Toile pour crible vibrant pour la préparation du charbon : mailles, fil et alliage

La toile pour crible vibrant est une toile métallique tissée qui sert de média de séparation remplaçable sur les cribles vibrants dans les usines de préparation du charbon, où elle calibre le charbon brut, égoutte la pulpe en milieu dense, classifie le charbon propre et récupère le charbon fin à partir des résidus de lavage. La toile est définie par trois valeurs : le nombre de mailles (mesh, soit le nombre d'ouvertures par pouce linéaire ou 25,4 mm), le diamètre du fil et l'alliage du fil tréfilé. Les panneaux destinés au charbon vont généralement de 3 à 100 mesh, couvrant des ouvertures carrées d'environ 5 mm jusqu'à 0,15 mm, avec des diamètres de fil allant de 6,3 mm sur les panneaux grossiers pré-ondulés jusqu'à 0,10 mm sur les toiles d'essorage fines. Comme l'ouverture (mm) = 25,4 ÷ mesh − diamètre du fil, le numéro de mesh seul ne détermine pas la taille de coupure : une toile de 20 mesh sépare à 0,87 mm avec un fil de 0,40 mm, mais à seulement 0,57 mm avec un fil de 0,70 mm. La surface ouverte, c'est-à-dire la fraction de la surface du panneau qui est ouverte, se situe généralement entre 30 et 60 % pour les toiles tissées moyennes et fines utilisées pour le lavage du charbon, et est plus faible pour les panneaux grossiers lourds.

Points clés à retenir

• Le nombre de mailles (mesh) correspond au nombre d'ouvertures par 25,4 mm ; convertissez-le en ouverture avec la formule : ouverture = 25,4 ÷ mesh − diamètre du fil.
• La surface ouverte (30 à 60 % pour la plupart des toiles à charbon) représente un compromis entre le débit et la durée de vie du crible — les panneaux grossiers lourds se situent entre 15 et 35 %.
• Tissage uni pour le criblage humide fin et l'égouttage moyen ; maille pré-ondulée pour le scalpage grossier et la classification ; le tissage hollandais est un tissage de filtration, pas un tissage de calibrage du charbon.
• Adaptez l'alliage à la chimie de l'eau : 304 pour un usage général, 316L pour les eaux acides/chlorurées, acier à ressort à haute teneur en carbone pour le criblage à sec soumis à une forte abrasion.
• La plupart des défaillances de panneaux sont dues au colmatage, à l'élargissement abrasif des ouvertures ou à la fissuration par fatigue au niveau des bords de tension — chacune de ces défaillances peut être résolue en ajustant les spécifications.

Comment les usines de préparation du charbon utilisent les toiles pour cribles vibrants

Une usine de préparation du charbon (lavoir) consiste en une succession d'étapes de calibrage et de concentration gravitaire, et la toile métallique tissée est la surface de séparation principale à plusieurs étapes du schéma de procédé.

• Pré-criblage et déschlammage du charbon brut. Le charbon tout-venant est criblé avant le lavage pour éliminer les éléments surdimensionnés et retirer la fraction <0,5 mm qui, autrement, contaminerait les circuits en milieu dense. Les pré-cribles grossiers fonctionnent à 13–50 mm ; les cribles de déschlammage fonctionnent à 0,5 mm.
• Égouttage et rinçage en milieu dense (DM). Après le cyclone DM, des tamis d'égouttage et de rinçage séparent le milieu de magnétite du charbon. L'ouverture de maille se situe ici autour de 0,5 à 2,0 mm et doit permettre un égouttage rapide tout en retenant le charbon.
• Classification du charbon propre. Le charbon lavé est divisé en fractions granulométriques commerciales — généralement 6, 13 et 25 mm — pour les marchés thermique et métallurgique.
• Récupération des fines de charbon. Les fines provenant des cyclones de classification et de la sous-verse des épaississeurs sont récupérées sur des tamis humides fins de 0,15 à 0,5 mm.

