、壳干涉分离。
41.现有的海砂贝壳分离方式大多采用离心、振荡、浮选和泥沙旋流分离式等常规方法，采用此类分离方式对海砂贝壳进行分离，贝壳在海砂中的含量难进一步降低，使精品砂的产量难以得到提升，故设置上发生器1与下发生器2进行辅助砂壳分离，在上发生器1与下发生器2中间设置干涉反应机构3，在干涉反应机构3内部进行砂水混合液与水流的干涉冲击，通过砂壳所受的不同阻力将其进行高效分离。
42.具体的，下发生器2通过第一输入管21与泵站6中的第一泵机61连接，令水流以3.5-8.2米/秒的流速进入下发生器2中，在下发生器2内部设有导流管22，所述导流管22下方输入口高度低于第一输出管11的输入口高度所述下发生器2下方设有锥形筒23，水流充满锥形筒23以及下发生器2时，通过导流管22向设置在下发生器2上方的干涉反应机构3逆向引流；
43.需要强调的是，第一输入管21设置位置与下发生器2的内圆面相切，从而使通过第一输入管21进入下发生器2的水流能以倾斜冲击在下发生器2的内环面，令下发生器2中的水流形成漩涡状态。进一步的，所述锥形筒23下方设有间歇性启闭的排料阀24，当通过导流管22下沉的海砂，进入下发生器2中的漩涡流态能够加快沉降的速度，并且可以稳定的将海砂沉降在锥形筒23的下方，进而随着排料阀24的开启，排出海砂获得海砂。其中，水流进入下发生器2的速度相当于水流通过导流管22的速度，在本实施例中，由于筛选的海砂为精品海砂，水流流速优选区间为7.8-8米/秒，在其他实施例中，可根据发生器的容量以及所需要海砂的具体品质对水流流速进行相对应的调节，当水流流速较低时，海砂品质相对降低，当水流流速较高时，海砂的品质相对较高。在本实施例中，所述排料阀采用电磁阀，通过导线(图中未示出)由外部系统(图中未示出)控制。
44.将砂水混合液通过预混合组件，并在泵站6中的第二泵机62的加压下，输入干涉反应机构3中；
45.具体的，所述预混合组件包括输入模件51、输出模件52以及用于连接所述输入模件51与输出模件52的混合管53，所述输入模件51内部具有圆柱槽，所述圆柱槽圆心出外接有用于输入砂壳的第二输入管54，所述圆柱槽环面外接有用于输入水流的第三输入管55；第二输入管54输入的砂壳与第三输入管55输入的水流其流速区间均为0.75-1.6米/秒，在混合形成砂水混合液后进入干涉反应机构3的流速区间为1.5-3.2米/秒。
46.在本实施例中，等比例混合砂壳与水，其流速为均等，第二输入管54输入的砂壳与第三输入管55输入的水流其流速区间均为1.45-1.55米/秒，在其他实施例中，可通过调节砂壳与水流输入的流速进行比例的改变；并且，为配合导流管22输入的水流能够充分将砂水混合液冲散，并能够精确打击到其中的贝壳物，在本实施例中，砂水混合液进入干涉反应机构3的流速区间优选为2.9-3.1米/秒。在其他实施例中，可根据砂水混合液流速与导流管22中水的流速的具体流速比进行调整，其调整比例为1:2.5。
47.其中，通过所述第二输入管54输入的砂壳直线流入混合管53中，而水流输入口与输入模件51内环面边缘相切，水流顺着内环面旋转，形成旋涡流，能将处于涡流中部的砂壳迅速混合，进而形成砂水混合液。
48.所述砂水混合液通过预混合组件从侧面输入干涉反应机构3，水流通过下发生器2内部的导流管22从下方输入干涉反应机构3，所述砂水混合液与水流以30
°‑
60
°
的夹角相互冲击，形成干涉反应；
49.具体的，水流与砂水混合液干涉混合时，由于水流的冲击力大于砂水混合液的冲击力，砂水混合液被打散的同时，混合液中的海砂与贝壳同时受到冲击，由于类球状的海砂的冲击面较小，而片状的贝壳冲击面较大，通过二者冲击面大小的不同，片状的贝壳所受的阻力大于类球状的海砂，进而令类球状海砂能够逐渐下降，通过导流管22进入下发生器2中，并积累在锥形筒23中；令片状贝壳能够在冲击力作用下逐渐上升，通过上发生器1下方与干涉反应机构3的连接口进入上发生器1中。
50.其中，所述干涉腔中滑动安装有u槽板34，所述u槽板34开口端朝向干涉腔内部，且所述u槽板34外侧面与干涉腔内侧面贴合，所述u槽板34远离u槽一侧设有推杆35，推杆35外接有通过外部系统(图中未示出)控制的伺服马达(图中未示出)，控制u槽板34在干涉腔中的滑动，u槽板34在滑动的过程中，会对导流管22以及上发生器1下方与干涉反应机构3的连接口产生干涉，进而在无其他变量情况下，通过u槽板34的滑动调节导流管22的喷射水流的流速和压力。
