《煤矿总工技术手册》第2章 煤的筛分和破碎

（第十篇洗选加工）2 煤的筛分和破碎2．1 筛分在带孔的筛面上使物料按粒度大小进行分级的过程叫做筛分，筛分所得产物称为粒级，每一种粒级以该产物的最大粒度和最小粒度来表示，如50~25 mm、25~13 mm等。

筛分所用的机械叫做筛分机（或称筛子），筛分机的种类很多，按照工作原理可将其分为：固定筛、滚轴筛、摇动筛、转动筛（圆筒筛）、振动筛等。

筛分机上的工作部件称为筛面，物料沿筛面连续向前运动的过程中，粒度小于筛孔的部分物料透过筛孔成为筛下物；而粒度大于筛孔的部分物料则留在筛上，最终从筛分机排出而成为筛上物。

在筛分机入料中所含粒度大于筛孔的称为筛上粒级，小于筛孔的称为筛下粒级。

煤炭粒度分级根据国家标准分为6级，如表10-2-1所示。

表10-2-1 煤炭粒度分级2．1．1 筛分试验筛分试验就是用不同孔径的筛子将煤炭分成不同的粒度级别,并分别测定各粒级的数量和质量。

1）粗粒(+0.5 mm)物料的筛分试验根据国家标准（GB 477—87）规定的方法,将煤样由大到小分别通过下列筛孔的筛面:150、100、50、25、13、6、3和0.5 mm，筛分后得到以下粒级产物:+150、150~100、100~50、50~25、25~13、13~6、6~3、3~0.5和-0.5 mm(根据试验目的可取消或增加某些级别)，然后分别测定各粒级的数量和质量,并将结果填入筛分试验报告表(见表10-2-2)。

筛分试验煤样的采取方法应符合国家标准GB 481—93。

表10-2-2 筛分试验报告表生产煤样编号：筛分试验编号：试验日期：年月日矿层工作面采样说明：筛分总样化验结果2）细粒(-0.5 mm)物料的筛分试验粒度小于0.5 mm级细煤粉的筛分试验按国家标准GB/T 19093—2003,采用标准筛进行。

通常,试验选用的筛号为32网目(0.5 mm)、60网目(0.25 mm)、115网目(0.125 mm)、200网目(0.075 mm)和325网目(0.045 mm)等。

试验结果按表10-2-3格式填写。

表10-2-3 煤粉筛分试验结果表煤样名称：煤样粒度：mm 煤样质量：g试验编号：采样地点：煤样灰分：%试验日期：试验负责人：核对：计算：2．1．2 粒度特性曲线粒度特性曲线是煤炭粒度特性的一种图示方法。

横坐标表示物料的粒度,纵坐标表示筛上物的累计出量。

图10-2-1是根据表10-2-2中的第1、5栏的数据，在直角坐标纸上分别定出各点,再连成平滑曲线,即为煤的粒度特性曲线。

图10-2-1 煤的粒度特性曲线粒度特性曲线能醒目地表示出物料中各种粒度级别的含量。

凹形曲线表示物料中细粒级含量较多;凸形曲线则表示粗粒级居多;如果接近直线,则表示粗细粒度分布比较均匀。

利用粒度特性曲线,还可以方便地确定筛分试验结果表中没有表示出的任何一个中间粒度级别的出量。

2．1．3 筛分效果评定根据国家标准GB/T 15716—2005《煤用筛分设备工艺性能评定方法》规定,筛分效率按下式计算η=[100(α-θ)(β-α)]/[α(β-θ)(100-α)]×100%式中α、β、θ——分别为入料、筛下物及筛上物中小于筛孔尺寸物料的含量，%。

物料的形状会影响筛分效率和生产率。

采用方孔筛和圆孔筛时，呈球体、立方体和多面体的物料就比呈条状、扁平状和板状的物料容易透筛。

物料颗粒表面水分增加，筛分效率和生产率都降低。

当筛分含水分高的末煤时，为防止筛孔堵塞，可采用电热筛或其它高效筛分机械。

2、1、4 筛分机械工业上使用的筛分机种类很多，根据其运动特征可分为固定筛、滚轴筛、摇动筛、转动筛（圆筒筛）和振动筛。

振动筛是目前应用最广泛的筛分机械。

将振动筛按筛面工作时运动轨迹的特点，分为圆运动振动筛(简称圆振动筛)和直线运动振动筛(简称直线振动筛)两大类；按支撑装置安装位置不同，可分为座式振动筛和吊式振动筛；按筛箱与水平面是否成一定角度安装，可分为水平筛和倾斜筛；按工作频率的高低，可分为高频振动筛和低频振动筛。