L'application dicte la maille : le scalpage grossier nécessite un fil épais et de grandes ouvertures ; la récupération des fines nécessite une maille fine avec une surface libre suffisante pour l'égouttage. Les règles de sélection ci-dessous s'appliquent à ces applications ainsi qu'à l'ensemble plus large des applications de criblage du charbon et des granulats qui utilisent les mêmes panneaux.

Nombre de mailles vs ouverture vs taille de coupure des particules

Le nombre de mailles est le nombre d'ouvertures par pouce linéaire. Une toile de 30 mesh comporte 30 ouvertures sur 25,4 mm ; une toile de 8 mesh en comporte 8. Comme chaque ouverture partage ses fils avec ses voisines, l'ouverture libre est :

Ouverture (mm) = 25,4 ÷ nombre de mailles − diamètre du fil (mm)

Exemples pratiques :

• 8 mesh, fil de 1,60 mm → ouverture de 3,18 − 1,60 = 1,58 mm
• 20 mesh, fil de 0,70 mm → ouverture de 1,27 − 0,70 = 0,57 mm
• 30 mesh, fil de 0,45 mm → ouverture de 0,85 − 0,45 = 0,40 mm
• 100 mesh, fil de 0,12 mm → ouverture de 0,25 − 0,12 = 0,13 mm

La numérotation des mailles (mesh) est particulièrement utile entre environ 4 et 100 mesh (ouvertures d'environ 5 mm à 0,15 mm). Au-delà — pour le scalpage grossier entre 13 et 50 mm — les panneaux sont généralement spécifiés directement par leur ouverture en millimètres, car les numéros de mesh équivalents tombent en dessous de 2 à 4 et le fil est si épais que la convention du mesh devient trompeuse.

La taille de coupure — la taille des particules qui sépare le refus du passant — suit l'ouverture mais ne lui est pas identique. Une particule traverse une ouverture carrée lorsque deux de ses dimensions sont inférieures à l'ouverture utile. Ainsi, les particules angulaires presque carrées passent à environ 85 à 95 % de l'ouverture nominale, tandis que les particules allongées ne passent que lorsque leur plus petite dimension correspond à l'ouverture. À des fins de spécification et de contrôle qualité (CQ), l'ouverture carrée nominale sert de référence de dimensionnement, et la toile est déclarée par rapport à cette valeur (voir notre conversion entre le nombre de mailles et le seuil de filtration en microns ).

Lorsque vous comparez des devis pour une toile de « 30 mesh », confirmez toujours le diamètre du fil : un mesh 30 avec un fil de 0,30 mm coupe à 0,55 mm ; un mesh 30 avec un fil de 0,45 mm coupe à 0,40 mm. Cette différence de 0,15 mm détermine si la magnétite est perdue dans les refus ou si le milieu est entraîné dans le produit.

Diamètre du fil et surface libre : débit vs durée de vie de la toile

La surface libre est le pourcentage de la surface de la toile qui est constituée de vide :

% de surface libre = [ouverture ÷ (ouverture + fil)]² × 100

Le diamètre du fil influence le pourcentage de vide de deux manières. Un fil plus épais rétrécit chaque ouverture (réduisant le seuil de coupure) tout en occupant plus de surface ; un fil plus fin augmente l'ouverture de la toile mais s'use plus rapidement et supporte une charge moindre. La toile standard de qualité moyenne et fine utilisée sur les cribles à charbon se situe dans la plage de 30 à 60 % de vide ; les panneaux lourds pré-ondulés à fil épais se situent entre 15 et 35 % car la surface du fil domine le tissage.

• Fil fin, pourcentage de vide élevé (40–60 %) : débit et drainage maximaux — le choix idéal pour le criblage humide fin et l'égouttage moyen où le tonnage et l'essorage sont essentiels. Compromis : durée de vie plus courte, fléchissement plus important, nécessite un bon support.
• Fil épais, faible pourcentage de vide (15–35 %) : durée de vie accrue et rigidité supérieure pour les applications sèches, abrasives et grossières. Compromis : débit inférieur et seuil de coupure effectif plus grossier pour un nombre de mailles donné.

