Vibrationssiebgewebe für die Kohleaufbereitung: Maschenzahl, Draht & Legierung

Vibrationssiebgewebe ist ein Drahtgewebe, das als austauschbares Trennmedium auf Vibrationssieben in Kohleaufbereitungsanlagen dient, wo es Rohkohle klassiert, Schwermedium-Trübe entwässert, Reinkohle klassiert und Feinkohle aus Bergen rückgewinnt. Das Gewebe wird durch drei Zahlen definiert: Mesh-Zahl (Öffnungen pro linearem Zoll oder 25,4 mm), Drahtdurchmesser und die Legierung des gezogenen Drahtes. Siebelemente für den Kohleeinsatz liegen typischerweise im Bereich von 3 bis 100 Mesh, was quadratische Maschenweiten von etwa 5 mm bis hinunter zu 0,15 mm abdeckt, mit Drahtdurchmessern von 6,3 mm bei groben, vorgekröpften Siebelementen bis hinunter zu 0,10 mm bei feinem Entwässerungsgewebe. Da Maschenweite (mm) = 25,4 ÷ Mesh − Drahtdurchmesser ist, bestimmt die Mesh-Zahl allein nicht die Trenngrenze: Ein 20-Mesh-Gewebe trennt bei 0,87 mm mit 0,40 mm Draht, aber bei nur 0,57 mm mit 0,70 mm Draht. Die offene Siebfläche, also der Anteil der offenen Siebfläche des Elements, liegt bei dem für die Kohlewäsche verwendeten mittleren und feinen Drahtgewebe typischerweise bei 30–60 % und bei schweren, groben Siebelementen niedriger.

Wichtigste Erkenntnisse

• Die Mesh-Zahl ist die Anzahl der Öffnungen pro 25,4 mm; die Umrechnung in die Maschenweite erfolgt mit: Maschenweite = 25,4 ÷ Mesh − Drahtdurchmesser.
• Die offene Siebfläche (30–60 % bei den meisten Kohlesieben) wägt Durchsatz gegen Siebstandzeit ab – schwere, grobe Siebelemente liegen bei 15–35 %.
• Glatte Bindung für feine Nasssiebung und mittlere Entwässerung; vorgekröpftes Gewebe für grobe Vorsiebung und Klassierung; Tressengewebe ist ein Filtergewebe, kein Gewebe zur Kohleklassierung.
• Legierung auf die Wasserchemie abstimmen: 304 für allgemeine Anwendungen, 316L für saures/chloridhaltiges Wasser, kohlenstoffreicher Federstahl für abrasionsdominierte Trockensiebung.
• Die meisten Ausfälle von Siebelementen sind auf Verstopfung, abrasives Maschenwachstum oder Ermüdungsrisse an den Spannkanten zurückzuführen – für jedes Problem gibt es eine spezifische Lösung auf Spezifikationsebene.

Wie Kohleaufbereitungsanlagen Vibrationssiebgewebe einsetzen

Eine Kohleaufbereitungsanlage (Kohlewäsche) ist eine Abfolge von Klassier- und Dichtesortierschritten, und Drahtgewebe ist an mehreren Stellen des Fließschemas die wichtigste Trennfläche.

• Rohkohle-Vorsiebung und Entschlämmung. Förderkohle wird vor dem Waschen gesiebt, um Überkorn zu entfernen und die Fraktion <0,5 mm abzutrennen, die andernfalls die Schwermediumkreisläufe verunreinigen würde. Grobe Vorsiebe arbeiten bei 13–50 mm; Entschlämmungssiebe arbeiten bei 0,5 mm.
• Schwermedium (DM)-Entwässerung und -Spülung. Nach dem DM-Zyklon trennen Entwässerungs- und Brausesiebe das Magnetitmedium von der Kohle. Die Maschenweite liegt hier bei etwa 0,5–2,0 mm und muss eine schnelle Entwässerung ermöglichen, während die Kohle zurückgehalten wird.
• Klassierung von Reinkohle. Gewaschene Kohle wird für thermische und metallurgische Märkte in handelsübliche Kornklassen aufgeteilt – typischerweise 6, 13 und 25 mm.
• Feinkohlerückgewinnung. Feinstoffe aus Klassierzyklonen und dem Eindickerunterlauf werden auf Feinnasssieben bei 0,15–0,5 mm zurückgewonnen.

