Сетка вибрационного сита для обогащения угля: размер ячейки, проволока и сплав

Сетка для виброгрохотов — это тканая металлическая сетка, которая служит сменным просеивающим элементом на вибрационных грохотах углеобогатительных фабрик, где она сортирует рядовой уголь по крупности, обезвоживает суспензию тяжелой среды, классифицирует чистый уголь и улавливает мелкий уголь из хвостов. Сетка определяется тремя параметрами: номером сетки (mesh count — количество отверстий на линейный дюйм, или 25,4 мм), диаметром проволоки и сплавом тянутой проволоки. Панели для угольной промышленности обычно имеют размер от 3 до 100 mesh, что соответствует квадратным ячейкам от примерно 5 мм до 0,15 мм, при этом диаметр проволоки варьируется от 6,3 мм для грубых предварительно рифленых панелей до 0,10 мм для тонких обезвоживающих сеток. Поскольку размер ячейки (мм) = 25,4 ÷ mesh − диаметр проволоки, сам по себе номер mesh не определяет размер разделения: сетка 20-mesh обеспечивает разделение на уровне 0,87 мм при проволоке 0,40 мм, но всего лишь на уровне 0,57 мм при проволоке 0,70 мм. Живое сечение (доля открытой площади поверхности панели) обычно составляет 30–60% для средних и тонких тканых сеток, используемых при обогащении угля, и ниже для тяжелых грубых панелей.

Основные выводы

• Номер сетки (mesh count) — это количество отверстий на 25,4 мм; перевод в размер ячейки выполняется по формуле: размер ячейки = 25,4 ÷ mesh − диаметр проволоки.
• Живое сечение (30–60% для большинства сеток для угля) определяет баланс между производительностью и сроком службы сита — для тяжелых грубых панелей этот показатель составляет 15–35%.
• Полотняное плетение — для тонкого мокрого грохочения и среднего обезвоживания; предварительно рифленая сетка — для грубой предварительной сортировки и классификации; галунное плетение — это фильтрационное плетение, а не плетение для сортировки угля по крупности.
• Подбирайте сплав в соответствии с химическим составом воды: 304 для общих условий эксплуатации, 316L для кислой/хлоридной воды, высокоуглеродистая пружинная сталь для сухого грохочения в условиях интенсивного абразивного износа.
• Большинство поломок панелей связаны с забиванием ячеек, абразивным увеличением размера ячеек или усталостным растрескиванием на натяжных кромках — для каждой из этих проблем существует решение на уровне технических характеристик.

Как углеобогатительные фабрики используют сетку для виброгрохотов

Углеобогатительная фабрика представляет собой последовательность этапов сортировки и гравитационного обогащения, а тканая сетка является основным рабочим просеивающим элементом на нескольких этапах технологической схемы.

• Предварительное грохочение и обесшламливание рядового угля. Добытый рядовой уголь проходит грохочение перед промывкой для удаления надрешетного продукта крупного размера и отделения фракции <0,5 мм, которая в противном случае загрязнила бы контуры тяжелой среды. Грубые предварительные грохоты работают в диапазоне 13–50 мм; обесшламливающие грохоты работают на уровне 0,5 мм.
• Обезвоживание и отмывка суспензии тяжелой среды (DM). После циклона DM дренажно-промывочные грохоты отделяют магнетитовую среду от угля. Размер ячеек здесь составляет около 0,5–2,0 мм; сетка должна обеспечивать быстрый дренаж, удерживая при этом уголь.
• Классификация чистого угля. Промытый уголь разделяется на товарные фракции крупности — обычно 6, 13 и 25 мм — для энергетического и металлургического рынков.
• Извлечение мелкого угля. Мелкие фракции из классифицирующих циклонов и нижнего продукта сгустителя извлекаются на грохотах тонкого мокрого грохочения с размером ячеек 0,15–0,5 мм.

Назначение определяет выбор сетки: для предварительного грубого грохочения требуется толстая проволока и крупные ячейки; для извлечения мелких фракций нужна тонкая сетка с достаточной живой площадью для обезвоживания. Приведенные ниже правила выбора применимы для этих задач, а также для более широкой сферы грохочения угля и заполнителей , где используются те же панели.

