选煤基础知识.doc

第一章 煤和选煤11.煤炭分类1泥炭1褐煤1烟煤22.煤炭为什么要洗选23.怎样选煤44.选煤厂5炼焦煤选煤厂5动力煤选煤厂5第二章筛分61.概说62.筛板和筛网7冲孔筛板7金属丝编织的筛网8筛棒83.固定筛94.滚轴筛105.摇动筛106.振动筛129.筛面的电力加热1210.筛分效率1311.筛子的使用和维护14第三章破碎161.概说162.鄂式破碎机173.辊式破碎机19单齿辊破碎机19双齿辊破碎机204.锤式破碎机21锤式破碎机的优点225.反击式破碎机22反击式破碎机的特点236.破碎机的使用与维护23第五章跳汰选煤231.概说232.跳汰机的种类253.活塞跳汰机254.无活塞跳汰机26立式风阀跳汰机275.跳汰机排料的自动调节32探测器32放大装置33排料机构336.跳汰过程的主要影响因素34跳汰频率35跳汰循环35风量和水量35给煤量36筛板的坡度和筛孔尺寸36床层厚度377.跳汰机的操作要领37给煤37原煤的润湿度37风量和水量37排料量388.跳汰选煤流程389.跳汰选煤实例39第六章流槽洗煤401.概说402.块煤洗槽403.末煤洗槽434.洗煤槽的自动调节45第七章重介质选煤461.概说462.重介质473.重介质分选机47斜提升轮分选机48立轮分选机48重介质旋流器494.悬浮液的回收与再生495.悬浮液比重的控制50第八章煤泥的精选501.概说502.浮游选煤51浮选概述51浮选药剂52浮选机52浮选流程56浮选过程的主要影响57浮选机的操作573.高频率跳汰58使用卧式风阀的煤泥跳汰机58卧式风阀的构造594.摇床精选59摇床结构59摇床的主要调节因素60第九章选后产品的脱水601.概说602.斗子机脱水61脱水用的斗子机(图88)61带脱水斗子机的捞坑623.脱水仓脱水634.筛子脱水64固定筛64弧形筛64脱水筛665.离心脱水机66惯性卸载的立式离心脱水机67螺旋卸载立式离心脱水机68振动离心脱水机68沉淀型卧式离心脱水机706.真空过滤机727火力干燥75管式干燥装置75滚筒式干燥机758湿煤的防冻措施76第十章煤泥水的处理771.概说772.重力浓缩设备78角锥浓缩池79浓缩漏斗79沉淀塔79耙式浓缩机803.水力旋流器814.室外煤泥沉淀池84第一章 煤和选煤1.煤炭分类日久天长,这些植物死后就倒在水中,层层相压,在水下大量聚积。水中的植物残骸长期与空气隔绝,逐渐失去氧、氮和氢,相对地增加了碳的含量(这就是碳化作用),变成了低级的煤炭(泥炭)。此后,泥炭继续受到各种地质作用,如上部地壳岩层的压力、地壳的变动及温度增高等,更加深了碳化程度,结果形成了我们常常见到的褐煤、烟煤和无烟煤。由植物残骸形成的煤叫做腐植煤。另外,还有一种由水里的水草和动物遗骸聚集而生成的煤炭,称做腐泥煤。由煤的生成过程,我们知道煤是有机化合物。但是,它并不是简单的化合物,也不是成分均匀的混合物,而是由各种简单的和复杂的化合物以及各种矿物杂质组成的混合体。煤中的有机化合物部分,由碳、氢、氧、氮及硫等组成,是可以燃烧的,所以也叫做可燃体。作为燃料来说,煤中不能燃烧的部分是废物,也就是常说的杂质。显然,煤中的可燃体愈多、杂质愈少,它的质量愈高。为了简便起见,用煤在完全燃烧以后剩下来的残渣数量(重量百分数)来表示煤的质量,这就是常常提到的煤的灰分。但要注意,煤的灰分数值与矿物质含量并不相等,灰分通常低于矿物质含量。因为在煤燃烧受热时,有些矿物质将会发生化学变化,改变了原来的成分和重量。比如,碳酸盐类(CaCO3)受热后变成石灰(CaO)并放出碳酸气(CO2);硫化铁(FeS2)经氧化后变成氧化铁(Fe2O3)和二氧化硫(SO2);石膏(CaSO4·H2O)燃烧后失去结晶水等。除了灰分之外,水分、硫、磷等都是煤中的有害杂质。将煤与空气隔绝并加热到一定温度后,煤中的有机物将分解成固体、液体和气体、(沼气CH4、氢气H2、碳酸气CO2、一氧化碳气CO及氮气N2等)。这些逸出的气体和液体统称为挥发物,它的含量(重量百分数)就是挥发分。没有挥发掉的固体残渣是各种矿物杂质和固定碳。