Die jeweilige Aufgabe bestimmt das Siebgewebe: Die Grobabsiebung erfordert dicken Draht und große Maschenweiten; die Feinkornrückgewinnung benötigt feines Siebgewebe mit ausreichend freier Siebfläche zur Entwässerung. Die folgenden Auswahlregeln gelten für diese Aufgaben sowie für die allgemeineren Anwendungen zur Siebung von Kohle und Gesteinskörnungen , die dieselben Siebbeläge verwenden.

Mesh-Zahl vs. Maschenweite vs. Trenngrenze

Die Mesh-Zahl ist die Anzahl der Öffnungen pro linearem Zoll. Ein 30-Mesh-Gewebe hat 30 Öffnungen auf einer Länge von 25,4 mm; ein 8-Mesh-Gewebe hat 8. Da sich jede Öffnung die Drähte mit ihren Nachbarn teilt, berechnet sich die lichte Maschenweite wie folgt:

Maschenweite (mm) = 25,4 ÷ Mesh-Zahl − Drahtdurchmesser (mm)

Berechnungsbeispiele:

• 8 Mesh, 1,60 mm Draht → 3,18 − 1,60 = 1,58 mm Maschenweite
• 20 Mesh, 0,70 mm Draht → 1,27 − 0,70 = 0,57 mm Maschenweite
• 30 Mesh, 0,45 mm Draht → 0,85 − 0,45 = 0,40 mm Maschenweite
• 100 Mesh, 0,12 mm Draht → 0,25 − 0,12 = 0,13 mm Maschenweite

Die Mesh-Nummerierung ist am nützlichsten zwischen etwa 4 und 100 Mesh (Maschenweiten von ca. 5 mm bis hinunter zu 0,15 mm). Darüber – beim Grobsieben bei 13–50 mm – werden Siebelemente normalerweise direkt nach der Maschenweite in Millimetern spezifiziert, da die entsprechenden Mesh-Zahlen unter 2–4 fallen und der Draht so dick ist, dass die Mesh-Konvention irreführend wird.

Die Trenngrenze – die Partikelgröße, die zwischen Überkorn und Unterkorn trennt – orientiert sich an der Maschenweite, ist aber nicht mit ihr identisch. Ein Partikel passiert eine quadratische Öffnung, wenn zwei seiner Abmessungen kleiner als die lichte Weite sind. Daher passieren eckige, nahezu quadratische Partikel bei etwa 85–95 % der nominalen Maschenweite, während längliche Partikel nur dann passieren, wenn ihre kleinere Dimension in die Öffnung passt. Für Spezifikations- und QC-Zwecke ist die nominale quadratische Maschenweite die Referenz für die Größenbestimmung, und das Gewebe wird auf diesen Wert deklariert (siehe unseren Mesh-Zahl-zu-Mikron-Umrechnungs leitfaden).

Wenn Sie Angebote für „30-Mesh“-Gewebe vergleichen, bestätigen Sie immer den Drahtdurchmesser: 30 Mesh mit 0,30 mm Draht trennt bei 0,55 mm; 30 Mesh mit 0,45 mm Draht trennt bei 0,40 mm. Dieser Unterschied von 0,15 mm entscheidet darüber, ob Magnetit im Ausschuss verloren geht oder Medium in das Produkt verschleppt wird.