Число меш в сравнении с размером ячейки и граничной крупностью разделения

Число меш (mesh count) — это количество отверстий на линейный дюйм. Сетка 30 mesh имеет 30 отверстий на длине 25,4 мм, а сетка 8 mesh — 8. Поскольку каждое отверстие делит проволоку с соседними, размер ячейки в свету составляет:

Размер ячейки (мм) = 25,4 ÷ число меш − диаметр проволоки (мм)

Примеры расчета:

• 8 меш, проволока 1.60 мм → 3.18 − 1.60 = 1.58 мм размер ячейки
• 20 меш, проволока 0.70 мм → 1.27 − 0.70 = 0.57 мм размер ячейки
• 30 меш, проволока 0.45 мм → 0.85 − 0.45 = 0.40 мм размер ячейки
• 100 меш, проволока 0.12 мм → 0.25 − 0.12 = 0.13 мм размер ячейки

Обозначение в мешах наиболее полезно в диапазоне примерно от 4 до 100 меш (размер ячеек примерно от 5 мм до 0.15 мм). Выше этого значения — при грубом предварительном грохочении на уровне 13–50 мм — просеивающие панели обычно специфицируются напрямую по размеру ячейки в миллиметрах, поскольку эквивалентные номера меш опускаются ниже 2–4, а проволока становится настолько толстой, что традиционное обозначение в мешах начинает вводить в заблуждение.

Граничный размер разделения — размер частиц, разделяющий надрешетный и подрешетный продукты — соответствует размеру ячейки, но не идентичен ему. Частица проходит через квадратное отверстие, когда два ее измерения меньше размера ячейки в свету, поэтому угловатые частицы почти квадратной формы проходят при размере примерно 85–95% от номинального размера ячейки, в то время как удлиненные частицы проходят только тогда, когда их меньший размер соответствует отверстию. Для целей спецификации и контроля качества (QC) номинальный размер квадратной ячейки является эталоном калибровки, и сетка классифицируется по этому значению (см. наше руководство по переводу числа меш в микроны ).

При сравнении коммерческих предложений на сетку «30 меш» всегда проверяйте диаметр проволоки: сетка 30 меш с проволокой 0.30 мм обеспечивает разделение на уровне 0.55 мм; сетка 30 меш с проволокой 0.45 мм обеспечивает разделение на уровне 0.40 мм. Эта разница в 0.15 мм определяет, уйдет ли магнетит в отходы или суспензия унесется в готовый продукт.

Диаметр проволоки и живое сечение: производительность в сравнении со сроком службы сита

Живое сечение — это процент площади поверхности сита, приходящийся на открытые отверстия:

Живое сечение, % = [ячейка ÷ (ячейка + проволока)]² × 100

Диаметр проволоки двояко влияет на живое сечение. Более толстая проволока уменьшает каждую ячейку (снижая границу разделения), занимая при этом больше площади; более тонкая проволока увеличивает живое сечение сетки, но быстрее изнашивается и выдерживает меньшую нагрузку. Стандартные сетки среднего и тонкого класса, используемые на угольных грохотах, имеют живое сечение в диапазоне 30–60%; тяжелые предварительно рифленые панели из толстой проволоки имеют показатель 15–35%, поскольку площадь проволоки преобладает в переплетении.

• Тонкая проволока, высокое живое сечение (40–60%): максимальная пропускная способность и дренаж — оптимальный выбор для мокрого тонкого грохочения и среднего обезвоживания, где важны производительность и удаление влаги. Компромисс: меньший срок службы, большее провисание, требуется хорошая опора.
• Толстая проволока, низкое живое сечение (15–35%): более длительный срок службы и повышенная жесткость для тяжелых условий сухого грохочения крупных абразивных материалов. Компромисс: более низкая пропускная способность и более грубая эффективная граница разделения при заданном mesh count.