Règle pratique : sélectionnez le fil le plus épais qui offre toujours le pourcentage de vide et le débit requis. Si le débit est la contrainte principale, affinez le fil et ajoutez du support ; si la durée de vie du panneau est la contrainte principale, épaississez le fil et acceptez un pourcentage de vide inférieur. À ouverture constante, vous ne pouvez augmenter le pourcentage de vide qu'en utilisant un fil plus fin capable de résister à l'application.

Tissage uni, maille ondulée ou tissage hollandais pour les applications de charbon

Trois structures tissées couvrent le criblage du charbon, et chacune correspond à une application différente.

• Tissage uni — chaque fil de chaîne passe alternativement au-dessus et au-dessous de chaque fil de trame, produisant une toile plate avec des ouvertures carrées uniformes. C'est la norme pour le criblage fin et moyen : le déschlammage à 0,5 mm, l'égouttage moyen à 0,5–2,0 mm et la récupération du charbon fin. Le tissage uni offre les ouvertures les plus nettes et le pourcentage de vide le plus élevé dans la gamme fine.
• Maille pré-ondulée (ondulée) — les fils de chaîne et de trame sont ondulés avant le tissage afin de s'imbriquer à chaque intersection et de résister aux mouvements latéraux, offrant ainsi un panneau rigide et stable pour les applications grossières. Le treillis métallique ondulé est la norme pour le criblage minier et de granulats dans les tailles grossières : le scalpage du charbon brut et la classification de 6 à 50 mm. L'ondulation présente également des sommets de surface arrondis qui évacuent mieux les fines humides qu'une toile plate ; la double ondulation ajoute un second plan d'ondulation pour une rigidité accrue.
• Tissage hollandais — le fil de chaîne est épais et le fil de trame est plus fin et serré de manière compacte, offrant une surface filtrante dense et tortueuse sans ouvertures carrées nettes. Il s'agit d'un tissage de filtration (généralement classé entre 5 et 300 µm), et non d'un tissage de calibrage. Sur un crible vibrant à charbon, il se colmate presque immédiatement et n'offre aucun avantage de calibrage ; réservez-le pour le dépoussiérage ou la filtration de boues hors ligne.

Pour une comparaison plus complète des constructions unies, sergées et hollandaises, voir tissage uni vs sergé vs hollandais, et pour les panneaux à usage intensif et grossier, lisez toile métallique ondulée pour le criblage intensif.

Sélection de l'alliage : 304, 316L, ou acier à ressort à haute teneur en carbone

L'alliage détermine comment le panneau se détériore — par abrasion, par corrosion ou par fatigue — et le coût en découle.

• L'acier inoxydable 304 (18% Cr, 8% Ni) est le choix par défaut pour les circuits de charbon humide avec de l'eau neutre à légèrement acide. Il résiste bien à la rouille et aux acides organiques, s'étire en fil fin et constitue l'option d'acier inoxydable la plus économique.
• L'acier inoxydable 316L ajoute environ 2% de molybdène pour la résistance aux piqûres de corrosion et aux chlorures. Spécifiez-le lorsque l'eau de procédé est acide, riche en chlorures, ou lorsque le charbon est à haute teneur en soufre et génère un drainage minier acide. Le surcoût est minime par rapport au coût des défaillances prématurées par piqûres dans un circuit DM.
• L'acier à ressort à haute teneur en carbone (65Mn / 60Si2Mn / C72D) est tréfilé pour obtenir une résistance à la traction beaucoup plus élevée (environ 1 500–1 900 MPa) que l'acier inoxydable recuit, offrant une résistance supérieure à l'abrasion et à la fatigue pour les applications sèches et intensives telles que le scalpage grossier. L'acier à ressort galvanisé est courant là où il n'existe qu'une faible corrosion. Il n'est pas destiné aux circuits acides humides.
• Le manganèse — le véritable acier au manganèse Hadfield à 12–14% est coulé et non tréfilé en fil fin, de sorte que le terme « maille de manganèse » est généralement un terme marketing pour désigner le fil à ressort à haute teneur en carbone. Si un fournisseur propose du manganèse, demandez la nuance du fil.

Notre comparaison complète de la résistance à la corrosion des toiles métalliques en SS304 vs SS316 aborde la métallurgie plus en profondeur.

