水析实质就是利用颗粒间的沉降速度差将物料分为若干个较窄级别。水析在选矿试验研究和工业生产中应用广泛。
在水析过程中,颗粒的形状、密度和沉降环境等对按粒度分离的准确性均有一定影响。水析一般在自由沉降条件下进行,采用斯托克斯自由沉降末速计算公式(如下式)进行计算,此时不考虑颗粒形状的影响。必要时还可借助于细筛、显微镜、激光粒度仪等分析仪器对水析产物的实际粒度进行检验。

式中
是预定分级颗粒的自由沉降末速(米/秒);
为固体颗粒的粒度(米);
为重力加速度;
和
分别是待测物料和介质的密度(千克/米3);
是介质的动力黏度(帕·秒)。
实际操作时,往往在水中加入适量的分散剂,以免微细颗粒相互团聚而影响分析结果。常用的水析法有重力沉降法和上升水流法。
在一个容积为1~2升的玻璃杯外面,距其上口不远处从上向下标注刻度。将虹吸管的短管部分插入玻璃杯内,管口距玻璃杯底部应留有5~10毫米的间隙,以便为物料沉积留出充足的空间,而虹吸管的另一端则带有夹子,并将之插入溢流接收槽内(图1)。
图1 重力沉降法水析装置
重力沉降法的突出优点是分析结果较为准确,不仅用于对微细粒级物料进行粒度分析,还常被用于微细粒级试验用样品的制备,缺点是分析过程需要的时间比较长。
上升水流法典型分析装置是连续水析器(图2)。连续水析器在工作时,以相同流量的水流依次流过直径不同的分级管,在其中产生不同的上升水速,从而使物料按沉降速度差异分成5个粒级。在每个分级管中,自由沉降末速大于管内上升水流速度的颗粒即沉降下来,而小于管内上升水流速度的颗粒则进入下一个分级管内,依次进行分级。在每个分级管内保持悬浮的颗粒即为该次分级的临界颗粒。
图2 4管连续水析器示意图
上升水流法操作一次可获得多级产品,操作较为简便,分析结果准确,但较为耗时,一般水析一个样品需要8小时左右。