環(huán)保激振式制磚機的分析與應(yīng)用

張志勇

（山西潞安化工集團常村煤礦新型墻體材料廠， 山西 長治 046102）

引言

煤矸石的危害除了自燃與爆炸污染礦區(qū)大氣環(huán)境、危害人體健康外，還主要表現(xiàn)在大量占用土地，污染土壤，污染水質(zhì)，煤矸石的長期堆放易引起滑動塌方等危害。當(dāng)前對于煤矸石的加工利用主要有以下3方面：用煤矸石做燃料供熱和發(fā)電；利用煤矸石生產(chǎn)墻體材料，主要是煤矸石制磚和生產(chǎn)砌塊；利用煤矸石生產(chǎn)水泥[1]。

1 煤矸石制磚現(xiàn)狀分析

煤矸石制磚主要是利用煤矸石可生產(chǎn)燒結(jié)磚與非燒結(jié)磚。生產(chǎn)燒結(jié)磚，是用煤矸石代替黏土，經(jīng)粉碎、成型、干燥、焙燒等工序加工而成。為獲得較好的產(chǎn)品，煤矸石各化學(xué)成分含量一般控制在SiO2為50%～70% 、Al2O3為 10% ～30% 、Fe2O3為 8% 、CaO＜5%、MgO＜3%、SO2＜1%。煤矸石粒度要求 ＜1 mm的顆粒達65%。以煤矸石為原料燒結(jié)的磚具有耐酸、耐堿、強度比黏土磚高等特點。目前，山西省矸石磚廠有10 多家，年產(chǎn)磚2.8 億塊，是山西省大量利用煤矸石的主要途徑。用煤矸石為基料，摻加固化劑（水泥）和外加劑，還可生產(chǎn)非燒結(jié)磚，目前已有許多單位研制成功該項技術(shù)，正處于推廣應(yīng)用階段[2]。

在煤矸石制磚的生產(chǎn)過程中，一般需要采用制磚機設(shè)備，對經(jīng)科學(xué)配比后的煤矸石等原料進行攪拌、振動壓制成型各種異形水泥磚。以往采用的靜壓式制磚機效果不太理想，針對這一情況，設(shè)計了一種新型環(huán)保激振式制磚機，在采用制磚機生產(chǎn)水泥磚的過程當(dāng)中，不需要進行燒結(jié)工序，因此出磚強度和效果較好。

2 環(huán)保激振式制磚機的結(jié)構(gòu)、工作原理及特點分析

2.1 結(jié)構(gòu)分析

新型環(huán)保激振式制磚機的結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要包括機架、電機總成、三角皮帶、罩殼總成、振動部件、起模部件、模具、回轉(zhuǎn)總成、上模操縱總成九大部分。從圖1 中可知，機架上設(shè)置有起模機構(gòu)，上模和下模均設(shè)置在起模機構(gòu)正上方，上模操縱總成固連在模具上方，回轉(zhuǎn)總成一端與機架固連，另一端與上模操縱總成連接，振動部件設(shè)置在起模機構(gòu)下方并與起模機構(gòu)相接，電機總成設(shè)在機架左側(cè)，電機總成通過三角帶與振動部件聯(lián)接。

圖1 新型環(huán)保激振式制磚機的結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

根據(jù)生產(chǎn)實踐的需要，該環(huán)保激振式制磚機模具可分別設(shè)置為工字形、長方形、正方形、骨頭形等形狀，從而生產(chǎn)不同形狀的水泥磚。

該環(huán)保激振式制磚機振動總成結(jié)構(gòu)如圖2 所示，主要包括有軸承座、偏心軸、三角帶、皮帶輪、墊片和螺栓5 個零部件。2 個軸承座為分別與機架進行固連；軸承座一端與偏心軸與進行固連，偏心軸另一端穿過另一個軸承座向外進行延伸；皮帶輪設(shè)置在偏心軸穿過另一個軸承座的延伸部外圍區(qū)域，皮帶輪外側(cè)通過墊片和螺栓與皮帶輪進行固定，從而可以產(chǎn)生激振力實現(xiàn)激振作業(yè)，可以使模具中的煤矸石物料充分進行密實結(jié)合。采用皮帶輪有效控制設(shè)備進行的激振時間和激振強度，進而有效提高提供制磚效率。在螺栓端頭外周區(qū)域設(shè)置有彈墊部件，該彈墊部件可以防止螺栓在長期的振動作業(yè)過程中發(fā)生松動現(xiàn)象[3]。