Spécifications de maille typiques pour les applications de criblage du charbon courantes

Le tableau ci-dessous est un point de départ pratique ; à vérifier en fonction de votre distribution granulométrique d'alimentation, de votre tonnage et de la chimie de l'eau.

Un panneau de déschlammage de 0.5 mm est généralement constitué d'un tissu uni de 24–30 mesh avec un fil de 0.35–0.50 mm en 304 ou 316L ; un panneau de classification de 13 mm est une toile pré-ondulée spécifiée par son ouverture — environ 13 mm d'ouverture avec un fil de 4–6 mm. Lorsque l'application d'égouttage et de rinçage nécessite un profil à fentes anti-colmatant, de nombreuses usines le remplacent par des panneaux en grille de fils profilés (wedge wire), qui se comportent différemment de la toile tissée et méritent leur propre processus de sélection.

Modes de défaillance courants et comment les résoudre

La plupart des défaillances de panneaux de maille pour cribles à charbon relèvent de l'un de ces quatre cas, et chacun dispose d'une solution au niveau des spécifications.

Colmatage et obstruction. Les particules de taille proche de la maille se coincent dans les ouvertures et les fines humides s'agglomèrent sur la toile, réduisant la surface utile et affamant le circuit. Solutions : augmenter l'ouverture d'un niveau ; passer d'un tissage uni plat à une toile ondulée ou autonettoyante ; ajouter un plateau à billes (billes de décolmatage), des rampes d'arrosage ou un chauffage de grille ; augmenter l'amplitude de vibration à une fréquence légèrement inférieure.

Usure abrasive et élargissement des ouvertures. Le fil s'érode de manière préférentielle aux intersections des ondulations, les ouvertures s'élargissent et les surclassés contaminent le produit. Il s'agit de la défaillance dominante dans le criblage grossier à sec du charbon et de la roche abrasifs. Solutions : augmenter le diamètre du fil, utiliser une double ondulation verrouillée, passer à un acier à ressort à haute teneur en carbone, réduire la vitesse d'alimentation et la hauteur de chute, et faire pivoter les panneaux pour que l'usure reste uniforme.

Fissuration par fatigue. Les vibrations cycliques fracturent le fil au niveau des bords tendus et des intersections des ondulations — visibles sous forme de microfissures bien avant que le panneau ne paraisse usé. Solutions : tendre selon les spécifications du fabricant (ni lâche, ni tendu comme une peau de tambour), soutenir les bords du panneau sur des bandes de caoutchouc ou de polyuréthane plutôt que sur de l'acier nu, utiliser du fil trempé pour ressort, et éviter les crochets à bords tranchants qui entaillent le fil.

Corrosion et fatigue par corrosion. La corrosion par piqûres due à l'eau acide ou saline concentre les contraintes et accélère la fissuration. Solutions : passer du 304 au 316L, et revérifier la chimie de l'eau lorsque les défaillances se concentrent sur la partie humide.

Le relâchement après l'installation n'est pas une défaillance mais un comportement : la toile neuve se détend au cours des premières heures, il faut donc la retendre après le premier poste de travail, puis selon le cycle de maintenance normal.

Options de panneaux et installation

La plupart des toiles tissées de rechange sont fournies sous forme de panneaux rectangulaires dotés de bords à bandes d'accrochage (crochets) — la toile est pliée et serrée autour d'une tige ou d'un plat pour la tension latérale sur le plateau. Le profil du crochet doit correspondre aux rails de tension du plateau. Alternativement, les panneaux sont fournis pré-tensionnés sur un cadre en caoutchouc ou en polyuréthane qui se boulonne sur des traverses — plus faciles et plus rapides à remplacer, pour un coût initial plus élevé.

Pour les applications intensives très grossières, les panneaux peuvent être commandés avec des bords pliés ou roulés, parfois avec un fil de lisière plus lourd pour empêcher les fils de bord de s'arracher. Lorsque vous spécifiez un panneau, indiquez la longueur et la largeur hors tout, l'ouverture, le type et le profil de crochet, le diamètre du fil, le tissage et l'alliage.