Drahtdurchmesser und offene Siebfläche: Durchsatz vs. Siebstandzeit

Die offene Siebfläche ist der prozentuale Anteil der Sieboberfläche, der aus freiem Raum besteht:

Offene Siebfläche % = [Maschenweite ÷ (Maschenweite + Draht)]² × 100

Der Drahtdurchmesser beeinflusst die freie Siebfläche in zweierlei Hinsicht. Ein dickerer Draht verkleinert jede Maschenweite (was die Trenngrenze senkt) und nimmt gleichzeitig mehr Fläche ein; ein dünnerer Draht öffnet das Gewebe, verschleißt jedoch schneller und ist weniger belastbar. Standardmäßiges mittleres und feines Gewebe, das auf Kohlesieben eingesetzt wird, liegt im Bereich von 30–60 % freier Siebfläche; schwere, vorgekröpfte Siebelemente mit dickem Draht liegen bei 15–35 %, da die Drahtfläche das Gewebe dominiert.

• Dünner Draht, hohe freie Siebfläche (40–60 %): maximaler Durchsatz und Entwässerung – die richtige Wahl für die Nassfeinsiebung und mittlere Entwässerung, bei denen es auf Tonnage und Entfeuchtung ankommt. Kompromiss: kürzere Lebensdauer, stärkerer Durchhang, erfordert eine gute Unterstützung.
• Dicker Draht, geringe freie Siebfläche (15–35 %): längere Verschleißlebensdauer und höhere Steifigkeit für grobe, abrasive Trockenanwendungen. Kompromiss: geringerer Durchsatz und eine gröbere effektive Trenngrenze bei einer bestimmten Maschenzahl.

Praktische Regel: Wählen Sie den schwersten Draht, der noch die erforderliche freie Siebfläche und den gewünschten Durchsatz liefert. Wenn der Durchsatz der begrenzende Faktor ist, wählen Sie einen dünneren Draht und fügen Sie Unterstützungen hinzu; wenn die Lebensdauer des Siebelements der begrenzende Faktor ist, wählen Sie einen dickeren Draht und akzeptieren Sie eine geringere freie Siebfläche. Bei einer festen Maschenweite können Sie die freie Siebfläche nur vergrößern, indem Sie einen feineren Draht verwenden, der den Belastungen noch standhält.

Leinenbindung, gekröpftes Gewebe oder Tressengewebe für die Kohlesiebung

Drei gewebte Konstruktionen decken die Kohlesiebung ab, und jede ist für eine andere Anwendung ausgelegt.

• Leinenbindung – jeder Kettendraht verläuft abwechselnd über und unter jedem Schussdraht, wodurch ein flaches Gewebe mit gleichmäßigen, quadratischen Maschen entsteht. Sie ist der Standard für die Fein- und Mittelsiebung: Entschlammung bei 0,5 mm, mittlere Entwässerung bei 0,5–2,0 mm und Feinkohlerückgewinnung. Die Leinenbindung bietet die saubersten Maschenweiten und die größte freie Siebfläche im Feinbereich.
• Vorgekröpftes (gekröpftes) Gewebe – Kett- und Schussdrähte werden vor dem Weben gekröpft, sodass sie an jedem Kreuzungspunkt ineinandergreifen und seitlichen Verschiebungen widerstehen, was ein steifes, stabiles Siebelement für grobe Anwendungen ergibt. Gekröpftes Drahtgewebe ist der Standard für die Siebung im Bergbau und in der Gesteinsaufbereitung bei groben Korngrößen: Rohkohlevorsiebung und Klassierung von 6–50 mm. Die Kröpfung bietet zudem abgerundete Oberflächenkuppen, die feuchtes Feingut besser abweisen als flaches Gewebe; eine Doppelkröpfung fügt eine zweite Kröpfungsebene für zusätzliche Steifigkeit hinzu.
• Tressengewebe — der Kettdraht ist grob und der Schussdraht ist feiner und dicht angeschlagen, was eine dichte, gewundene Filteroberfläche ohne klare quadratische Öffnungen ergibt. Es handelt sich um ein Filtergewebe (typischerweise für 5–300 µm ausgelegt), nicht um ein Klassiergewebe. Auf einem Kohlevibrationssieb setzt es sich fast sofort zu und bietet keinen Nutzen bei der Klassierung; reservieren Sie es für die Staubabscheidung oder die Offline-Schlammfiltration.

