环保激振式制砖机的分析与应用

张志勇

（山西潞安化工集团常村煤矿新型墙体材料厂， 山西 长治 046102）

引言

煤矸石的危害除了自燃与爆炸污染矿区大气环境、危害人体健康外，还主要表现在大量占用土地，污染土壤，污染水质，煤矸石的长期堆放易引起滑动塌方等危害。当前对于煤矸石的加工利用主要有以下3方面：用煤矸石做燃料供热和发电；利用煤矸石生产墙体材料，主要是煤矸石制砖和生产砌块；利用煤矸石生产水泥[1]。

1 煤矸石制砖现状分析

煤矸石制砖主要是利用煤矸石可生产烧结砖与非烧结砖。生产烧结砖，是用煤矸石代替黏土，经粉碎、成型、干燥、焙烧等工序加工而成。为获得较好的产品，煤矸石各化学成分含量一般控制在SiO2为50%～70% 、Al2O3为 10% ～30% 、Fe2O3为 8% 、CaO＜5%、MgO＜3%、SO2＜1%。煤矸石粒度要求 ＜1 mm的颗粒达65%。以煤矸石为原料烧结的砖具有耐酸、耐碱、强度比黏土砖高等特点。目前，山西省矸石砖厂有10 多家，年产砖2.8 亿块，是山西省大量利用煤矸石的主要途径。用煤矸石为基料，掺加固化剂（水泥）和外加剂，还可生产非烧结砖，目前已有许多单位研制成功该项技术，正处于推广应用阶段[2]。

在煤矸石制砖的生产过程中，一般需要采用制砖机设备，对经科学配比后的煤矸石等原料进行搅拌、振动压制成型各种异形水泥砖。以往采用的静压式制砖机效果不太理想，针对这一情况，设计了一种新型环保激振式制砖机，在采用制砖机生产水泥砖的过程当中，不需要进行烧结工序，因此出砖强度和效果较好。

2 环保激振式制砖机的结构、工作原理及特点分析

2.1 结构分析

新型环保激振式制砖机的结构如图1 所示，主要包括机架、电机总成、三角皮带、罩壳总成、振动部件、起模部件、模具、回转总成、上模操纵总成九大部分。从图1 中可知，机架上设置有起模机构，上模和下模均设置在起模机构正上方，上模操纵总成固连在模具上方，回转总成一端与机架固连，另一端与上模操纵总成连接，振动部件设置在起模机构下方并与起模机构相接，电机总成设在机架左侧，电机总成通过三角带与振动部件联接。

图1 新型环保激振式制砖机的结构示意图（单位：mm）

根据生产实践的需要，该环保激振式制砖机模具可分别设置为工字形、长方形、正方形、骨头形等形状，从而生产不同形状的水泥砖。

该环保激振式制砖机振动总成结构如图2 所示，主要包括有轴承座、偏心轴、三角带、皮带轮、垫片和螺栓5 个零部件。2 个轴承座为分别与机架进行固连；轴承座一端与偏心轴与进行固连，偏心轴另一端穿过另一个轴承座向外进行延伸；皮带轮设置在偏心轴穿过另一个轴承座的延伸部外围区域，皮带轮外侧通过垫片和螺栓与皮带轮进行固定，从而可以产生激振力实现激振作业，可以使模具中的煤矸石物料充分进行密实结合。采用皮带轮有效控制设备进行的激振时间和激振强度，进而有效提高提供制砖效率。在螺栓端头外周区域设置有弹垫部件，该弹垫部件可以防止螺栓在长期的振动作业过程中发生松动现象[3]。

图2 制砖机振动总成结构示意图（单位：mm）

环保激振式制砖机电机选型为4 kW 三相异步电动机，电机总成上方设有罩壳总成，罩壳总成如图3所示，主要包括有罩体、激振操作机构、支架和连接板三大零部件。罩体一端与两根支架进行垂直连接，另一端延伸在电机总成的上方位置；激振操作机构包括激振机构和挡位拉线，激振机构与罩体进行铰接，而挡位连接激振机构连接于电动机挡位；支架两根为平行设置模式，每根支架均设有上、下两个连接板，支架通过连接板与机架进行有效连接。电机在工作过程中会发生大量的热量，如直接触摸会烫手，因此，设置有罩壳起安全保护作用。工作人员通过操纵激振机构的手柄进行转动，进而可以控制挡位拉线的长度，进而控制电动机挡位，对电机的功率进行调节，实现电机的速度变化的调节，最终使振动部件保障激振强度和激振时间。

图3 制砖机罩体总成结构示意图（单位：mm）

2.2 工作原理及操作步骤

该新型环保激振式制砖机工作原理：振动部件选用4 kW 三相异步电动机为动力源，通过三角皮带传送到产生振动部件位置进行激振动作，模具内的煤矸石原料颗粒在该激振力的作用下，会沿着一条激振方向进行运动，原料颗粒逐渐被密实充填结合，该过程为激振工序，在该工序下，砖坯具有非常高的强度；起模机构带动下模往上进行直线移动，往上进行直线移动的过程当中上模仍然一直处于压住砖坯的状态下，下模继续进行上移，砖坯从模具中脱出，下模带动上模一起进行上移运动，从而砖坯完全实现脱模工序。

该新型环保激振式制砖机的操作步骤：第一，操作上模操纵总成手柄，让模具的上下模进行脱离，同时绕回转轴旋转上模至90°侧面位置；第二，适当操作起模机构手柄，可使模具的下模部分和设备底座形成空隙，在空隙位置放入专用托板后复原起模机构；第三，将按比例配置好的煤矸石原料投入到下模中，并进行均匀、摊平作业，然后旋转模具的上模90°进行回位复原，操作上模操纵总成手柄，使上模、下模贴合压实下模腔内物料；第四，启动电机，使得振动部件进行激振动作，振实模具内的物料；第五，操作起模机构手柄，使起模机构带动下模往上进行直线移动，压制砖坯，然后进行脱模；第六，采用托板移除砖坯至阴凉干燥处进行保养。

2.3 设备的特点分析

该新型环保激振式制砖机的特点主要有：采用机械连杆机构实现压紧和脱模动作；采用偏心轴实现激振成型。该新型环保激振式制砖机的整体结构简单，操作便利，能有效控制激振时间和激振强度，有效提高制砖的工作效率。

3 实践应用及效果分析

对该型制砖机进行了中试试验，可以生产花坛砖、墙体砖、实心砖等，生产效率较好。该新型环保激振式制砖机的成本约为1 万元，仅需1 个工人即可进行灵活操作，对工人的理论技术知识要求不高，只需要掌握简单的各原料的配比即可。新型环保激振式制砖机可为企业创造较好的安全经济效益，为煤矸石的绿色环保利用做出了积极贡献。