高重新，許成海，王云鵬

(1.兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦選煤中心,山東 鄆城 274705；2.山東省三河口礦業(yè)有限責(zé)任公司機(jī)電科,山東 濟(jì)寧 277600)

正弦排矸機(jī)在原煤主洗系統(tǒng)中的應(yīng)用

高重新1，許成海2，王云鵬1

(1.兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦選煤中心,山東 鄆城 274705；2.山東省三河口礦業(yè)有限責(zé)任公司機(jī)電科,山東 濟(jì)寧 277600)

針對(duì)趙樓煤礦井下矸石含量越來(lái)越高，精煤灰分超標(biāo)的問(wèn)題，對(duì)原選煤主洗系統(tǒng)進(jìn)行了改造，增加了預(yù)選工序。介紹了ZPJ1.6-1500型正弦排矸機(jī)在趙樓煤礦洗煤中心主洗系統(tǒng)中的應(yīng)用，并對(duì)設(shè)備組成、參數(shù)、工作原理、特點(diǎn)和應(yīng)用效果進(jìn)行了分析。應(yīng)用效果表明：ZPJ1.6-1500型正弦排矸機(jī)具有排矸效率高、噪聲低、粉塵少、能耗小、無(wú)振動(dòng)、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。該設(shè)備在選煤中心以及井下排矸都有廣泛的應(yīng)用前景。

正弦排矸；原煤分級(jí)；工作原理；矸石

趙樓煤礦選煤中心是兗礦集團(tuán)對(duì)外開(kāi)發(fā)的第一座全重介、全入洗的現(xiàn)代化選煤廠。選煤中心項(xiàng)目與礦井生產(chǎn)能力相匹配，主要包括原煤重介排矸系統(tǒng)、主洗系統(tǒng)、浮選壓濾系統(tǒng)、儲(chǔ)裝運(yùn)系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度指揮控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。主導(dǎo)產(chǎn)品為灰分為8%的優(yōu)質(zhì)煉焦精煤，其他產(chǎn)品包括洗混煤、1#優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤、塊精煤、煤泥等，生產(chǎn)工藝系統(tǒng)靈活，洗水一級(jí)閉路循環(huán)。

1 ZPJ1.6-1500型正弦排矸機(jī)

1.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

近年來(lái)，趙樓煤礦井下地質(zhì)條件變化較大，矸石含量越來(lái)越高，使用原有的洗選設(shè)備處理后的精煤灰分已經(jīng)不能滿足產(chǎn)品要求。為了適應(yīng)市場(chǎng)要求，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，需要對(duì)選煤工藝進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)降低成本，提高效率的目的。原選煤系統(tǒng)進(jìn)行改造過(guò)程存在一定難度，即裝機(jī)空間小，處理量大，排矸粒度大等，如果采用通常的選煤工藝及設(shè)備，不但精煤灰分超標(biāo)，洗選成本加大，同時(shí)安裝空間也不達(dá)標(biāo)。結(jié)合選煤中心生產(chǎn)中的實(shí)際情況，即>300 mm粒級(jí)矸石較多，對(duì)現(xiàn)有分選矸石的設(shè)備進(jìn)行了分析比較，比較結(jié)果表明：振動(dòng)篩排矸時(shí)存在對(duì)地基振動(dòng)大、單位處理量小、占地面積大、噪音大、篩板易堵塞與損壞，特別在處理大塊粒度的煤矸時(shí)，篩板更易損壞的缺點(diǎn)；動(dòng)篩跳汰機(jī)存在耗能大、處理量小、分選粒度小、整機(jī)占地面積大的缺點(diǎn)；手選矸石存在工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、撿矸不徹底的缺點(diǎn)。以上幾種設(shè)備和方案均不適應(yīng)趙樓煤礦選煤中心實(shí)際要求。針對(duì)以上問(wèn)題，選煤中心與徐州昊業(yè)機(jī)電科技有限公司合作研制了ZPJ1.6-1500型正弦排矸機(jī)，該設(shè)備主要針對(duì)原煤中含有大量大塊矸石進(jìn)行排矸工序，可適用于煤礦、洗煤廠、火力電廠、碼頭、冶金等領(lǐng)域。

1.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)