Практическое правило: выбирайте максимально толстую проволоку, которая при этом обеспечивает требуемое живое сечение и пропускную способность. Если ограничивающим фактором является пропускная способность, уменьшите диаметр проволоки и добавьте опоры; если ограничивающим фактором является срок службы панели, увеличьте толщину проволоки и смиритесь с меньшим живым сечением. При фиксированном размере ячейки увеличить живое сечение можно только за счет использования более тонкой проволоки, способной выдержать рабочие нагрузки.

Полотняное переплетение, рифленая сетка или голландское переплетение для грохочения угля

Три типа тканых конструкций подходят для грохочения угля, и каждая из них предназначена для определенных условий эксплуатации.

• Полотняное переплетение — каждая проволока основы поочередно проходит над и под каждой проволокой утка, образуя плоское полотно с равномерными квадратными ячейками. Это стандарт для тонкого и среднего грохочения: обесшламливания на уровне 0.5 мм, среднего обезвоживания на уровне 0.5–2.0 мм и улавливания мелкого угля. Полотняное переплетение обеспечивает наиболее точные размеры ячеек и наибольшее живое сечение в тонком диапазоне.
• Предварительно рифленая (рифленая) сетка — проволоки основы и утка изгибаются (рифлуются) перед ткачеством, благодаря чему они прочно соединяются в каждом пересечении и противостоят боковому смещению, обеспечивая жесткость и стабильность панели при грохочении крупных фракций. Рифленая проволочная сетка является стандартом для грохочения в горнодобывающей промышленности и классификации нерудных материалов крупных фракций: предварительного грохочения рядового угля и классификации в диапазоне 6–50 мм. Рифление также создает скругленные выступы на поверхности, которые лучше сбрасывают влажные мелкие фракции по сравнению с плоской сеткой; двойное рифление добавляет вторую плоскость изгиба для дополнительной жесткости.
• Голландское переплетение — проволока основы толстая, а проволока утка более тонкая и плотно уложенная, что обеспечивает плотную, извилистую фильтрующую поверхность без четких квадратных ячеек. Это фильтрационное переплетение (обычно с тонкостью фильтрации 5–300 µm), а не просеивающее. На вибрационном грохоте для угля оно забивается практически мгновенно и не приносит пользы для рассева; используйте его для пылеулавливания или автономной фильтрации шлама.

Для более подробного сравнения полотняного, саржевого и голландского переплетений см. полотняное против саржевого и голландского переплетения, а для тяжелых панелей грубого грохочения читайте рифленая металлическая сетка для тяжелых условий грохочения.

Выбор сплава: 304, 316L или высокоуглеродистая пружинная сталь

Сплав определяет, как именно выйдет из строя панель — из-за истирания, коррозии или усталости — и от этого зависит ее стоимость.

• Нержавеющая сталь 304 (18% Cr, 8% Ni) является стандартным выбором для контуров мокрого обогащения угля с нейтральной или слабокислой водой. Она хорошо сопротивляется ржавчине и органическим кислотам, легко протягивается в тонкую проволоку и является наиболее экономичным вариантом из нержавеющей стали.
• Нержавеющая сталь 316L содержит около 2% молибдена для повышения стойкости к питтинговой коррозии и воздействию хлоридов. Выбирайте ее, если технологическая вода является кислой, содержит много хлоридов или если уголь имеет высокое содержание серы и образует кислые шахтные воды. Разница в цене невелика по сравнению с затратами, связанными с преждевременным питтинговым разрушением в контурах тяжелосредного обогащения (DM).
• Высокоуглеродистая пружинная сталь (65Mn / 60Si2Mn / C72D) протягивается до гораздо более высокого предела прочности на растяжение (примерно 1500–1900 МПа), чем отожженная нержавеющая сталь, что обеспечивает превосходную стойкость к истиранию и усталости при сухом грохочении в тяжелых условиях, например, при предварительном грубом грохочении. Оцинкованная пружинная сталь часто применяется в условиях слабой коррозии. Она не подходит для контуров мокрого обогащения с кислой средой.
• Марганец — настоящая 12–14% марганцовистая сталь Гадфильда является литой и не протягивается в тонкую проволоку, поэтому термин «марганцевая сетка» обычно является маркетинговым обозначением для высокоуглеродистой пружинной проволоки. Если поставщик предлагает марганцевую сталь, запросите марку проволоки.