Für einen umfassenderen Vergleich von Leinen-, Köper- und Tressenbindungen siehe Leinenbindung vs. Köperbindung vs. Tressengewebe, und für schwere Siebböden für den Grobeinsatz lesen Sie Wellgitter für schwere Siebanwendungen.

Auswahl der Legierung: 304, 316L oder kohlenstoffreicher Federstahl

Die Legierung bestimmt, wie das Siebsegment versagt – durch Abrieb, Korrosion oder Ermüdung – und die Kosten richten sich danach.

• Edelstahl 304 (18 % Cr, 8 % Ni) ist der Standard für Nasskohlekreisläufe mit neutralem bis leicht saurem Wasser. Er ist gut beständig gegen Rost und organische Säuren, lässt sich zu feinem Draht ziehen und ist die wirtschaftlichste Edelstahloption.
• Edelstahl 316L enthält zusätzlich etwa 2 % Molybdän für Lochfraß- und Chloridbeständigkeit. Spezifizieren Sie diesen, wenn das Prozesswasser sauer oder chloridreich ist oder wenn die Kohle einen hohen Schwefelgehalt aufweist und saure Grubenabwässer erzeugt. Der Preisaufschlag ist gering im Vergleich zu den Kosten für vorzeitiges Lochfraßversagen in einem DM-Kreislauf.
• Hochgekohlter Federstahl (65Mn / 60Si2Mn / C72D) wird auf eine weitaus höhere Zugfestigkeit (ca. 1.500–1.900 MPa) gezogen als geglühter Edelstahl, was eine überragende Abrieb- und Ermüdungsbeständigkeit für trockene, schwere Anwendungen wie das Grobsieben bietet. Verzinkter Federstahl ist dort üblich, wo nur leichte Korrosion auftritt. Er ist nicht für nasse, saure Kreisläufe geeignet.
• Mangan – echter 12–14 % Hadfield-Manganstahl wird gegossen und nicht zu feinem Draht gezogen, weshalb „Mangangewebe“ meist ein Marketingbegriff für hochgekohlten Federstahldraht ist. Wenn ein Lieferant Mangan anbietet, fragen Sie nach der Drahtgüte.

Unser vollständiger Vergleich der Korrosionsbeständigkeit von SS304- vs. SS316-Drahtgewebe geht näher auf die Metallurgie ein.

Typische Maschenspezifikationen für gängige Kohle-Siebaufgaben

Die folgende Tabelle ist ein praktischer Ausgangspunkt; überprüfen Sie diese anhand Ihrer Korngrößenverteilung des Aufgabeguts, Tonnage und Wasserchemie.

Ein 0,5-mm-Entschlämmungssiebsegment besteht typischerweise aus einem 24–30 Mesh Drahtgewebe in glatter Webart mit 0,35–0,50 mm Draht aus 304 oder 316L; ein 13-mm-Klassiersiebsegment ist ein vorgekröpftes Gewebe, das nach Maschenweite spezifiziert wird – etwa 13 mm Öffnung mit 4–6 mm Draht. Wenn bei Entwässerungs- und Brauseaufgaben ein geschlitztes, verstopfungsfreies Profil erforderlich ist, ersetzen viele Anlagen diese durch Spaltsiebsegmente, die sich anders verhalten als Drahtgewebe und einen eigenen Auswahlprozess erfordern.

Häufige Ausfallursachen und deren Behebung

Die meisten Ausfälle von Kohlesiebsegmenten lassen sich auf eine von vier Ursachen zurückführen, und für jede gibt es eine Lösung auf Spezifikationsebene.

Zusetzen und Verstopfen. Grenzkorn setzt sich in den Maschenöffnungen fest und feuchtes Feingut backt auf dem Gewebe fest, was die freie Siebfläche verringert und den Kreislauf drosselt. Abhilfen: Maschenweite um eine Stufe vergrößern; von flacher Leinenbindung auf gewelltes oder selbstreinigendes Gewebe wechseln; einen Klopfboden (Kugelsiebreinigung) hinzufügen, Wassersprüheinrichtungen oder eine Siebbeheizung installieren; Vibrationsamplitude bei leicht reduzierter Frequenz erhöhen.