如果用百分数表示煤中的各种成分的话,水分、灰分、挥发分及固定碳含量加起来应当等于100。按照煤的碳化程度,可以分为泥炭、褐煤、烟煤及无烟煤四大类。泥炭在四类煤炭之中,泥炭最年轻(碳化程度最低)。它的质地很软,呈海绵状或块状,颜色是暗褐色或黑色,表面没有光泽。泥炭中含有大量水分,因此它的发热量很低,但可以作为民用燃料,解决群众的烧柴问题。如浙江的泥炭就是当地的主要燃料来源之一。褐煤褐煤的碳化程度比泥炭略高。它的质地脆弱,容易裂成小块,表面没有光泽,呈暗褐色;挥发分高,内在水分大,发热量低。褐煤可作为化工、炼油的原料,也可供动力用或民用。我国的褐煤储量不多,产地分布在云南、广西、辽宁和吉林等地。烟煤我国烟煤的储量和产量都很大,在工业上应用最广。它的碳化程度比褐煤又提高了一步,具有相当的硬度,挥发分在10以上,内在水分在10以下(一般不超过3%),发热量较高。在烟煤中,有一部分粘结性强的是炼焦的好原料,这就是常说的炼焦煤。炼焦煤又可细分为瘦煤、焦煤、肥煤及气煤等,这些煤都是最宝贵的地下资源。我国炼焦煤资源丰富,遍及东北、华北、华东、中南、西南、西北各地。贫煤、弱粘煤、不粘煤及长焰煤等,可供动力用和民用。挥发分较高的长焰煤,也是炼油的好原料。无烟煤无烟煤的碳化程度最高,挥发分低,质地坚硬,黑色(有时略带灰色)并带有金属光泽。这种煤燃烧时火焰较弱,但火力最强,几乎不生煤烟,也不粘结,是民用的好燃料,也可供动力使用。尤其无烟块煤,更是制造化肥的重要原料。为了适应工业发展的需要,1958年颁布了我国煤炭分类的试行方案(表1)。这种分类方法是以煤的挥发分和胶质层厚度为基础。但进行褐煤分类时还应参考它的内在水分指标。用显微镜或用肉眼仔细观察煤炭时,会发现它是由一些外观很不相同的成分构成的。如按照这些外观上的差别进行分类,则有镜煤、亮煤、暗煤和丝炭四种。这就叫做煤岩成分。镜煤和亮煤都有光泽。它们的灰分低,多在2以下;镜煤不同于亮煤的地方,是镜煤的断口呈贝壳状,质地比较致密。暗煤和丝炭都是无光泽的,暗煤的质地坚硬而无层理,丝炭很象碎木炭屑;暗煤灰分是612%,丝炭的灰分较高,可达1525。一般说来,煤中有光泽成份占得多时,结焦性就会强些,反过来说,如果无光泽部分占多数,煤的结焦性就差,甚至不结焦。2.煤炭为什么要洗选如果把煤比做工业的食粮,那末由地下采出来的原煤,还只能算是“稻谷”,在许多情况下,是不能直接利用的。特别是高炉,它一定要用精煤炼成的焦炭。存在于煤中的大量有害杂质就是灰分。对炼铁来说,降低炼焦精煤的灰分,就等于降低焦炭的灰分,因为炼焦煤的灰分每降低1%,用它炼出的焦炭的灰分约降低1.33。在炼铁过程中,焦炭灰分每降低1%,高炉的焦炭消耗量可节约2.22.3%,同时还少用4的石灰石。这样,高炉可多装一些矿石,生铁产量约提高2.2。反之,如果用高灰分焦炭炼铁,不但高炉的生铁产量会随之降低,而且还因为这种焦炭的强度低,冶炼过程甚至不能顺利进行。国家标准GB397-65规定,炼焦精煤的灰分一般不应超过11.5。大类别小类别分类指标Vry无烟煤010贫煤>1020瘦煤1号瘦煤1420082号瘦煤1420>812焦煤肥煤气煤弱粘煤不粘煤长焰煤褐煤在铁路的货运量中,煤炭所占比重最大。煤的灰分高,就等于让火车带着大量矸石去“旅行”。我们不妨计算一下:假设每年有两亿吨煤炭要经过铁路运输,只要煤的灰分增加1%,每年大约就得多装300万吨矸石,需要6万多节载重量50吨的车皮,这是多么惊人的浪费啊！此外,不论是化工用煤、动力用煤,还是民用煤,灰分也都是有害无益的杂质。因为在燃烧煤炭时,其中的矿物质不仅不能产生热量,反而要吸收一部分热量随炉灰排掉。动力用煤的灰分每增高1%,大约就得多消耗2.02.5的煤炭。煤的硫分虽然不及灰分高,但是硫分为害极大,能大大降低钢铁的质量。焦炭中的硫分稍微提高一点,高炉就要多耗用大量的焦炭、石灰石和矿石。一般认为,1的硫分的危害程度,不亚于8的灰分的危害程度。所以炼焦煤的硫分也要力求降低,一般应不超过1.5。在作为燃料使用时,煤中的硫分也是有害的,因为煤炭中的硫约80%对是可燃性的,当煤燃烧时将产生二氧化硫、三氧化硫以及硫化氢等有害气体,污染大气,造成公害。