Наше подробное сравнение коррозионной стойкости проволочной сетки из SS304 и SS316 более детально рассматривает металлургические аспекты.

Типичные характеристики сетки для стандартных задач грохочения угля

Таблица ниже служит практической отправной точкой; сверьте параметры с гранулометрическим составом исходного сырья, производительностью и химическим составом воды.

Дешламационная панель на 0.5 мм обычно представляет собой сетку полотняного плетения 24–30 mesh с проволокой 0.35–0.50 мм из стали 304 или 316L; классификационная панель на 13 мм — это рифленая сетка, характеристики которой определяются размером ячейки — примерно 13 мм с проволокой 4–6 мм. Там, где для операций обезвоживания и промывки требуется щелевой незабивающийся профиль, многие предприятия используют шпальтовые панели, которые ведут себя иначе, чем тканые сетки, и требуют отдельного процесса подбора.

Распространенные виды отказов и способы их устранения

Большинство отказов ситовых панелей для грохочения угля сводятся к одной из четырех причин, и для каждой из них существует решение на уровне технических характеристик.

Забивание и закупоривание ячеек. Частицы граничного размера застревают в ячейках, а влажная мелочь образует корку на сетке, снижая площадь живого сечения и нарушая работу технологической линии. Способы устранения: увеличить размер ячейки на один шаг; перейти с плоского полотняного переплетения на рифленую или самоочищающуюся сетку; добавить деку с очищающими шарами (прыгающими шарами), водяные форсунки или систему подогрева сита; увеличить амплитуду вибрации при немного более низкой частоте.

Абразивный износ и увеличение размера ячеек. Проволока изнашивается преимущественно в местах пересечения рифлений, ячейки увеличиваются, и крупная фракция попадает в готовый продукт. Это основная причина выхода из строя при сухом крупном грохочении абразивного угля и породы. Способы устранения: увеличить диаметр проволоки, использовать сетку с двойным замковым рифлением, перейти на высокоуглеродистую пружинную сталь, снизить скорость подачи и высоту падения материала, а также периодически переворачивать панели для равномерного износа.

Усталостное растрескивание. Циклическая вибрация приводит к излому проволоки у натяжных кромок и в местах пересечения рифлений — это проявляется в виде волосяных трещин задолго до того, как панель будет выглядеть изношенной. Способы устранения: натягивать сетку в соответствии со спецификацией производителя (не допуская ни провисания, ни чрезмерного натяжения), укладывать края панелей на резиновые или полиуретановые профили, а не на голый металл, использовать закаленную пружинную проволоку и избегать натяжных крюков с острыми кромками, которые могут оставлять надрезы на проволоке.

Коррозия и коррозионная усталость. Питтинговая коррозия под воздействием кислой или соленой воды концентрирует напряжения и ускоряет растрескивание. Способы устранения: перейти со стали марки 304 на 316L и повторно проверить химический состав воды, если поломки часто происходят на мокром участке.

Ослабление натяжения после установки — это не дефект, а естественный процесс: новое сито растягивается в первые часы работы, поэтому подтяните его после первой смены, а затем выполняйте натяжение в рамках обычного цикла технического обслуживания.

Варианты панелей и установка

Большинство сменных тканых сеток поставляются в виде прямоугольных панелей с натяжными фальцами (крюками) — полотно загибается и зажимается вокруг стержня или плоской полосы для бокового натяжения на деке. Профиль крюка должен соответствовать натяжным планкам деки. В качестве альтернативы панели поставляются предварительно натянутыми на резиновой или полиуретановой раме, которая крепится болтами к поперечным балкам — их проще и быстрее заменять, хотя первоначальная стоимость выше.

Для работы в особо тяжелых условиях с крупными фракциями можно заказать панели с загнутыми или завальцованными краями, иногда с более толстой кромочной проволокой для предотвращения выдергивания крайних проволок. При заказе панели укажите общую длину и ширину, размер ячейки, тип и профиль крюка, диаметр проволоки, тип плетения и сплав.