Abrasiver Verschleiß und Vergrößerung der Maschenweite. Der Draht verschleißt bevorzugt an den Kreuzungspunkten der Wellungen, die Maschenweiten vergrößern sich und Überkorn verunreinigt das Produkt. Dies ist die häufigste Ausfallursache bei der trockenen Grobsiebung von abrasiver Kohle und Gestein. Abhilfen: Drahtdurchmesser erhöhen, doppelt gewelltes Gittergewebe verwenden, auf kohlenstoffreichen Federstahl umsteigen, Aufgabegeschwindigkeit und Fallhöhe reduzieren sowie die Siebplatten drehen, damit der Verschleiß gleichmäßig bleibt.

Ermüdungsrisse. Zyklische Vibrationen führen zu Drahtbrüchen an den Spannkanten und Kreuzungspunkten der Wellungen – sichtbar als Haarrisse, lange bevor die Siebplatte abgenutzt aussieht. Abhilfen: Nach Herstellervorgabe spannen (weder locker noch trommelhart), die Kanten der Siebplatte auf Gummi- oder Polyurethanstreifen statt auf blankem Stahl lagern, federharte Drähte verwenden und scharfkantige Falze vermeiden, die den Draht einkerben.

Korrosion und Schwingungsrisskorrosion. Lochfraß durch saures oder salzhaltiges Wasser konzentriert Spannungen und beschleunigt die Rissbildung. Abhilfen: Wechsel von 304 auf 316L und Überprüfung der Wasserchemie, wenn sich Ausfälle im Nassbereich häufen.

Das Lockern nach dem Einbau ist kein Defekt, sondern ein normales Verhalten: Neues Gewebe dehnt sich in den ersten Betriebsstunden, daher nach der ersten Schicht und danach im Rahmen des normalen Wartungszyklus nachspannen.

Optionen für Siebplatten und Einbau

Die meisten Ersatz-Drahtgewebe werden als rechteckige Siebplatten mit Spannfalzkanten (Falzkanten) — das Gewebe wird gefaltet und um einen Stab oder Flachstreifen geklemmt, um eine seitliche Spannung auf dem Siebdeck zu ermöglichen. Das Hakenprofil sollte zu den Spannschienen des Decks passen. Alternativ werden Siebplatten vorgespannt auf einem Gummi- oder Polyurethanrahmen geliefert, der auf Querträger aufgeschraubt wird – einfacher und schneller zu wechseln, bei höheren Anschaffungskosten.

Für sehr grobe Hochleistungsanwendungen können Siebplatten bestellt werden mit gefalteten oder gerollten Kanten, manchmal mit einem stärkeren Webkantendraht, um das Herausziehen der Randdrähte zu verhindern. Wenn Sie eine Siebplatte spezifizieren, geben Sie die Gesamtlänge und -breite, die Maschenweite, den Hakentyp und das Hakenprofil, den Drahtdurchmesser, die Webart und die Legierung an.

Unabhängig von der Spannmethode muss die Spannung gleichmäßig über die Siebplatte erfolgen, wobei von der Mitte nach außen gearbeitet und nach dem Einfahren nachgespannt werden sollte. Eine ordnungsgemäß gespannte Siebplatte liegt flach auf, ohne Flatterstellen und ohne Wellen; sowohl Über- als auch Unterspannung führen zu vorzeitigem Ausfall.

FAQ

Welches Siebgewebe eignet sich am besten für die Klassierung von 13 mm Reinkohle? Spezifizieren Sie vorgekröpftes Gewebe nach Maschenweite – ca. 13 mm Öffnung mit 4–6 mm Draht. Die gekröpfte Verriegelung hält die grobe Siebplatte unter Last stabil; sowohl Edelstahl 304 als auch 65Mn-Federstahl sind geeignet, wobei 65Mn für trockene, abrasive Anwendungen bevorzugt wird.

