| （福兴集团有限公司 山东 枣庄 277300） [摘 要]为了解决井下煤矸石分选问题，研制了一种井下煤矸分选机。介绍了该设备的结构组成、工作原理及主要部件的设计。该机利用煤与矸石的硬度不 同对其进行分选，体积小，效率高，具有较为广泛的市场前景。 [关键词]煤矸分选；冲击破碎；锤头；设计 中图分类号:TD942 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)17-0299-01 1 前言 煤矿生产过程中产生的岩石统称为煤矸石。据统计，每开采1t原煤要产生 150-250kg的煤矸石[1]。在开采过程中，煤中混入的煤矸石不但降低了原煤质 量，而且对后期选煤效率也有较大的影响，并增加了选煤成本。煤矸石的堆存占 用大量良田并造成严重的环境污染。井下直接进行煤矸分选，不仅能提高原煤 质量，降低选煤成本，还为井下矸石充填提供了原料，解决了地面排放问题[2]。 目前常见的井下分离技术有液压式自动分选、射线识别分选和静态破碎分选[3- 7]，本文在对这些分选技术分析研究的基础上，提出了一种冲击破碎式分选技 术，并设计了一种井下煤矸分选机。利用煤与矸石的硬度不同，使冲击后混合物 料中硬度大的矸石基本不被破碎，硬度小的煤矸石破碎，并通过筛网进行分选。 2 井下煤矸分选机结构特点及工作原理 井下煤矸分选机结构如图1所示，它主要由拨料装置2、筛分装置3、破碎转 子5和反击板6等组成。井下煤矸分选机采纳了反击式破碎机体积小的优点，在 破碎转子5转动方向的右侧设置反击板6形成反击腔。由进料口4下落的煤矸石 经过破碎转子4击打后，被高速抛向反击板6进行二次撞击并破碎。由于煤与矸 石的硬度不同，破碎完成后的煤矸石便大小各异，较小的煤（硬度较小）便通过 筛分装置3落入后处理设备上，而较大的矸石（硬度较大）便被拨料装置拨往出 料口1，并被用于回填。在破碎过程中除了使用破碎转子4破碎物料之外还利用 反击板6反击破碎物料，因而可以用较小的能耗得到更好的破碎效果。 3 结构设计 3.1 破碎转子 破碎转子由锤头1、锤架圆盘3、主轴2、销轴4等主要零件装配而成，如图2所 示。锤头1用销轴铰接并悬挂在锤架圆盘3上，而锤架圆盘3装配在主轴2上。 （1）破碎转子直径与长度 破碎转子的尺寸决定破碎腔的形状及井下煤矸分选机的体积。在转速不变 的情况下，破碎转子的直径越大，锤头的线速度越高，冲击能量也就越大。 破碎转子直径D可按最大给料粒度Dmax来确定，一般选取D=5Dmax。 破碎转子长度L主要依据生产率大小而定，一般取 L/ D0.7~1.8。 （2）破碎转子转速计算 煤矸分选机的破碎转子转速n可由圆周速度v计算得到： n 60v /D，式 中，n—破碎转子转速，r/min；v—破碎转子圆周速度，m/s。 破碎转子速度越高，破碎效果越好，但同时容易增大混矸率，并且锤头、反 击板磨损越快，功率消耗也随之增加，对机器零件的加工，安装精度要求也随之 增高。破碎转子速度越低，导致煤和矸石都未破碎，从而增大丢煤率。在满足煤 矸分选效果的情况下，破碎转子圆周速度应偏高选取。 （3）锤头形状与质量 1）锤头形状 煤矸分选机锤头的形状与破碎物料性质和粒度有关，即与被破碎物料硬 度、脆性、粒度等因素有关。图3所示为用于井下煤矸分选机的锤头形状。它属于 整体式锤头，结构较简单。被破碎的物料粒度在80 mm~120 mm之间。 2）锤头质量的确定 锤头是井下煤矸分选机的关键零件，它通过铰接悬挂在锤架圆盘上，锤头 质量对破碎效果有很大影响。其要满足使煤块破碎而矸石不破碎，使无用功率 消耗降低到最小值。煤矸分选机锤头的实际质量，可按式 1 max m (78.8 ~ 126)d / v 2 1 max m (78.8 ~ 126)d / v计算。其中，dmax—最大料块尺寸，m。 3.2 给料口设计 给料口宽度B≈0.8D，给料口长度L0和破碎转子长度L相同。 3.3 反击板设计 反击板承受被锤头打出的物料，并在其上撞击破碎，所以反击板不但要耐 磨，而且其形状和分布位置对破碎分选效果影响也极大。 为了获得较好的破碎效果，物料碰撞反击板时应与其平面垂直碰撞，才能 达到最优反击碰撞效果。反击板较多采用折线或弧线结构反击板。反击板宽度 等于破碎转子长度，才可以最大限度的接收到锤头打出的物料。 3.4 选择性破碎装置电机功率 选择性破碎装置功率消耗主要取决于破碎煤块的性质、破碎转子的圆周速 度、生产能力等。一般取：P=0.0051Uv2g-1。式中，U—冲击破碎式煤矸分选机的 生产率，t/h；g—重力加速度，m/s2。 4 结论 井下煤矸分选是煤矿生产过程中不可缺少的环节。在井下分离矸石， 向 采空区充填可减少运输费用、地面堆积占地费用、地表塌陷、环境治理等费用， 减少环境的污染， 节省矸石的井下、井上的运输量。文章结合了井下空间狭小 的特点，提出了一种井下煤矸分选机，并对其主要参数就行了分析计算。 参考文献 [1] 张佳佳，姜浩，胡正伟.煤矸石井下分选研究[J].机电工程技术，2011， 40(08):61－63. [2] 张吉雄，缪协兴.煤矿矸石井下处理的研究[J].中国矿业大学学报， 2006，35(2):197－200. [3] 董长双，姚平喜，刘志河.井下煤和矸石液压式自动分选技术[J].煤炭 科学技术，2007，35(3):54－56. [4] 孔力，李红，徐恕宏等.双能γ射线透射法煤矸石在线识别与分选系统 [J].华中理工大学学报，1997，25(10):102-107. [5] 马宪民，宋晓茹.基于ARM核和CAN总线的煤矸石分选系统[J].仪器 仪表学报，2005，26(8):305－307. [6] 丰建荣，刘志河，李志宏等.煤和矸石静态破碎差别的实验研究[J].太 原理工大学学报，2006，37(1):42－43. [7] 刘富强，钱建生，王新红等.基于图像处理与识别技术的煤矿矸石自动 分选[J].煤炭学报，2000，25(5):534－537. 作者简介 杨其光，男，汉族，1978年出生，山东枣庄人，毕业于山东科技大学，现任福 兴集团有限公司机电主任工程师，研究领域：矿山机械。 |
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