伟大领袖毛主席教导我们:“一切产品,不但求数量,多,而且求质最好,耐穿耐用。”因此,对于煤炭产品来说,除了在开采过程中注意提高质量之外,常常还要把原煤进一步加工,去掉杂质,符合用户要求的质量规格之后,才能成为出厂产品。特别是供炼焦用的煤炭,降低灰分和硫分更是必不可少的加工过程。选煤就是去除原煤杂质并将其加工为一定质量规格的出厂产品的机械加工过程。在煤中,形成灰分的矿物杂质有几种不同来源。首先,在成煤的原始植物中就含有一定数量的矿物质,它们与煤的有机物密切结合为一体,用机械方法根本不能去掉,由这类矿物质形成的灰分叫做原生灰分。其次,在成煤的植物残骸的聚积过程中,由于冲积作用而混入一些泥沙,它们与煤结合得也比软均匀、致密,多呈结核状,在选选过程中把煤破碎得较细之后,才能选出一部分,由这样的杂质形成的灰分叫做次生灰分。原生灰分和次生灰分又统称为内在灰分。此外,在采煤过程中,煤层内的夹石和破碎后的顶底板岩石常常混入煤中,形成煤的外在灰分。这类杂质虽然在煤中大量存在,但却容易与煤分开。选煤过程主要是去掉这种外在灰分的杂质。煤中的硫分也有几种不同的形式,有机硫、硫酸盐硫和黄铁矿硫。三种硫分总称为全硫。有机硫是成煤植物的组成成分,它与煤的有机体均匀地结合在一起,只有用化学方法才能将有机硫提取出来。硫酸盐硫主要是指硫酸钙(CaSO4)、硫酸亚铁(FeSO4)等矿物杂质所含的硫,不过硫酸盐硫的含量常常是很低的,不必计较。煤中的黄铁矿(FeS2)是黄铁矿硫的来源,由于它是单体混杂在煤中,而且比重很高,所以在重力洗选过程中很容易将它排掉。在煤的全硫含量中,通常有一半甚或一半以上是有机硫,其次才是黄铁矿硫,所以如何有效地降低高硫煤的含硫量,在选煤技术上还是一个正在研究的课题。过多的水分也是煤的有害杂质。存在于煤中的水分有几种不同的结合形式,概括起来可分为内在水分和外在水分两类。存在于煤炭孔隙中的水叫做内在水分。内在水分也叫吸附水分。处于风干状态的煤,其内在水分不会失掉。如果将煤加热到105左右,内在水分才能消失。附着在煤的表面上的水叫做外在水分。把煤曝置在干燥空气中经过一段时间之后,就会失掉这种水分。煤的外在水分可以用机械方法脱除大部分,而内在水分必须采用热力方法使之蒸发。过高的水分对运输是严重的威协。因为煤的外在水分高,不仅浪费运输力,在冬季还会冻在车箱中,卸车困难。既要使用大量人力,又延长了车皮的周转时间。此外,精煤水分每增高1%,炼焦时间将延长30分钟,从而降低了焦炉的生产能力;过高的水分,甚至还严重影响焦炉的寿命。所以,选煤厂出厂精煤的水分,在冬季最好降到9以下,一般季节也不宜高于12。旱采原煤的外在水分一般并不太高,可是经过洗选之后,水分会大大提高。因此,洗选产品的脱水和干燥,也是选煤厂的重要作业之一。对水力化矿井来说,煤的脱水是生产过程中的一个必要环节。3.怎样选煤选煤的主要任务,是降低煤的灰分。具体地说,就是使混杂在煤中的矸石、煤矸共生的夹矸煤与纯净的煤炭,按它们在比重、外形和其它物理性方面的差别加以分离。选煤方法有许多种,可以概括地分为两大类。利用水或水与矿物组成的悬浮液选煤的,叫做湿法选媒;与湿法选煤相对应的就是干法选煤。为了更细致地表明选煤工艺的特点,一般将选煤方法分为下列几种:1.手选手选又名人工拣矸,即根据煤块和矸石块在颜色、光泽及外形上的差别来进行分选。这种选煤方法完全靠人工实现,而且只能从煤中拣除粒度在50mm(至少要25mm)以上的大块矸石。2.重力选煤法这是依据煤和矸石的不同比重进行的选煤方法。烟煤的比重是1.21.5,而矸石的比重在1.8以上。将煤和矸石在重力选煤机中分选,就能得出煤和矸石两种产品。但是,为了获得质量较好的精煤和比较纯净的矸石,在工业生产中通常还要生产一种介于精煤与矸石之间的副产品-中煤(也叫二号煤)。在水或者水与矿物组成的悬浮液中进行的重力选煤过程,通常叫做洗煤,可以分选粒度由数百mm到0.5(甚至0.2)mm的煤炭,所以应用极广。湿法重力选煤,还可细分为:跳汰选、流槽选(槽洗)、摇床选、重介质选等。也可以借风力实现重力分选,这就是风力选煤法(干法选煤)。