井下煤矸分选机设计

[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。

（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：，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。

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。