Quelle que soit la méthode de tension, tendez uniformément sur tout le panneau, travaillez du centre vers l'extérieur et retendez après le rodage. Un panneau correctement tendu repose à plat, sans zones lâches ni ondulations ; une tension excessive ou insuffisante entraîne une défaillance prématurée.

FAQ

Quelle maille est la meilleure pour la classification du charbon propre de 13 mm ? Spécifiez une toile pré-ondulée par ouverture — environ 13 mm d'ouverture avec un fil de 4 à 6 mm. L'imbrication ondulée maintient la stabilité du panneau grossier sous charge ; l'acier inoxydable 304 ou l'acier à ressort 65Mn conviennent tous deux, le 65Mn étant préférable pour les applications abrasives sèches.

Comment convertir le nombre de mailles (mesh) en ouverture en mm ? Ouverture (mm) = 25,4 ÷ mesh − diamètre du fil (mm). Pour un mesh 30 avec un fil de 0,45 mm : 25,4 ÷ 30 − 0,45 = 0,40 mm. Indiquez toujours le diamètre du fil avec le numéro de mesh — « 30 mesh » seul est sous-spécifié.

Dois-je utiliser du 304 ou du 316L pour une toile de crible à charbon ? Tout dépend de la chimie de l'eau. Le 304 convient aux eaux neutres à légèrement acides et constitue l'option économique par défaut. Passez au 316L lorsque l'eau est acide, riche en chlorures ou que le charbon est à haute teneur en soufre — la teneur en molybdène résiste à la corrosion par piqûres qui réduit la durée de vie des panneaux en 304.

Pourquoi mon crible fin se colmate-t-il et comment y remédier ? Le colmatage est dû au coincement de particules de taille proche de la maille et à l'agglomération de fines humides. Augmentez l'ouverture d'un cran, installez un système de décolmatage à billes ou des rampes d'arrosage, utilisez une toile ondulée autonettoyante ou chauffez le crible. Si le colmatage est sévère, déterminez si un profilé wedge wire à fentes est mieux adapté à cette application.

Le tissage hollandais convient-il au criblage du charbon ? Non. Le tissage hollandais est une structure de filtration dotée d'une trame sinueuse et serrée qui offre une rétention de l'ordre du micron, mais pas d'ouverture nette pour le calibrage. Sur un crible à charbon vibrant, il se colmate immédiatement. Utilisez une maille carrée unie ou ondulée pour le calibrage ; réservez le tissage hollandais pour la filtration des boues ou des poussières.

Panneaux de toile de crible sur mesure de KAIFIL

Chaque usine de charbon crible une alimentation différente, de sorte que les rouleaux standard conviennent rarement. KAIFIL fabrique sur mesure des panneaux de toile pour crible vibrant en acier inoxydable et en acier à ressort, coupés aux dimensions de votre plateau, avec l'ouverture, le diamètre de fil, le tissage et l'alliage que vous spécifiez — y compris des options de bords à crochets, pliés et pré-tensionnés. Envoyez-nous les dimensions de votre crible et vos conditions de service (taille de coupe, tonnage, chimie de l'eau) ou un plan, et nos ingénieurs vous recommanderont la structure idéale et livreront des panneaux coupés sur mesure dans des délais courts. Contactez KAIFIL pour la fabrication de toile métallique sur mesure ou commencez par notre gamme de toiles métalliques tissées pour trouver une toile standard correspondante.

Sources

• ISO 9044:2016, Tissus métalliques industriels — Exigences techniques et essais, Organisation internationale de normalisation.
• ASTM E2016-06, Spécification normalisée pour les toiles métalliques tissées industrielles, ASTM International.
• ASTM E11-22, Spécification normalisée pour les toiles de tamis d'essai en fils tissés et les tamis d'essai, ASTM International.
• ISO 3310-1:2016, Tamis d'essai — Exigences techniques et vérifications — Partie 1 : Tamis d'essai en tissus métalliques, Organisation internationale de normalisation.
• Leonard, J.W. (éd.), Coal Preparation, 5e éd., Society for Mining, Metallurgy & Exploration (SME), 1991.