Wie rechne ich die Maschenzahl (Mesh) in eine Maschenweite in mm um? Maschenweite (mm) = 25,4 ÷ Mesh − Drahtdurchmesser (mm). Für 30 Mesh mit 0,45 mm Draht: 25,4 ÷ 30 − 0,45 = 0,40 mm. Geben Sie immer den Drahtdurchmesser zusammen mit der Mesh-Zahl an – „30 Mesh“ allein ist unzureichend spezifiziert.

Sollte ich 304 oder 316L für Kohlesiebgewebe verwenden? Gehen Sie von der Wasserchemie aus. 304 eignet sich für neutrales bis leicht saures Wasser und ist der kostengünstige Standard. Wählen Sie 316L, wenn das Wasser sauer oder chloridreich ist oder die Kohle einen hohen Schwefelgehalt aufweist – der Molybdängehalt schützt vor Lochfraß, der die Lebensdauer von 304-Siebböden verkürzt.

Warum setzt sich mein Feinsieb zu und was hilft dagegen? Das Zusetzen wird durch Grenzkorn-Verkeilung und das Anbacken von feuchtem Feingut verursacht. Vergrößern Sie die Maschenweite um eine Stufe, rüsten Sie einen Klopfboden oder Sprühdüsen nach, verwenden Sie selbstreinigendes gewelltes Siebgewebe oder beheizen Sie das Sieb. Bei starkem Zusetzen sollten Sie prüfen, ob ein Spaltsiebprofil für diese Aufgabe besser geeignet ist.

Ist Tressengewebe für die Kohlesiebung geeignet? Nein. Tressengewebe ist eine Filtrationskonstruktion mit einem gewundenen, dicht gepackten Schussdraht, die eine Abscheidung im Mikrometerbereich, aber keine klare Maschenweite zur Klassierung bietet. Auf einem Vibrationssieb für Kohle setzt es sich sofort zu. Verwenden Sie glattes oder gewelltes Quadratmaschengewebe für die Klassierung; nutzen Sie Tressengewebe nur für die Schlämme- oder Staubfiltration.

Kundenspezifische Siebgewebe-Einsätze von KAIFIL

Da jede Kohleaufbereitungsanlage ein anderes Aufgabegut siebt, passen Standardrollen selten optimal. KAIFIL fertigt kundenspezifische Vibrationssiebgewebe-Einsätze aus Edelstahl und Federstahl, die exakt auf Ihre Siebkastengröße zugeschnitten sind – mit der von Ihnen vorgegebenen Maschenweite, dem Drahtdurchmesser, der Webart und der Legierung, einschließlich Optionen für Spannfalze, gekantete oder vorgespannte Ränder. Senden Sie uns Ihre Siebgröße und die Betriebsbedingungen (Trenngrenze, Tonnage, Wasserchemie) oder eine Zeichnung. Unsere Ingenieure empfehlen Ihnen die passende Konstruktion und liefern maßgeschneiderte Siebeinsätze mit kurzen Lieferzeiten. Kontaktieren Sie KAIFIL für die kundenspezifische Drahtgewebe-Fertigung oder wählen Sie aus unserem Drahtgewebe-Sortiment ein passendes Standardgewebe aus.

Quellen

• ISO 9044:2016, Industrielle Metalldrahtgewebe — Technische Anforderungen und Prüfungen, Internationale Organisation für Normung.
• ASTM E2016-06, Standardspezifikation für industrielle Metalldrahtgewebe, ASTM International.
• ASTM E11-22, Standardspezifikation für Prüfsiebgewebe aus Metalldraht und Prüfsiebe, ASTM International.
• ISO 3310-1:2016, Prüfsiebe — Technische Anforderungen und Prüfung — Teil 1: Prüfsiebe aus Metalldrahtgewebe, Internationale Organisation für Normung.
• Leonard, J.W. (Hrsg.), Coal Preparation, 5. Aufl., Society for Mining, Metallurgy & Exploration (SME), 1991.