1）圆振动筛该筛分机产生振动仅靠一根回转轴转动，筛箱运动轨迹接近圆形运动，所以又叫单轴振动筛，它适用于大块煤的筛分。

圆振动筛分吊式（D）和座式（Z）两种，如图10-2-2和图10-2-3所示。

1——筛箱；2——激振器；3——钢丝绳；4——螺旋弹簧；5——防摆配重；6——偏心轴；7——偏心配重轮；8——偏心皮带轮图10-2-3 ZD—1740圆振动筛吊式圆振动筛由筛箱1、激振器2和弹簧吊挂装置等组成。

筛箱用弹簧吊挂装置悬吊在筛架上，弹簧吊挂装置由钢丝绳3、隔振螺旋弹簧4和防摆配重5组成。

钢丝绳的长度可以根据情况适当调节，并通过它来调节筛箱的倾角。

激振器装设在筛箱的中部，它包括偏心轴6、偏心配重轮7和偏心皮带轮8，利用滚动轴承将偏心轴装设在筛箱上，偏心皮带轮由电动机通过三角皮带带动。

当筛分机工作时，激振器使筛箱做接近圆形的逆时针运动。

国产DD、ZD型圆振动筛的技术特征见表10-2-4。

2）直线振动筛直线振动筛的构造如图10-2-4和图10-2-5所示。

图10-2-4 2DS—1256直线振动筛1——筛箱；2——激振器；3——钢丝绳；4——隔振螺旋弹簧；5——防摆配重；6——电动机图10-2-5 2ZS—1756直线振动筛振动筛的激振器由两根带有偏心重块的轴组成, 所以也称双轴振动筛。

两根轴做反向同步运转时所产生的离心力使筛箱产生振动。

直线振动筛的筛箱运动有固定的抛射角,一般为30°、45°和60°。

物料在筛面上运动主要靠筛箱运动时给予抛射方向的力,而不是依靠筛子的倾角,因此,筛箱可以水平安装或呈缓倾斜安装。

由于筛箱的运动有很大的加速度,所以特别适合于煤炭的脱水、脱介和脱泥,也可以用在分级筛分上。

部分国产DS、ZS型直线振动筛技术特征见表10-2-5。

3）ZKP系列大型直线振动筛ZKP型直线振动筛最大宽度为3.6 m，最小宽度为3.0 m，分单层和双层产品，适用于煤炭的脱水、脱介、脱泥、分级作业。

ZKP 型直线振动筛主要由筛箱、振动器、传动装置、万向传动轴、支撑装置、电动机及电机架等部件组成，见图10-2-6。

图10-2-6 ZKP 型直线振动筛1——筛箱;2——支撑装置;3——振动器;4——万向传动轴(内);5——万向传动轴(外);6——传动装置;7——三角带ZKP 系列大型直线振动筛主要技术参数见表10-2-6。

4）ZD 系列直线等厚筛ZD 系列直线等厚筛是应用等厚筛分原理开发研制的筛分设备，主要用于选煤厂原煤分级作业。

结构示意如图10-2-7所示,技术特征见表10-2-7。

图10-2-7 ZD 型直线等厚筛1——筛箱;2——振动器;3——电机架;4——支撑装置;5——挠性联轴器;6——万向传动轴;7——传动装置;8——三角皮带;9——电动机5）概率筛概率筛是按不同粒度物料透过筛孔概率的不同来实现物料分级的。