3.浮游选煤法这是依据煤粒与矸石颗粒表面润湿性的差别,实现细粒(0.51mm以下)物料分选的方法。4.特殊选煤法除了以上三大类常用的选煤方法以外,还有多种多样的利用其它原理进行选煤的方法,目前由于它们的应用范围有限,所以统称为特殊选煤法。例如,利用煤与矸石的导电率或导磁率的不同而进行的静电选(用于煤尘)、电力拣矸(用于块煤)及磁力选煤;利用放射线对煤和矸石穿透能力不同而实现的放射线同位素选煤和X射线选煤;此外,还有利用煤和矸石在摩擦系数、硬度、形状和弹性等方面的差别而设计的各种选煤装置。在上面提到的各种选煤方法中,湿法重力选煤应用最广。跳汰法在目前是最主要的选煤方法,重介质选煤法是新兴的、有发展前途的重要方法。在机械化选煤厂中,手选只是主要选煤过程之前的一种准备作业,它的应用范围正在逐渐缩小或被机械化方法(如重介质选矸等)代替。浮选法则是精选煤泥的最有效的方法,但由于成本很高,主要用于炼焦煤选煤厂。选煤厂的主要产品是精煤。在精煤产品中,绝大部分是纯净的煤炭,但是由于机械效率的关系,也多少还夹杂着一些夹矸煤,甚至祖少量的矸石。精煤主要是供炼焦用,块精煤也供人造石油和发生煤气用。中煤是选煤厂的副产品,它是由夹矸煤、净煤和矸石组成的混合产品。中煤主要是供煤矿附近的用户作动力用和生活用。选煤厂的另一种副产品是煤泥或煤尘。这种产品是动力燃料或民用燃料,有时也可作为土法炼焦原料。煤泥和煤尘都是指粒度在1mm以下的细粒煤炭,它们的区别是:煤尘是干的,容易飞扬,如原煤除尘过程中脱除的细粒,煤泥则含有较高的水分,是在湿法选煤过程中产生的。洗后矸石又称洗矸,是选煤厂的废物。因为机械效率的关系,洗矸中也夹杂着少量的夹矸煤和净煤。4.选煤厂选煤厂是用机械方法去除原煤中的杂质,并按质量和粒度进行产品分级、分类的煤炭加工厂。采用湿法选煤的选煤厂也叫洗煤厂。在我国,炼焦煤选煤厂都是湿法选煤,因此通常都叫洗煤厂。选煤厂有许多类型。按照选后精煤的供应对象,选煤厂分为两种类型:炼焦煤选煤厂这类选煤厂的主要产品是质量优良的炼焦精煤,副产品是中煤和煤泥。炼焦煤的精选下限一般要达到“0”mm,至少须达1mm。精选下限-也叫选煤深度,是指受到精选作用的最小颗粒的尺寸。例如,精选下限1mm,就是说所有大于1mm的颗粒都受到精选,而1mm以下的细粒受不到精选作用。动力煤选煤厂这类厂的工艺流程力求简化,一般只分选块煤,末煤可不入选,也就是精选下限只达613mm。但是,对于低质原煤,也有全部入选的。按照选煤厂的位置及其与矿井的关系,选煤厂分为四种类型:1.矿井选煤厂。这类选煤厂位于矿井的工业广场上,是该矿井地面建筑物的一个组成部分。矿井选煤厂只为它所在的矿井服务。2.群矿选煤厂。这类选煤厂建在某一矿井的工业广场上,但它为邻近的若干个矿井服务。3.矿区选煤厂。这类选煤厂所处理的原煤由若干个矿井或矿区供应,不过它并不与任何一个矿井建在一起。4.用户选煤厂。这类选煤厂是直属用户的,如焦化厂附设的选煤厂。选出的精煤直接送到焦化厂去加工。选煤厂的生产能力是以年处理的原煤量表示。年处理能力为30万吨和30万吨以下的,属于小型选煤厂,30100万吨的是中型选煤厂,100万吨和100万吨以上的称做大型选煤厂。选煤厂由下列主要车间组成:受煤(包括贮煤)和原煤准备车间。接受、贮存由矿井运来的原煤,进行原煤的筛分、破碎、拣矸、除尘等工作,为选煤车间准备粒度适当的原煤。选煤车间。使用机械方法进行煤炭的精选,选后产品的脱水和装仓。煤泥处理车间。煤泥水的浓缩和澄清;用浮选或其它机械方法回收煤泥。干燥车间。细粒精煤和浮选精煤的供干。第二章筛分1.概说送入选煤厂的原煤,是大小不同的块粒的混合物,其中最大块尺寸常达300500mm,最小的颗粒则是飞扬的煤尘。无论哪一种选煤机,都不能处理粒度差别这样悬殊的原煤。因此,首先要按照精选作业的要求,把原煤分成粒度比较均一的几级物料。筛分就是在带孔的筛面上使物料按粒度大小进行分级的作业,筛分所用的机械或器械叫做筛子(筛分机)。选煤厂里使用筛子的地方很多,一个厂少者几台,多者达几十台。为了合理地使用煤炭,满足不同用户的要求,也常常将原煤或选后精煤筛分成几种粒度不同的级别。