正弦排矸機(jī)由機(jī)架、轉(zhuǎn)軸、葉輪、刮刀、電機(jī)減速機(jī)、齒輪箱、軸承座、聯(lián)軸器等部分組成。轉(zhuǎn)軸與葉輪組成排矸面，電機(jī)減速器通過(guò)聯(lián)軸器與齒輪箱輸入軸相連，齒輪箱三根輸出軸分別與三根轉(zhuǎn)軸相連。葉輪套裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承座安裝在機(jī)架上。為防止排矸面出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，在轉(zhuǎn)軸下方安裝了刮刀，刮刀的兩端固定在轉(zhuǎn)軸下方的機(jī)架上。為了提高葉輪和轉(zhuǎn)軸使用壽命，選用ZGMn13-1作為設(shè)備材料。為了提高處理量，以3°傾角進(jìn)行篩面的安裝。正弦排矸機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1.3 工作原理

正弦排矸機(jī)是綜合各類型排矸設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合趙樓煤礦實(shí)際情況，設(shè)計(jì)的一種針對(duì)大塊物料選前的預(yù)排矸設(shè)備。其工作原理為電機(jī)減速器通過(guò)減速器聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)齒輪箱，齒輪箱通過(guò)齒輪箱聯(lián)軸器帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)安裝在轉(zhuǎn)軸上的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

正弦排矸機(jī)是利用單臺(tái)電機(jī)減速器帶動(dòng)多軸旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)物料沿排矸面向前運(yùn)動(dòng)，并利用葉輪旋轉(zhuǎn)形成的正弦波擾動(dòng)的方式將原煤擾動(dòng)松散，其中，小于排料孔間隙的顆粒，受自重及轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)力作用，透過(guò)轉(zhuǎn)軸上葉輪縫隙落下，大于排料孔間隙的物料則留在排矸面上繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入下一級(jí)設(shè)備，從而達(dá)到煤矸分離的目的。

裝在轉(zhuǎn)軸上的葉片做圓周運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)軌跡為正弦軌跡，且利用轉(zhuǎn)軸上葉輪與葉輪之間的有機(jī)結(jié)合，可以使排矸面上的物料層擾動(dòng)松散，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的分離。每根轉(zhuǎn)軸下面裝有防堵塞刮刀，可將粘在葉片上面的纏繞物及沾著物鏟除，保證了排矸面上縫隙通暢，也確保了原煤沿著傾斜旋轉(zhuǎn)軸流動(dòng)，原煤均勻分布在排矸面上。

采用鍵固定的方式將葉輪固定在轉(zhuǎn)軸上，葉輪沿軸向均勻布置，與轉(zhuǎn)軸形成排矸面。為了保證大塊物料向前運(yùn)，葉輪安裝時(shí)，葉輪需要順著物料方向且與水平面有一定的角度。當(dāng)大塊物料卡在排料面縫隙內(nèi)時(shí)，葉輪在作圓周轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可將所卡住的物料托起，物料隨著葉片一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)揭欢ㄎ恢脮r(shí)，大塊物料脫離葉輪，進(jìn)入大塊物料倉(cāng)。整機(jī)結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)特、維護(hù)方便、可靠性強(qiáng)、經(jīng)久耐用、排矸效率高等優(yōu)點(diǎn)，可徹底解決物料的堵料和卡料等問(wèn)題。

1.4 主要技術(shù)參數(shù)

選煤廠研制的ZPJ1.6-1500型正弦排矸機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下：

處理量/(t·h-1)

1 500

排矸粒級(jí)/mm

300

排矸面傾斜角度/(°)

3

噪聲/dB

≤75

排矸效率/%

≥95

轉(zhuǎn)軸數(shù)量/個(gè)

3

排矸面有效寬度/mm

1 600

電機(jī)功率/kW

7.5

電壓/V

380

1.5 技術(shù)特點(diǎn)

研制的ZPJ1.6-1500型正弦排矸機(jī)的主要技術(shù)特點(diǎn)如下：①單位面積處理量大。②適用于各種煤質(zhì)及水分，排矸面不粘接。③排矸效率高。④工作時(shí)噪聲小，粉塵小，符合國(guó)家環(huán)保要求。⑤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，經(jīng)久耐用，安裝維修方便。

2 應(yīng)用效果

正弦排矸機(jī)在趙樓煤礦洗煤廠主洗系統(tǒng)做預(yù)選使用，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)與實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行，解決了原煤中大塊矸石對(duì)后續(xù)洗選系統(tǒng)影響的難題，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

(1)排矸效率高，排矸質(zhì)量穩(wěn)定。正弦排矸機(jī)利用正弦波擾動(dòng)，排出大塊矸石，不僅可以代替人工排出大塊矸石，也能起到篩選粒度的作用。設(shè)備處理能力大，排矸效率高，可靠耐用、維修方便、工作時(shí)無(wú)振動(dòng)。同時(shí)，正弦排矸裝置安裝時(shí)采取了一定的傾角，能夠利用物料的勢(shì)能在運(yùn)行中降低能耗，與同等規(guī)格的滾軸篩相比能耗降低了20%～30%。