概率筛的结构和普通振动筛一样，由筛箱、激振器和支撑吊挂装置三部分组成(见图10-2-8)。

筛箱由筛框和三层筛面组成。

各层筛面安装倾角自上而下递增,一般采用30°~60°大倾角,其目的是增大筛孔,提高物料的透筛概率,克服物料堵孔现象。

概率筛的筛孔一般比所需要分离的粒度大2~5倍。

激振器为带偏心块的皮带轮,安装在平衡块上,电动机通过三角皮带带动皮带轮以一定的角速度做匀速转动,有一周期性的干扰力F=p·sin ωt作用在平衡块上。

平衡块与筛箱之间用一组剪切型橡胶弹簧连接。

概率筛工作时，物料从上方给料口加入，经筛分后可得四种产品。

图10-2-8 GS1000×2000Ⅱ型煤用概率筛外形1—筛箱；2—激振器；3—筛面；4—弹簧概率筛的特点：（1）筛面倾角大，筛孔大，物料堵塞筛孔的现象大为减少，即使是对水分高、细泥含量多的细粒物料也有较好的筛分效果。

（2）多层筛面，一次筛分可得多种产品，可满足用户需要，经济效益高。

（3）单位面积生产能力大，比一般振动筛大5~10倍。

（4）筛面短（只有2 m长，而一般振动筛面在3.5 m以上),体积小,质量轻,动力消耗低。

我国煤用概率筛的主要技术特征见表10-2-8。

表10-2-8 煤用概率筛的主要技术特征6）琴弦筛琴弦筛是在薄料层中进行近似筛分的设备，适用于对潮湿难筛煤进行干法筛分，筛分粒级为13~6 mm，分级下限可至4 mm。

琴弦筛具有处理量大、不易堵塞筛孔、设备轻小等特点。

其工作原理与圆振动筛相同。

这种筛子的主要特点在下层筛面上，它由若干排列整齐的细钢丝绳(材料为硅锰弹簧钢丝，σb≥180 MPa)及张紧框架（张紧力50N）组成，绳间距等于分级粒度。

由于细钢丝绳张紧后成琴弦状，在筛箱振动及物料冲击下能产生二次弦振，可起到打碎黏结料块的作用，同时本身不易被煤泥黏附，从而实现对潮湿难筛物料的中、细粒级干式筛分。

筛丝通常是沿物料流动方向设置，亦可垂直于物料流动方向设置，以控制筛下物中的限上率。

弦丝直径通常只有2~3 mm(筛缝6 mm时)，虽然处于张紧状态，仍很难承受物料的冲击,因此，琴弦筛面以上须设置保护筛面。

上层筛面的作用是承受入料冲击,控制进入下层筛的粒度上限,使下层筛的给料由通常的“集中式”变为沿筛长1／2~2／3给料,减轻琴弦筛面的负担。

GXS型琴弦式分级筛结构如图10-2-9所示，产品技术特征见表10-2-9。

图10-2-9 GXS型琴弦式高效细粒分级筛1——筛箱;2——振动器;3——支撑装置;4——底架;5——三角皮带;6——电动机;7——吊挂装置;8——吊架表10-2-9 GXS型琴弦筛的技术特征7）高频振动筛高频振动筛是一种以高频率、高振动强度为特征的振动筛，适用于0.5 mm以下细粒物料的湿式分级与固液分离，产品有圆振动型与直线振动型两种。

高频圆振动筛在50~60 Hz频率下工作，使用高开孔率的“三明治”筛网，可在0．2 mm的粒级对细粒矿物进行精确筛分。

近年来我国开发的GPS型高频振动筛，它的工作频率相对较低，在20~25 Hz左右，使用不锈钢或聚氨酯楔形条缝筛面，靠筛上形成滤层截取细粒,从而实现分级或固液分离，适用于粗煤泥回收或浮选尾矿的预脱水。

GPS型高频振动筛主要由筛箱、振动器、支撑装置和倾角高速装置等构成,其结构如图10-2-10所示。

图10-2-10 GPS1025高频圆振动筛1——筛箱；2——振动器；3——支撑装置；4——传动装置；5——倾角调整装置；6——电动机和机架GPS1025型高频圆振动筛的技术特征见表10-2-10。

表10-2-10 GPS1025型高频圆振动筛的技术特征2．2 破碎所谓破碎,就是煤块在外力的作用下,遭到破坏,以获得所需粒度的过程。

根据破碎产物的粒度,可以把破碎作业分为粗碎、中碎、细碎和粉碎。