在破碎煤炭之前,为了事先分出小于规定粒度的煤,或是检查破碎产品的粒度是否符合要求,也得使用筛子。为减轻除尘、脱水或脱泥设备的负荷,使之有效地工作,需要用筛子预先把较粗的颗粒筛出。这样看来,筛分作业共有三种类型:选前筛分、最终筛分和辅助筛分。为配合精选作业而进行的筛分,叫做选前筛分或预备筛分。将煤炭按用户需要而进行的筛分,叫做最终筛分。为顺利而有效地进行其它作业所进行的筛分,叫做辅助筛分。此外,选后产品的脱水和脱泥作业中也广泛使用筛子。对动力用煤,有时将它筛成不同的粒度等级之后,不经机械加工(只是将大块煤中的矸石用人工拣出)即作为最终产品送给用户。在这种情况下,筛分作业已不是洗选过程的辅助作业,而是煤炭的主要加工过程。这种筛分作业叫做筛选。专门进行筛选作业的煤炭加工厂,叫做筛选厂。按照工作原理,筛子可分为:固定筛、滚轴筛、摇动筛、振动筛、共振筛及滚筒筛等。选前筛分常使用滚轴筛、摇动筛、振动筛和共振筛,有时也使用固定筛。在最终筛分和辅助筛分作业中,广泛采用各种类型的摇动筛、振动筛和共振筛。共振筛、振动筛和快速摇动筛,广泛用于粉煤和粗粒煤泥的脱水及脱泥作业。在筛子上,可以铺设一层筛面,也可以铺设两层或三层筛面。一层筛面可得到筛上和筛下两级产物,两层筛面可分出三级产物。总之,筛分产物的级数,比筛面的层数多一。每种筛分产物都有一定的粒度范围(粒度等级)。例如,原煤经过50和13mm的两级筛子筛分之后,得到大于50mm,50至13mm及小于13mm的三级产物。根据国家标准GB 189-63煤炭粒度分级的规定,商品煤的粒度分级如表2。表2 煤炭粒度分级序号粒度名称粒度符号粒度尺寸(mm)1特大快T>1002大块D501003中快Z25504小块×13255粒煤L6136粉煤F<6上述规定适用于作为燃料用的煤炭产品。其中13mm的如果不再分级,称为末煤,符号为M。标准中指出,煤矿可根据用户需要,结合煤质特点和筛分可能,合理确定煤炭粒度分级的级数。如果要筛出两级以上的产物,就产生了筛分顺序的问题。选煤厂的筛分顺序有三种:1.由小到大的筛分顺序:先将物料中的细粒煤筛出,然后逐步筛出粒度较大的煤块(图2a),2.由大到小的筛分顺序:先筛出粒度最大的煤块,然后逐步筛出粒度较小的煤块(图2b),3.混合筛分顺序:上述两种筛分顺序混合而成(图2c)。abc图2筛分顺序(P17)在生产上广泛采用由大到小的筛分顺序。这种筛分顺序的优点是:物料中的大块煤先被筛出,减少大块煤因在筛面上碰撞而破碎的现象,小筛孔筛面的煤量减少,最难筛分的细粒煤有更多的透筛机会;各层筛面系上下重迭装设,筛子占用的厂房面积较小。2.筛板和筛网筛板和筛网都是筛子的工作面,物料就是通过筛板(筛网)上的筛孔而分级的:小于筛孔的颗粒漏下去,大于筛孔的颗粒沿筛面前进,最后由筛子末端排出。实际上,筛板和筛网并不只限于在筛子上使用,在跳汰机、脱水机上也要应用。通常使用的筛面有三种形式:冲孔的筛板,金属丝或尼龙丝编织的筛网和筛棒(蓖条筛)。冲孔筛板在筛子上用得很广,选煤厂都可以用铁板自己制造。筛孔可用冲压的方法冲成,也可用钻孔的方法钻成。筛板上的筛孔有圆形、方形和矩形等多种,其中以圆孔最为普遍。圆孔筛板的筛孔尺寸以孔的直径表示,方孔则以边长表示。使用方孔筛面时,颗粒可能通过方孔的对角线穿过,所以在筛孔尺寸相同的条件下,通过方孔的最大颗粒粒度,相当于通过圆孔的最大颗粒的1.23倍。这是在选用方孔筛面时需要考虑的因素。圆孔筛板的筛孔,应当交错排列,使筛孔的中心位于等边三角形的三个顶点上。这样可比方格排列的活面积(筛孔的总面积占筛板全面积的百分数)大15%,从而提高单位筛面的透筛能力。筛孔的距离应当合适。筛孔过稀时,活面积小,影响筛子的生产能力和筛分效率,但是过密时,又容易断裂。铁板的厚度也要选择得当。圆孔筛板的适当尺寸如下:筛孔直径mm1251009080605035251396筛孔中心距离mm1601251151107565483820149筛板厚度mm108866666543冲孔筛板常用于10013mm之间的分级,因为更大粒度的分级,可使用坚固的筛棒,细粒的筛分,则以采用活面积大的编织筛网为宜。