Независимо от способа натяжения, натягивайте панель равномерно, двигаясь от центра к краям, и подтягивайте ее после обкатки. Правильно натянутая панель лежит ровно, без провисаний и волн; как избыточное, так и недостаточное натяжение приводит к преждевременному выходу из строя.

FAQ

Какая сетка лучше всего подходит для классификации чистого угля фракции 13 мм? Выбирайте рифленую сетку по размеру ячейки — примерно 13 мм с проволокой 4–6 мм. Рифленое замковое переплетение обеспечивает стабильность тяжелой панели под нагрузкой; подходят как нержавеющая сталь 304, так и пружинная сталь 65Mn, причем 65Mn предпочтительна для сухих абразивных сред.

Как перевести номер сетки (mesh) в размер ячейки в мм? Размер ячейки (мм) = 25,4 ÷ mesh − диаметр проволоки (мм). Для сетки 30 mesh с проволокой 0,45 мм: 25,4 ÷ 30 − 0,45 = 0,40 мм. Всегда указывайте диаметр проволоки вместе с номером сетки — обозначения просто «30 mesh» недостаточно.

Стоит ли использовать 304 или 316L для сетки угольного грохота? Начните с химического состава воды. Сталь 304 справляется с нейтральной и слабокислой водой и является стандартным экономичным вариантом. Переходите на 316L, если вода кислая, богатая хлоридами или уголь содержит много серы — содержание молибдена обеспечивает устойчивость к питтинговой коррозии, которая сокращает срок службы панелей из 304.

Почему забивается сетка тонкого грохочения и как это исправить? Забивание ячеек происходит из-за застревания частиц близкого к размеру ячейки калибра и налипания влажной мелочи. Увеличьте размер ячейки на один шаг, установите систему очистки прыгающими шарами или водяные форсунки, используйте самоочищающуюся рифленую сетку или подогрев сита. Если забивание слишком сильное, рассмотрите возможность использования щелевого профиля wedge wire, который может лучше подойти для данных условий эксплуатации.

Подходит ли сетка голландского переплетения для грохочения угля? Нет. Сетка голландского переплетения — это фильтровальная конструкция с извилистыми, плотно уложенными проволоками утка, которая обеспечивает задерживание частиц в микронном диапазоне, но не имеет четких калибровочных ячеек. На вибрационном угольном грохоте она мгновенно забьется. Для калибровки используйте тканую сетку с квадратными ячейками (гладкую или рифленую); оставьте голландское переплетение для фильтрации шлама или пыли.

Сетчатые панели для грохотов на заказ от KAIFIL

На каждой углеобогатительной фабрике грохочению подвергается разное сырье, поэтому стандартные рулоны редко подходят идеально. KAIFIL производит на заказ сетчатые панели для вибрационных грохотов из нержавеющей и пружинной стали, нарезанные точно под размеры вашей деки, с указанными вами размером ячейки, диаметром проволоки, типом переплетения и сплавом — включая варианты исполнения кромок с натяжными фальцами (крюками), подогнутыми или предварительно натянутыми краями. Отправьте нам размеры вашего сита и условия эксплуатации (крупность разделения, производительность, химический состав воды) или чертеж, и наши инженеры порекомендуют оптимальную конструкцию и поставят нарезанные по вашим размерам панели в кратчайшие сроки. Свяжитесь с KAIFIL для изготовления проволочной сетки на заказ или начните с нашего ассортимента тканых проволочных сеток для подбора стандартного полотна.

Источники

• ISO 9044:2016, Промышленные проволочные тканые сетки — Технические требования и методы испытаний, Международная организация по стандартизации.
• ASTM E2016-06, Стандартные технические условия на промышленные проволочные тканые сетки, ASTM International.
• ASTM E11-22, Стандартные технические условия на тканые проволочные контрольные сита и ситовые ткани, ASTM International.
• ISO 3310-1:2016, Контрольные сита — Технические требования и испытания — Часть 1: Контрольные сита из металлической проволочной сетки, Международная организация по стандартизации.
• Леонард Дж. В. (ред.), Обогащение угля, 5-е изд., Общество горной промышленности, металлургии и геологоразведки (SME), 1991.