(2)自動(dòng)化程度高，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。選煤廠計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)可直接通過(guò)重控室集中控制系統(tǒng)畫(huà)面控制和工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行和排矸的情況，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)快速清理矸石、排矸自動(dòng)化、矸石清理無(wú)人化的目的，減少了事故停車時(shí)間，保障了下級(jí)設(shè)備的正常運(yùn)行。

(3)無(wú)堵塞現(xiàn)象發(fā)生。控制系統(tǒng)內(nèi)安裝繼電器實(shí)現(xiàn)了設(shè)備正、反轉(zhuǎn)，有效解決了其它鐵器、軟雜卡住排矸轉(zhuǎn)盤裝置的問(wèn)題，減少了設(shè)備堵轉(zhuǎn)的情況。在此基礎(chǔ)上，設(shè)定了電機(jī)整定保護(hù)值，保證了電機(jī)的正常運(yùn)行。

自安裝使用9個(gè)多月以來(lái)，該設(shè)備可有效排除原煤中大塊矸石，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，每天可通過(guò)矸石自動(dòng)清理裝置清出矸石約45塊，每天減少停車時(shí)間約22.5分鐘，消除了人工清理大塊矸石的安全隱患，降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了溜槽、帶式輸送機(jī)膠帶的磨損問(wèn)題，降低了大塊矸石對(duì)篩分破碎機(jī)的沖擊，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。

3 結(jié)語(yǔ)

ZPJ1.6-1500型正弦排矸機(jī)在趙樓煤礦投入使用后，排矸效率高，噪音低，功率小，無(wú)振動(dòng)，生產(chǎn)成本低，不但降低了生產(chǎn)能耗，而且提高了企業(yè)效率，改善了工作環(huán)境。ZPJ1.6-1500型正弦排矸機(jī)作為一種分離大塊矸石的設(shè)備，無(wú)論在地面還是在井下都有廣泛的應(yīng)用前景。

[1] 謝廣元.選礦學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社.2001.

[2] 張延聲.復(fù)合正弦篩在洗煤廠輸煤系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].煤炭技術(shù)，2005，24(11)：86-87.

[3] 施維新.振動(dòng)故障診斷原理及發(fā)展[J].中國(guó)電力，2008，41(3)：45-57.

[4] 陳長(zhǎng)征.設(shè)備振動(dòng)分析與故障診斷技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

[5] 嚴(yán)萬(wàn)生.礦山固定機(jī)械手冊(cè)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社.1986.

[6] 謝錫純，李曉豁.礦山機(jī)械與設(shè)備[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.

[7] 高澤遠(yuǎn)，王 金.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)[M].沈陽(yáng)：東北工學(xué)院出版社，1987.

[8] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2000.

[9] 史美堂.金屬材料[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1996.

[10] 張景松.流體力學(xué)與流體機(jī)械之流體機(jī)械[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

[11] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研組.理論力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2002.

Application of the sinusoidal de-stoning machine in raw coal primary washing system

GAO Chong-xin1, XU Cheng-hai2, WANG Yun-peng1

(1. Zhaolou Mine Coal Washery, Heze Energy & Chemical Co., Ltd., Yanzhou Coal Group, Yuncheng , Shandong 274705, China; 2. Mechanical & Electrical Department, Shandong Sanhekou Mining Co., Ltd., Jining, Shandong 277600, China)

the dirt content of the raw coal produced by Zhaolou Mine is becoming higher and higher, causing the ahs of clean coal to exceed the acceptable limit. To avert the situation, the existing raw coal primary washing system is remoulded through adding a preliminary washing process. The paper presents an introduction to the application of the ZPJ 1.6-1500 sinusoidal de-stoning machine as well as the make-up, parameters, working principle, special features and performance of the machine. Field application indicates that the machine offers a series of advantages, such as high efficiency, low noise level, less dust nuisance, low energy consumption, vibration-free and low operating cost. The machine can find widespread application in coal preparation plants or underground.

sinusoidal de-stoning; raw coal sizing; working principle; dirt

1001-3571(2016)06-0037-03

TD942

B

2016-11-17

10.16447/j.cnki.cpt.2016.06.010

高重新(1973—)，男，山東省齊河縣人，助理工程師，從事選煤中心管理工作。

E-mail：449067900 @qq.com Tel：15853088166。

高重新，許成海，王云鵬.正弦排矸機(jī)在原煤主洗系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 選煤技術(shù)，2016(6)：37-39.