51.在本实施例中，所述上模件31与下模件32形成的干涉腔为长方体内腔，左侧进料口为下方向上倾斜30
°
，与导流管22形成60
°
夹角，在其他实施例中也可通过上方向下倾斜，与导流管22形成夹角，需确保其夹角区间在30
°‑
60
°
之间，并且可对上模件31与下模件32形成的干涉腔进行调整，可设置为圆弧形等其他形状，需确保在导流管22接入干涉腔端口进行倒角，以便于海砂进入导流管22。
52.作为进一步改进的，在不破坏环境的前提下，将高聚物或高黏稠的液体以及其它非牛顿流体作为添加剂添加至循环水以提高水溶液和水混合液的黏度，可显著提高分离精度和分离效果。常见的聚合物有：聚乙烯氧化物、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、尼龙6、pvs、赛璐珞、涤纶、橡胶溶液、各种工程塑料、化纤的熔体等。非牛顿流体有高分子溶液、熔体、膏体、凝胶、交联体系、悬浮体系等复杂性质的流体。
53.带壳的水流在上发生器1下方与干涉反应机构3的连接口通过上涌管12进入上发生器1中，通过设置在上发生器1侧面的第一输出管11输送至壳水分离机构；
54.具体的，所述上发生器1内部设有存置腔，所述存置腔中间垂直设置有上涌管12，所述上涌管12下方与干涉反应机构3相连接，所述上发生器1上方嵌装有节流杆13，所述节流杆13插入上涌管12内部，且所述节流杆13与上涌管12之间具有流通环道；带壳的水流在进入存置腔的流速以及流量受到节流杆13的控制，砂壳分离的精度与所述节流杆13的插入上涌管12的深度呈正比。
55.其中，所述节流杆13属于易损件，主要作用保证分离效果始终处在优良状态下，通常工作300-500小时即需要更换。
56.带壳水流进入壳水分离组件后，利用水流的冲击力，将贝壳向下沉淀，将水流通过上方排出，通过多次旋流沉淀分离，令水和贝壳最大程度实现分离；
57.具体的，所述上发生器1侧面的第一输出管11另一端设置有壳水分离机构，所述壳水分离组件4包括两个高低错位设置的分离锥筒41，两个所述分离锥筒41之间设有连接管42；带壳水流从分离锥筒41的侧面输入，带壳水流从侧壁切线方向进入，通过锥形壁形成轴向分力和径向分力，径向分力与离心力对应，轴向分力促使较重的贝壳下降至锥形底部，而较轻的水则向上往轴心处排出，贝壳在分离锥筒41中下沉，通过设置在分离锥筒41下方的间歇启闭阀门43排出，满溢水流从分离锥筒41上方进入处于高位的分离锥筒41，处于高位的分离锥筒41从侧面输入，与处于低位分离锥筒41对带壳水流进行相同处理。在本实施例中，所述间歇启闭阀门43采用电磁阀，通过导线(图中未示出)由外部系统(图中未示出)控制。
58.作为进一步补充，多个所述分离锥筒41通过支撑架44固定连接。
59.完成壳水分离的水流输入所述泵站6中的带碟片式过滤器(图中未示出)进行过滤，进而回流输入下发生器2中进行循环使用；
60.在其他实施例中，碟片式过滤器(图中未示出)可使用布袋式、压板式、沉淀池等多种沉淀过滤装置替代，以进一步降低成本和提高经济效益。
61.在其他实施例中，泵站6除采用本例使用的多级离心泵外，还可采用容积式泵如往复泵和回转泵、活塞泵和柱塞泵，有齿轮泵、螺杆泵、叶片泵和水环泵，叶轮式泵如轴流泵、混流泵、旋涡泵或喷射式泵。
62.在其他实施例中，所述壳水分离组件可使用沉淀池、一级或多级壳水分离组件替代，以降低成本。
63.一种海砂碎贝壳分离方法，其步骤包括：
64.s1，通过压力泵将水流加压，以预设流速从侧面进入下分离机，获得轴向力向上的水流，水流进入主分离机中，形成分离冲击流；
65.s2，通过压力泵将砂水混合液以预设流速输入主分离机中，与所述分离冲击流以预设角度对冲，形成干涉冲击；
66.s3，干涉冲击状态下，海砂出现干涉沉降，下降进入下分离机中，并下分离机排出，而贝壳出现干涉上升，通过水流携带进入上分离机中暂存；
67.s4，上分离机中携带贝壳的水流进入壳水分离机中，壳水分离机中的贝壳通过重力下沉至底部并排出，而水流通过上端排出。
68.在步骤s1中，所述水流输入主分离机中的预设流速为水3.5-8.2米/秒，进一步的，所述水流输入主分离机中的流速与砂水混合液流速成正比，其比例为2.5:1,进入主分离机中的水流流速为7.5米/秒。
69.水流通过侧切的方式进入下分离机中，形成旋流，并通过导流管形成轴向力的水流，继而输入至位于下分离机上方的主分离机中，其中，从主分离机中沉降进入下分离机中的砂粒可通过设置在下分离机下方的间歇阀口启闭排出。
