礦用粉煤灰攪拌車的制作和應用

劉康寧

0 引言

粉煤灰是煤燃燒后留下的細灰，屬于燃煤電廠排出的主要固體廢物。粉煤灰的主要化學成分為：二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、三氧化二鐵、氧化鈣、二氧化鈦。近年來隨著電力工業的發展，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加，已經成為一種我國當前大量排放的工業廢渣。大量的粉煤灰會造成揚塵，污染環境；排入水系后也會造成河流淤塞，而其中的化學物質還會危害人類體和其他生物。并且，大量粉煤灰又很難集中處理。

當前，錨網噴支護工藝作為成熟的技術在煤礦支護中被大量采用，使巷道支護效果得到了顯著改善的同時，也造成了一定的成本負擔。隨著煤炭開采強度增加，巷道支護工作任務也越來越繁重，巷道噴漿需要消耗大量的水泥、河沙和石子[1]。

綜合利用粉煤灰噴漿用來支護巷道成為處理粉煤灰的一種較好的選擇。為了把粉煤灰變廢為寶，將粉煤灰和水泥、砂子按照一定的配比制成一種新型的噴漿材料，不僅處理了工業廢渣，還為燃煤電廠和煤礦均帶來可觀的經濟效益。然而此前粉煤灰的攪拌大多是通過人工作業來完成，不僅很難攪拌均勻，并且造成的浪費也很嚴重，導致人工作業工作效率不高，巷道噴漿滯后于掘進進度。由此，通過現場實地勘查，并且根據我礦現有條件，使用廢舊煤礦運料車、防爆電機、減速機、皮帶等設備，設計并制作出一種礦用粉煤灰攪拌車，投入使用，效果良好。

圖1 粉煤灰攪拌車

1 粉煤灰攪拌車的設計

1.1 車體部分

從節能的角度出發，為了能在消耗相同功率下，夠得到最好的攪拌效果，我們選擇側入式攪拌。攪拌車的驅動部分安裝在容器側壁，通過帶動攪拌軸的旋轉使物料在容器內上下翻滾，在很短的時間內即可將大量的原料攪拌均勻。

粉煤灰攪拌車的攪拌容器為一節舊的U型運料車車廂。該車廂車體長度為1.62 m，寬度為0.93 m，高度為1.20 m。車廂容積約為1.1 m3。通過技術改造，將廢舊礦車兩端面各焊接一塊5 mm厚的鋼板加固，使車體更加結實。在兩側鋼板正中位置開直徑160 mm 的圓口，并安裝6315 深溝滾珠軸承各一個[2]。軸承內徑75 mm，外徑160 mm，高37 mm，車體兩側結構見圖2。

攪拌軸由直徑80 mm 圓鋼車加工而成。全長1 816 mm，直徑略大于軸承內徑。為了讓軸與軸承之間有更好的同軸性并且能承受住更大的軸向力和扭矩，通過采用熱裝的方法讓二者之間達到過盈配合。

圖2 攪拌車車體左、右側結構

為了使攪拌車運行起來更加平穩，避免攪拌軸在工作過程中發生軸向偏移，兩邊緊貼軸承外側各安裝一個卡簧。

因為攪拌車在工作時，攪拌軸處在攪拌物料內部，為防止物料從軸與軸承的間隙溢出或有雜質滲入，需要在緊靠軸承內側位置各安裝兩個油封。

在不影響車體正常使用的情況下通過焊接鋼板和工字鋼將防爆電機和減速機平穩安裝，并且將底部拉車用的鏈環延伸。

攪拌車內部的槳葉結構如圖3所示，采用40#扁鋼焊接而成，槳葉旋轉半徑為350 mm。

圖3 攪拌車槳葉

1.2 驅動部分

攪拌車使用YB2-132S-4 隔爆型三相異步電機。該隔爆電機額定功率為5.5 kW，額定轉速為1 440 r/min，工作效率為86%。

攪拌車使用WPS100型減速機。該減速機為蝸輪蝸桿減速機，減速比為60。

電機與減速機之間由三角皮帶傳動。安裝位置如圖4所示。

該攪拌車的攪拌軸每分鐘24 轉。安裝完成后將一噸原材料放入車內進行攪拌試驗，攪拌車可以正常啟動并且穩定運行。

圖4 攪拌車驅動部分

2 維護和保養

2.1 軸承的保養

軸承是攪拌車的關鍵部件。軸承是否完好直接決定了攪拌車能否正常工作。由于軸承承擔了該設備的全部負荷，所以，良好的潤滑對軸承壽命有直接影響，因而要求潤滑油必須清潔，并且密封良好。由于井下環境粉塵較多，軸承在使用一段時間后應該進行清洗，并更換清潔的潤滑油。

2.2 電機的保養

由于井下環境潮濕，電機可靠的防爆性尤為關鍵，需要經常清理和檢查電機的接線端子，并檢查接線盒接線螺絲是否有松動。

還應保證電機在運行過程中潤滑良好，通常電機在運行一段時間以后，應更換潤滑油，或是運行中發現電機軸承過熱或潤滑油變質時，也需要及時更換潤滑油。

2.3 減速機的保養

齒輪是減速機內部的核心零部件。減速機工作時，齒輪與齒輪之間相互嚙合，達到動力傳遞的效果。由于齒輪運轉時速度很高，在高速的運轉下，齒輪非常容易磨損。所以每隔一階段間，就要對減速機的齒輪徹底檢查，發現問題并及時予以解決。

減速機工作時會產生大量的熱量，會使減速機內部的溫度急劇上升。而減速機所使用的油封通常是采用橡膠制成，在高溫的環境中非常容易老化變形，導致潤滑油從油封變形的部位滲出，影響減速機的正常使用。所以平時要多注意觀察減速機潤滑油的滲漏。一旦發現減速機漏油，及時更換油封，然后補充適量的潤滑油，保證減速機的正常運行。

2.4 皮帶的保養

盡量不要將油脂粘在皮帶上，皮帶沾上潤滑油等油垢后表面變得光滑，與皮帶輪之間的摩擦力變小，容易產生打滑并加速三角帶的損壞，應及時清洗皮帶上的油污，盡量不要帶油作業。而且潤滑油會使皮帶在一定程度上硬化，長此以往會導致皮帶斷裂。

每隔一段時間要檢查皮帶表面，若出現裂紋說明皮帶已經老化。需要更換新的皮帶。

除此以外，在攪拌車的使用過程中，還應該注意檢查其他部位易磨損件的磨損程度，隨時更換磨損的零件。

3 應用效果

自2018年起，粉煤灰攪拌車在某礦西二盤區成功應用。攪拌好一噸噴漿用的粉煤灰混凝土漿并運到噴漿工作面，僅僅需要五分鐘。通過與之前人工攪拌進行對比并作出統計，得到數據，見表1。

表1 粉煤灰攪拌車與人工攪拌數據對比表

設計改造后的粉煤灰攪拌車實現了自動化生產。相對比原先的人力攪拌、運料節省了大量的時間和人力，不僅大大提高了工作效率，而且為安全生產提供了保障。該粉煤灰攪拌車設計簡單，科學合理，利用現有廢舊材料和設備卻達到良好的使用效果，降耗節支，效益顯著。