此外,离心脱水机上使用的不锈钢钻孔筛板,其孔径很小,一般在0.53mm之间。近年来国外出现一种橡胶筛板,其特点是比钢制筛板耐磨,筛分效率较高,成本较低,而且噪音小。金属丝编织的筛网多用于13mm以下的细粒筛分,因为它的活面积可达70%,而冲孔筛板只有3540。较大的活面积,对细粒物料的筛分极为有利。筛网的编织方法如图3所示。筛孔在3mm以上的筛网用钢丝或锰钢丝编织,3mm以下的用铜丝、不锈钢丝、或尼龙丝编织。小筛孔的筛网常在粗粒煤泥脱水筛和真空过滤机上使用。使用筛网的缺点是:潮湿的粉煤容易粘在筛丝上,堵塞筛孔;筛丝容易松动或断裂,使分级粒度不准确。图3编织筛小孔筛网的筛孔尺寸习惯上都不是直接用mm表示,而是采用网目作单位。网目的单位很不统一,有几种不同的标准。有一类标准,是指每吋筛网上的孔数。例如在每吋上有60个孔,这种筛孔就叫做60网目。可见,网目数愈大,筛孔就愈小。但是要注意到,在不同的标准中,同样的网目数所代表的筛孔尺寸是有些出入的,这是因为筛丝直径可能不同的缘故。另一类标准,是把每平方厘米筛网内所包括的孔数叫做网目。我国目前多沿用前一种表示方法。常用的几级筛网尺寸大致如下:网目20406080100120140200mm0.840.420.250.1770.1490.1250.1050.074在煤泥脱水筛和真空过滤机上常使用40或60网目的筛网。更细的筛网在生产中很少采用,它们只用于生产检查的试验作业。筛棒筛分大粒度煤的固定筛的筛面,是由平行排列(中间留有一定间隙)的金属筛棒组成。筛棒应该坚实,能够承受大块煤和矸石的冲击。筛棒的断面形状有梯形、正方形等几种。标准的筛条是断面为梯形的铁条。安装时,筛棒的宽面朝上,窄面朝下,这样可以避免煤块卡在筛缝中。有时为了选材方便,也可使用圆铁棒制做固定筛筛面。不过这种筛面的工作情况较差,煤块容易卡在棒条之间。在煤矿常常见到用旧铁轨代替筛棒的筛面。旧铁轨的底面应该朝上,否则容易卡住煤块。这种筛面虽然坚固,但筛分效率较低,因为铁轨的底面很宽,在筛分时,一部分粉煤可能沿轨面滑落到筛出的块煤之中。在选后粉煤和煤泥的脱水筛上,常利用细缝筛板(也叫笼条筛)。这种筛板,是用梯形断面的黄铜或不锈钢的蓖条制成(图4)。笼条缠绕在铁棒上,卷成环形。许多根平行排列的蓖条之间所形成的空隙,就是筛缝。细缝筛的缝隙,常常采用0.251mm。需要加大筛缝时,可以在笼条之间加上垫片。还有一种焊接的细缝筛板,是将筛条直接焊在圆钢棒上。图4细缝筛板P213.固定筛固定筛是最简单的筛分设备。将筛棒按一定角度倾斜安装并且加上挡煤用的侧板就成固定筛(图5)。图5固定筛P21固定筛的优点是构造最简单、最坚固,不耗用动力,没有运动零件,不需照顾。但是,它的单位面积生产能力低,筛分效率不高,而且安装时要求比较大的落差。所以,这种筛子一般只在选煤厂受煤仓上使用,以分出250300mm以上的过大块,有时也用于大粒度煤(50100mm以上)的选前分级。在选后精煤进入脱水筛之前,也可利用固定筛预先泄出过多的水。安装固定筛时,要把倾斜角度(即坡度)找好。因为角度过小,筛上物料不能自行滑落,角度过大,将使筛分效率降低。筛分原煤时,如果用运输机直接给料,可取2535°的坡度;如给料速度不大,可采用3540°。合适的坡度,与煤的粒度及水分有关。粉煤多或煤的水分高时,要把坡度适当加大些。用于脱水时,因有水的冲力,坡度不必太大,与榴槽取同样的角度即可。固定筛的生产能力,可根据筛孔尺寸选取下列数值:筛孔尺寸(mm)每平方米筛面的生产能力(吨/时)1506010010040805020402510201251062.5531.53近年来在煤泥脱水和分级作业中使用的弧形筛,也是固定筛的一种。关于弧形筛将在第九章介绍。4.滚轴筛滚轴筛是一种活动的棒筛。它既具有固定筛的优点,如结构坚固,工作安静可靠,无需细心照顾等,又消除了固定筛的生产能力低、筛分效率不高以及高度大等缺点。所以,在大粒级选前分级作业中常采用这种筛子。应当提到,这种筛子通常只适用于50mm以上的粒度分级,个别情况下达到25mm,如再缩小筛孔,筛分效率就过于低了。