70.在步骤s2中，所述砂水混合液流速通过混合前的砂流速与水流速叠加，且砂水混合液比例可通过砂流速与水流速比进行调节，混合前的砂流速与水流速比例且1:1，其流速为1.5米/秒，
71.在步骤s2中，所述砂水混合液输入非牛顿流场强制涡发生中的预设流速1.5-3.2米/秒。进一步的，所述砂水混合液流速为3米/秒。
72.在步骤s2中，所述水流与砂水混合液产生干涉的预设角度为30
°‑
60
°
，进一步的，由于砂水混合液输入口由下往上30
°
倾斜，与水流形成60
°
夹角。
73.本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
技术特征：1.一种海砂碎贝壳分离系统，其特征在于，包括：预混合组件，与外部供料器相接；干涉分离组件，所述干涉分离组件包括上发生器、下发生器，下发生器侧面设有接入外部水源的第一输入管；干涉反应机构，连接上发生器与下发生器，所述干涉反应机构包括上模件、下模件，所述上模件与下模件之间设有干涉腔，所述上模件与下模件侧面设有接入口，所述接入口与预混合组件相连接。2.如根据权利要求1所述的一种海砂碎贝壳分离装置，其特征在于：所述下发生器内部设有导流管，所述导流管下方输入口高度低于第一输出管的输入口高度，所述下发生器下方设有锥形筒，所述锥形筒下方设有间歇性启闭的排料阀。3.如根据权利要求1所述的一种海砂碎贝壳分离装置，其特征在于：所述干涉腔中滑动安装有u槽板，所述u槽板开口端朝向干涉腔内部，且所述u槽板外侧面与干涉腔内侧面贴合。4.如根据权利要求1所述的一种海砂碎贝壳分离装置，其特征在于：所述上发生器内部设有存置腔，所述存置腔中间垂直设置有上涌管，所述上涌管下方与干涉反应机构相连接，所述上发生器上方嵌装有节流杆，所述节流杆插入上涌管内部，且所述节流杆与上涌管之间具有流通环道。5.如根据权利要求1所述的一种海砂碎贝壳分离装置，其特征在于：所述上发生器侧面的第一输出管另一端设置有壳水分离机构，所述壳水分离组件包括两个高低错位设置的分离锥筒，两个所述分离锥筒之间设有连接管。6.如根据权利要求1所述的一种海砂碎贝壳分离装置，其特征在于：所述预混合组件包括输入模件、输出模件以及用于连接所述输入模件与输出模件的混合管，所述输入模件内部具有圆柱槽，所述圆柱槽圆心出外接有用于输入砂壳的第二输入管，所述圆柱槽环面外接有用于输入水流的第三输入管。7.一种海砂碎贝壳分离方法，其步骤包括：s1，通过压力泵将水流加压，以预设流速从侧面进入下分离机，获得轴向力向上的水流，水流进入主分离机中，形成分离冲击流；s2，通过压力泵将砂水混合液以预设流速输入主分离机中，与所述分离冲击流以预设角度对冲，形成干涉冲击；s3，干涉冲击状态下，海砂出现干涉沉降，下降进入下分离机中，并下分离机排出，而贝壳出现干涉上升，通过水流携带进入上分离机中暂存；s4，上分离机中携带贝壳的水流进入壳水分离机中，壳水分离机中的贝壳通过重力下沉至底部并排出，而水流通过上端排出。8.如根据权利要求7所述的一种海砂碎贝壳分离方法，其特征在于：在步骤s1中，所述水流输入下分离机的预设流速为3.5-8.2米/秒。9.如根据权利要求7所述的一种海砂碎贝壳分离方法，其特征在于：在步骤s2中，所述砂水混合液输入主分离机的预设流速1.5-3.2米/秒。10.如根据权利要求7所述的一种海砂碎贝壳分离方法，其特征在于：在步骤s2中，所述水流与砂水混合液对冲的预设角度为30
°‑
60
°
。
技术总结本发明提供一种海砂碎贝壳分离装置以及使用方法，包括：预混合组件，与外部供料器相接；干涉分离组件，所述干涉分离组件包括上发生器、下发生器，下发生器侧面设有接入外部水源的第一输入管；本发明采用干涉分离的方式对海砂与贝壳进行分离，通过下发生器导入第一分离要素带压水流，通过预混合组件对海砂与水按照一定比例进行混合，并在同等冲击力下，通过砂水混合液中具有不同受力面的贝壳与海砂，能够令贝壳受力上升，海砂逐渐沉降，下发生器能够对海砂进行收集，上发生器能够对带贝壳的水流进行收集，进而实现高质量分离，能够最大化降低淡化海砂中碎贝壳的含量，进而在用于混凝土中，能够有效避免混凝土生成裂缝，提高混凝土的耐久性。土的耐久性。土的耐久性。
技术研发人员：冯宏伟 林茂
受保护的技术使用者：冯宏伟
技术研发日：2022.03.28
技术公布日：2022/7/5