圖2 制磚機振動總成結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

環(huán)保激振式制磚機電機選型為4 kW 三相異步電動機，電機總成上方設(shè)有罩殼總成，罩殼總成如圖3所示，主要包括有罩體、激振操作機構(gòu)、支架和連接板三大零部件。罩體一端與兩根支架進行垂直連接，另一端延伸在電機總成的上方位置；激振操作機構(gòu)包括激振機構(gòu)和擋位拉線，激振機構(gòu)與罩體進行鉸接，而擋位連接激振機構(gòu)連接于電動機擋位；支架兩根為平行設(shè)置模式，每根支架均設(shè)有上、下兩個連接板，支架通過連接板與機架進行有效連接。電機在工作過程中會發(fā)生大量的熱量，如直接觸摸會燙手，因此，設(shè)置有罩殼起安全保護作用。工作人員通過操縱激振機構(gòu)的手柄進行轉(zhuǎn)動，進而可以控制擋位拉線的長度，進而控制電動機擋位，對電機的功率進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)電機的速度變化的調(diào)節(jié)，最終使振動部件保障激振強度和激振時間。

圖3 制磚機罩體總成結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

2.2 工作原理及操作步驟

該新型環(huán)保激振式制磚機工作原理：振動部件選用4 kW 三相異步電動機為動力源，通過三角皮帶傳送到產(chǎn)生振動部件位置進行激振動作，模具內(nèi)的煤矸石原料顆粒在該激振力的作用下，會沿著一條激振方向進行運動，原料顆粒逐漸被密實充填結(jié)合，該過程為激振工序，在該工序下，磚坯具有非常高的強度；起模機構(gòu)帶動下模往上進行直線移動，往上進行直線移動的過程當(dāng)中上模仍然一直處于壓住磚坯的狀態(tài)下，下模繼續(xù)進行上移，磚坯從模具中脫出，下模帶動上模一起進行上移運動，從而磚坯完全實現(xiàn)脫模工序。

該新型環(huán)保激振式制磚機的操作步驟：第一，操作上模操縱總成手柄，讓模具的上下模進行脫離，同時繞回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)上模至90°側(cè)面位置；第二，適當(dāng)操作起模機構(gòu)手柄，可使模具的下模部分和設(shè)備底座形成空隙，在空隙位置放入專用托板后復(fù)原起模機構(gòu)；第三，將按比例配置好的煤矸石原料投入到下模中，并進行均勻、攤平作業(yè)，然后旋轉(zhuǎn)模具的上模90°進行回位復(fù)原，操作上模操縱總成手柄，使上模、下模貼合壓實下模腔內(nèi)物料；第四，啟動電機，使得振動部件進行激振動作，振實模具內(nèi)的物料；第五，操作起模機構(gòu)手柄，使起模機構(gòu)帶動下模往上進行直線移動，壓制磚坯，然后進行脫模；第六，采用托板移除磚坯至陰涼干燥處進行保養(yǎng)。

2.3 設(shè)備的特點分析

該新型環(huán)保激振式制磚機的特點主要有：采用機械連桿機構(gòu)實現(xiàn)壓緊和脫模動作；采用偏心軸實現(xiàn)激振成型。該新型環(huán)保激振式制磚機的整體結(jié)構(gòu)簡單，操作便利，能有效控制激振時間和激振強度，有效提高制磚的工作效率。

3 實踐應(yīng)用及效果分析

對該型制磚機進行了中試試驗，可以生產(chǎn)花壇磚、墻體磚、實心磚等，生產(chǎn)效率較好。該新型環(huán)保激振式制磚機的成本約為1 萬元，僅需1 個工人即可進行靈活操作，對工人的理論技術(shù)知識要求不高，只需要掌握簡單的各原料的配比即可。新型環(huán)保激振式制磚機可為企業(yè)創(chuàng)造較好的安全經(jīng)濟效益，為煤矸石的綠色環(huán)保利用做出了積極貢獻。