近年来,在新建的选煤厂中,已用效率更高的振动筛或共振筛代替了滚轴筛。图6辊轴筛滚轴筛是由许多根辊轴平行排列而成(图6)。辊轴经链轮带动旋转,转动方向与煤流的运动方向相同。给到筛子上的物料,被转动的辊轴带动前进,粉煤则透过辊轴间的缝隙漏掉。辊轴的断面有圆三角形的,也有在圆筒上带圆盘的。前一种型式比较合理,可以减少辊轴间卡住煤块的现象。采用圆三角形辊轴时,辊轴之间恰好形成圆孔,而圆盘形辊轴间则形成方孔。还有一种偏心盘式的结构,也是为了使筛上的物料层松动,便于透筛。辊轴数目由7根到13根不等,倾斜角度常在1215°之间。圆三角形辊轴和偏心盘式辊轴一定要保持正确的相对位置,否则辊轴转动时会形成忽大忽小的孔隙。这样不仅影响分级的精确性,而且还容易损坏设备。滚轴筛每平方米面积的生产能力,可按每mm筛孔为0.8吨/时进行估算;也可根据筛孔尺寸选取下列数值:5.摇动筛如果用铰接支柱或弹性支柱(或吊杆)支持着筛框,并利用偏心传动机构带动筛框往复摇摆,使物料沿筛面向前移动,那末小于筛孔的粉料就透过筛孔漏下去,而大于筛孔的粗粒则继续前进,最后从筛面末端排出,从而完成分级过程。按上述情况工作的筛子叫做摇动筛。为使筛面上的颗粒能够克服摩擦力而向前运动,常常把筛面装成倾斜的。使吊杆(或支柱)与筛框成一定角度,筛面在向前运动的同时,就会稍微向上抬高一些,将颗粒抛起,使它不断跳跃前进。如果利用差动传动机构,使筛面上的颗粒所受的前进力量大于后退力量,颗粒也可以作前进运动。摇动筛在老选煤厂中应用较广,有多种不同的类型和结构。下面介绍几种最常见的类型。图7弹性支杆摇动筛P25带有倾斜弹性支柱的摇动筛(图7)这种筛子是由下列主要部分组成:筛框1,弹性支杆2,连杆3,偏心轮4,曲轴5,轴承6及底座7。铺有筛板或筛网的筛框被弹性支杆支持着,支杆与底座、支杆与筛框,都是固定联结。连杆的一端通过偏心轮接在曲轴上,另一端则绞接在筛框上。曲轴转动时,连杆带动筛框前后摇动。由于支杆与筛框呈70°左右的角度,所以连杆向前运动时,将筛框推得向上升高一些,使筛面上的物料得到抖动的前进力量。物料在筛面上的移动速度大约是0.10. 25米/秒。在我国,多利用竹板做弹性支杆。弹性支杆也可以用耐弯曲的木材制造。支杆的数目决定于筛子尺寸和制造支杆的材料。连杆与筛框一般是用铜套纹接。冠山选煤厂利用旧橡胶带代替铜套,使用情况良好,节省了有色金属。这种筛子的抖动力量强,除了可以用来进行各粒级煤的筛分外,也可用于选后末煤和粗粒煤泥的脱泥与脱水,这类筛子的优点是:构造简单,制造容易,摩擦部件少,容易检修;安装高度不大,物料落差小。它的最大缺点是振动大,不宜装设在厂房的上层;只可铺设一层筛板,生产能力较低。弹性吊杆摇动筛这种筛子与前类筛子不同之处,是筛框悬挂在弹性吊杆上。为保证筛子的工作平衡,用曲轴通过两对连杆分别带动依次排列的两段筛框,使二者的运动方向相反。支承筛框和主轴的钢梁架设在建筑物的混凝土支承柱上。筛子的连杆和吊杆,用胡桃木或水曲柳制造。吊杆由三层木板夹两层橡胶带制成。这种筛子的抖动力量强,筛面很大,适于选后细粒精煤的脱水和脱泥。常见的一种弹性吊杆摇动筛是Q-4型筛子,其技术规格如下:快速摇动筛为了消除前一类摇动筛振动力大和生产能力低的缺点,而出现带有消振装置的快速摇动筛。这类筛子的特点是,曲轴悬挂在吊杆上,并且用弹簧吸振;采用两段筛框,使之一前一后反向运动,以平衡筛子的运动。由于采取了这些措施,筛子的转数得以提高,因而生产能力和筛分效率指标都比较好。但是,近年来,在新建的选煤厂中,这类筛子已被效率更高的振动筛和共振筛所代替。快速摇动筛有用于块煤分级和末煤脱水的两种类型。块煤用快速摇动筛的单位面积生产能力,可根据筛孔尺寸和所要求的分级准确程度,分别采取表4所列数值。表4块煤用快速摇动筛每平方米筛面的生产能力(吨/时)末煤用快速摇动筛是由支持在支杆上的两段筛框组成(图8)。筛子的主要部分是:依次排列的两段筛框1和2 ,倾斜的绞接支杆3,偏心轴4,连杆5,机架6,悬挂偏心轴的吊杆7和电动机8。