第一节 粒度组成分析试验

第一节粒度组成分析试验
一、实验目的
1.掌握筛分分析法测定物料的粒度组成的试验方法。

2.了解煤的粒度组成和各粒级产物的质量特性。

3.学习筛分数据的处理及分析方法，利用筛分试验结果绘制物料粒度特性曲线。

二、试验原理
在煤炭分选加工的过程中，筛分是一种最古老、应用最广泛的粒度组成分析方法。

筛分试验是指按操作规定将原料煤通过规定的各种大小不同筛孔的筛子而分成各种不同的粒度级别，然后分别测定各粒级的数量（产率, ）和质量（如水分、灰分、硫分、发热量等），它主要是根据物料是否通过筛子的筛孔来进行的。

筛分试验根据处理物料粒度的不同分为原煤筛分（大于0.5mm，采用大筛分的方法测定物料粒度组成）和粉煤筛分（小于0.5mm，采用标准套筛测定粉煤粒度组成）。

三、筛分试验
（一）原煤筛分试验
1.试验仪器设备
(1)称量设备：用最大称量为500kg（或200 kg）、100 kg、20 kg、10 kg、
和5 kg的台秤或案秤各一台。

台秤或案秤最小刻度值应符合表9-1规定。

每次过秤的物料质量不得少于台秤或案秤最大称量的1/5。

例如用5kg秤称取煤样时，煤样量不得小于1kg。

表9-1
(2)筛子：筛子的孔径一定要符合标准。

煤样可按下列筛孔尺寸：100mm、50 mm、25 mm、13 mm、6 mm、3 mm、0.5 mm。

①孔径为25mm及以上的用圆孔筛，筛板厚度约为1~3mm。

圆孔筛的冲孔应呈正三角形排列。

②孔径为25mm以下的采用金属丝编织的方孔筛。

筛分前应进行检查，确保
筛孔无变形、无破损。

③人工筛分时，筛框可用木材制做，规格为：筛面尺寸为650m m×450mm；筛框高度120~140mm；手把长250mm左右。

④有条件的应采用经过检验的筛分机械进行筛分。

2.试验煤样
（1）筛分试验煤样采取方法应符合有关标准规定。

（2）筛分煤样总质量应根据粒度组成的历史资料和一些特殊要求确定。

一般为：设计选煤厂的煤样不少于10t，矿井生产煤样不少于5t，不做浮沉试验时不少于2.7t。

选煤厂原料煤及其产品煤样按粒度上限确定：粒度上限为300mm不少于6t，粒度上限为100不少于2t，粒度上限为50mm不少于1t。

（3）13~0mm煤样可缩分到质量不小于100kg，其中3~0mm煤样可缩分到质量小于20kg。

（4）筛分煤样应是空气干燥状态。

（5）收到煤样后，筛分试验应当在3d之内进行。

3.试验步骤
（1）筛分程序：筛分操作一般从最大筛孔向最小筛孔进行。

如煤样中大粒度含量不多，可先用13mm 或25mm筛孔的筛子筛分，然后对筛上物和筛下物，分别从大的筛孔向小的筛孔逐级进行筛分。

各粒级产物应分别称量。

（2）筛分试验时往复摇动筛子，速度要均匀，移动距离为300mm左右，直到筛净为止。

每次筛分新加入的煤量应保证筛分操作完毕时筛上煤粒能与筛面接触。

（3）如煤样潮湿又急需筛分，可按以下步骤进行：
①采取外在水分煤样，并称量煤样总质量。

②用筛孔为13mm的筛子筛分，+13mm的煤样晾至空气干燥状态后，再用13mm筛子复筛。

然后对+13mm 煤样称量并进行各粒级筛分和称量，-13mm 煤样掺入到-13mm 的湿煤样中。

③-13mm 湿煤样，采取外在水分煤样，称量后缩取不少于100kg( 晾至空气干燥状态称量，然后进行13～0mm 各粒级的筛分并称量。

（4）为保证筛分试验结果的准确可靠，必要时，应检查各粒级是否筛净。

检
查方法为：将煤样在要求的筛子中过筛后，取部分筛上物检查，符合表9-2规定则认为筛净。

（5）采用机械筛分时，亦用上述方法检查是否筛净，以确定机械筛的倾角等主要参数。

表9-2
4.注意事项
（1）筛分试验全过程中严防煤样损失、污染。

（2）试验煤样在采取、运输、筛分过程中严防碎裂。

筛分试验煤样应是空气干燥状态。

变质程度低的高挥发分的褐煤可以晾至接近空气干燥状态后，进行筛分。

（3）筛分前应认真检查筛子，核验筛孔尺寸，使用筛网孔径要符合标准。

对于个别变形、磨损的筛孔应堵死或更换。

（4）筛分煤样的质量按一般情况规定，目的是为了保证各粒级特别是大粒度有足够的化验用煤样。

如果原煤中大粒度产率较低，应当适当增加煤样总量，以满足各粒级浮沉用煤样、化验用煤样的质量要求。

（5）大于50mm各粒级应手选出煤、矸石、中间煤和硫铁矿4种产品。

筛分后对各粒级和各手选产品分别测定产率和质量。

5.试验记录和数据处理
（1）误差分析：
①数量误差分析：筛分前煤样总质量与筛分后各粒级产物的质量之和的差值，不得超过筛分前煤样质量的2%，否则该次试验无效。

②质量指标误差分析：筛分前煤样灰分与各粒级产物灰分的加权平均值的差值，应符合下列规定，否则该次试验无效。

a)煤样灰分小于20%时，相对差值不得超过10%，即
%10%100≤⨯-d
d
d A A A
b) 煤样灰分大于或等于20%时，绝对差值不得超过2%，即
%2≤-d d A A
式中 d A —筛分前煤样灰分，%；
d
A —筛分后各产物的加权平均灰分，%。