这种筛子与弹性支杆摇动筛不同之处,是用绞接在机架和筛框之间的金属支杆,代替了刚性联结的弹性支柱;偏心轴的轴承不是装在固定的基础上,而是吊在机架上,并且利用弹簧限制轴的摆动,吸收轴在旋转时所产生的不平衡力,偏心轴带动两段筛框,使它们的运动方向相差180°,这样,筛子的运动比较均衡。6.振动筛振动筛出现得比较迟,但是近年来推广得极其迅速、普遍,不论是粗粒或细粒分级,也不论是末煤或煤泥脱水,都在使用振动筛。振动筛获得迅速和广泛应用的原因,是因为它具有一系列的重要优点:1.由于筛面的强力振动,颗粒不容易卡在筛孔中,这是其它类筛子难于做到的;2.筛面产生频率较高的强力振动,使筛分过程能够迅速而有效地进行,所以单位面积生产能力高,筛分效率也好;3.既轻便又便宜;4.占地面积少;5.应用范围广,分级粒度可从150200mm到0.250.1mm,最大入料粒度可达1000mm;6.动力消耗低。振动筛的工作原理与摇动筛不同。它不是由偏心机构通过连杆的联系,使支持在支柱(或吊杆)上的筛框严格地按照一定的冲程往复摇摆,而是由产生振动的机构(振动器),将振动直接传递给筛框,筛框可以自由振荡,使颗粒产生几乎是垂直于筛面的跳动或作椭圆运动。振动筛的转数极高(每分钟在9001500转之间)而振幅较低(多在16mm间)。由于颗粒的跳动差不多是垂直于筛面的,所以筛面的倾角很大(达840°),能够顺利地排卸筛上物料。此外,还有一点应当提到,振动筛筛面各处的振幅并不一定相同。所有这些在运动上的以及构造上的特点,都与前面介绍的摇动筛不同,不可将二者混为一谈。振动筛的型式极多,依据振动机构的不同,可分为四类:1.偏转筛;2.带有不平衡轮的惯性筛;3.打击式振动筛;4.电振动筛。下面只介绍前两类,因为它们在选煤厂中用得比较普遍。偏转筛偏转筛也叫做半振动筛,图10可以帮助我们理解偏转筛的工作原理。偏心轴1的两端通过滚珠轴承装在支架3上。在同一根轴的偏心轴颈上,用另外两个滚珠轴承悬吊着筛框2,筛框的两端则由弹簧4支持。偏心轴旋转时,由于轴颈的偏转运动,筛框产生强力的振动,迫使筛网上的物料跳动。在筛面上靠近偏心轴的中部,振动轨迹是圆形,但是在两端,因受弹簧的限制而成为椭圆形。图10偏转筛的工作原理示意图P329.筛面的电力加热细粒湿煤的分级是一件困难的事,因为煤粒容易粘附在筛丝上,堵塞筛孔,结果使筛子的生产能力和效率都大为降低。为了消除这种缺点,近年来出现了利用电力加热筛网的方法,也就是所谓电热筛。筛丝因电流通过而升高温度时,靠近筛丝的煤粒的表面水分迅速蒸发,表面张力显著降低,筛丝与颗粒表面之间的水膜遭到破坏,不再粘附在筛丝上,因而改善筛子的工作质量。加热的方法,是使筛网与筛框绝缘,用软线把向筛网供电的扁铜线接到降压变压器的二次线圈上。变压器的一次线圈接到电源上,二次线圈电压降至412伏左右。将这样的低压电流通到筛面上之后,筛网温度升高到7080°(筛面在给料工作时的温度是4060°)。每台筛子使用的变压器容量约为1020(),每吨煤的耗电量大约0.10.3()·小时。此外,也可根据感应原理,用高频电流使筛面产生电流而加热,但是感应电热法的耗电量更大。10.筛分效率前面介绍各类筛子时,已经不止一次地提到过筛分效率这个术语。筛分效率是筛分作业的质量指标,即表明一台筛子工作得好坏的指标,换句话说,分级是否准确的指标。用筛子筛分物料时,本来希望把所有小于筛孔尺寸的颗粒都筛下去。如果真是这样,筛分效率就是100了。事实上,在工业条件下很难把全部粉料(小于筛孔的)筛出,难免有一部分混到筛上产物中;同时,由于筛孔尺寸的不准确或筛面破损,也可能有一些大于规定粒度的颗粒漏到筛下物中。一般说来,后一种情况并不严重,可以忽略不计。为了简便起见,通常所讲的筛分效率,是指实际筛出的筛下物数量与原煤中该级含量之比,就是筛分效率(%);A -实际获得的筛下物数量,用占入料的百分数表示;A -入筛物料中粒度小于规定筛孔的粉料含量(%)。在上式中,入筛物料中的筛下级含量A可以通过采样和筛分试验测得,但是实际筛下物数量A,却很难直接测知。为了解决这个问题,我们可以推导出另外一个计算筛分效率的公式。不难想到,筛下物的数量A,应