（2）把试验结果填在筛分试验报告表中，示例见表9-3。

（二） 粉煤筛分试验 1.试验仪器设备
（1） 振筛机一台，摇动次数221次/min ，振击次数147次/min ；直径200mm ；
表9-3 原煤筛分试验报告表
筛分试验编号： 煤样名称： 煤样质量： 煤样灰分： 试验日期：
（2）标准套筛：直径200mm，孔径0.500mm、0.250mm、0.125mm、0.075mm、0.045mm的筛子，筛底，筛盖各1个；
（3）恒温箱：调温范围50℃~200℃。

（4）托盘天平：称量200~500g，感量0.2~0.5g,1台；
（5）中号搪瓷盘6个，中号搪瓷盆6个；大盆2个；
（6）秒表、烧杯、洗瓶、制样铲、玻璃棒、扁毛刷、试样袋等；
（7）粒度为 -0.5mm的煤样。

2.试验步骤
（1）把煤样在温度不高于75℃的恒温筛内烘干，取出冷却至空气干燥状态后，四分法缩分称取200g（精确到0.1g）。

（2）搪瓷盆盛有高度约为筛子高度1/3的水，第一个盆内放入该次筛分中孔径最小的筛子。

把煤样倒入烧杯中，加入少量清水，用玻璃棒充分搅拌使煤样完全润湿，然后分次倒入筛子内，用洗瓶冲洗净烧杯和玻璃棒上所粘的煤粒。

在水中轻轻摇动试验筛进行筛分，在第一盆水中尽量筛净，然后再把试验筛放入第二盆水中，依次筛分至水清为止。

把筛上物倒入盘子内，并冲洗净粘着在试验筛上的筛上物。

待筛下煤泥水澄清后，用虹吸管吸去清水，沉淀的煤泥经过滤后放入另一个盘内，然后把筛上物和筛下物分别放入温度不高于75℃的恒温箱内烘干。

（3）把试验筛按筛孔由大到小自上而下排列好，套上筛底，把烘干的筛上物倒入最上层筛子内，盖上筛盖。

把振筛机上的压盖手轮子放松，提上到顶端，然后将套筛放入振筛机内，用压盖压紧并锁紧。

（4）开动机器。

每隔5min停下机器，用手筛检查一次。

检查时，依次由上至下取下筛子放在搪瓷盘上用手筛，手筛1分钟，筛下物的重量不超过筛上物重量的1％，即为筛净。

筛下物倒入下一粒级中，各粒级都依次进行检查；直到筛分终点达到为止。

（5）筛完后，把各个筛子上的物料逐级称量（精确到0.1g）并记下质量，把各粒级产物制备成分析煤样，装入试样袋内送往化验室测定灰分。

（6）当煤样易泥化时，采用干法筛分，其试验步骤参照上述（3）、（4）、（5）条执行。

3.注意事项
（1） 进行煤粉筛分试验，必须用符合标准的标准筛。

试验前要对筛子进行认真检查，筛网变形和破损的筛子不得使用。

（2） 筛分时不准用刷子刷筛网或者向煤样施加压力，强行过筛，以免影响筛分结果的正确性。

（3） 各筛分级别的产物避免相互污染和损失。

（4） 用虹吸管吸去清水时注意切勿使煤泥吸出或搅浑已沉淀的煤泥，为加速煤泥沉淀可加少量絮凝剂。

4.试验记录和数据处理
（1） 误差分析
①数量误差分析：筛分前煤样总质量与筛分后各粒级产物质量之和的差值，不得超过筛分前煤样质量的2.5%，否则该次试验无效。

②质量指标误差分析：筛分后各粒级产物灰分加权平均值与筛分前煤样灰分的差值，应符合下列规定。

a) 煤样灰分﹤10%时，绝对差值不得超过0.5%，即
%5.0≤-d d A A
b) 煤样灰分10%~30%时，绝对差值不得超过1%，即
%1≤-d d A A
c) 煤样灰分﹥30%时，绝对差值不得超过1.5%，即
%5.1≤-d d A A
式中 d A ———筛分前煤样灰分，%；
d A ———筛分后各产物的加权平均灰分，%。

（2） 计算各粒级产物的产率，%；将试验结果填在煤粉筛分试验结果表9-4中，编写试验报告。

（3） 绘制粒度特性曲线，分析试样的粒度分布特性；
表9-4 粉煤筛分试验结果表
试验人员：日期：指导教师签字：
四、思考题
（1）影响筛分效果的因素有哪些？湿法与干法筛分的效率有何差别？
（2）在正负累积粒度特性曲线图中，两条曲线的相交点之对应产率是多少？为什么？
（3）如何根据累积粒度特性曲线的几何形状对粒度组成特性进行大致的判断？。