一种煤矸多层同步分选方法及分选系统

本发明属于煤和矸石的分选，具体涉及一种煤矸多层同步分选方法及分选系统。

背景技术：

1、在煤炭生产过程中，从煤矿采煤区直接开采出来的未经过任何加工的煤炭称为原煤。原煤中含有诸如煤、矸石、锚杆、铁块等杂质，其中矸石是伴随成煤过程中形成的。矸石具有密度大、发热量小的特性，并且含有大量重金属，混杂在煤中会降低燃烧效率，并且燃烧产物会加重环境污染，因此需要将原煤中的矸石预先分选出来。基于此，利用x射线穿透不同物理性质的物体衰减程度不同呈现不同的灰度值来识别具体的物体的特性，随之出现了智能化的x射线煤矸石分选机。目前的x射线煤矸石分选机的具体工作流程及构造，在中国专利公告号“cn112588609”的名称为“煤矸分选方法、装置及电子设备”以及中国专利公告号“cn117288783b”的名称为“基于x射线的煤矸分选方法、计算机设备及存储介质”等现有技术中均有所记载，并被广泛的应用于目前的煤和矸石的分选流程中。然而，随着x射线煤矸石分选机的普及，其存在的一些问题始终无法有效解决：其一，上述分选方式，原理为通过x光图像的衰减度进行分选，容易受到煤和矸石的厚度大小的影响，由于不同厚度的煤和矸石的衰减度可能是相同的，因此对于此种情况就无法准确区分煤和矸石；其二，分选流程所需的x射线探测器在工作时，需要经历脉冲电流、a/d转换、数字信号的流程后方能转为成像图片，数据信息的多次转换，显然进一步降低了分选精度，进一步影响了分选工作的高准确性。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种煤矸多层同步分选方法，本发明利用单一射源即能实现煤矸石的多层同步分选操作，不仅极大提高了分选效率，降低了设备成本，同时直接使用x射线电离空气的电流作为分选依据，分选精度可得到有效保证。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种煤矸多层同步分选方法，其特征在于包括以下步骤：

4、s1.入料原煤分级：

5、对原煤进行分级，得到[50mm,25mm]、(25mm,13mm]、(13mm,6mm]、(6mm,3mm]共四个粒度级的煤和矸石；

6、s2.x射线强度穿透测试：

7、获得每一个粒度级的最大粒度的煤和最小粒度的煤，以及每一个粒度级的最大粒度的矸石的最小粒度的矸石，分别利用x射线进行穿透测试，记录相应的x射线平均吸收量；

8、s3.划分可分选的粒度范围：

9、记录穿过[50mm,25mm]粒度级的矸石时的x射线平均吸收量范围为[b1,b2]；同理，(25mm,13mm]粒度级的矸石为[b3，b4]，[13mm,6mm]粒度级的矸石为[b5，b6]，(6mm,3mm]粒度级的矸石为[b7，b8]，并以下式确定分选层数：

10、当1-b2＞b4且1-b2-b4＜b6时，[50mm,25mm]和(25mm,13mm]使用同一个射源进行双层分选；

11、当1-b2-b4＞b6且1-b2-b4-b6＜b8时，则[50mm,25mm]和(25mm,13mm]和(13mm,6mm]使用同一个射源进行三层分选；

12、当1-b2-b4-b6＞b8时，则全部粒度级使用同一个射源进行四层分选；

13、沿单一的射源的射线发射路径，用于进行相应层分选的各层射线单元上的待分选原煤的粒度级逐渐减小，此时上一层射线单元的x射线穿透后的衰减值，作为下一层射线单元的x射线的初始发射值；

14、s4.实际分选，并完成煤和矸石的判别：

15、将满足粒度级要求的待分选原煤放入相应层射线单元内，获得每一层射线单元处的待分选原煤的x射线实际吸收量，并将该x射线实际吸收量与步骤s2的对应粒度级的x射线平均吸收量比对，实现每一层射线单元的煤和矸石的判别。

16、优选的，步骤s2中，x射线平均吸收量b的计算公式为：

17、

18、式中：

19、n为煤或矸石的数量；

20、u1为煤或矸石在皮带上运动穿过射线区域的时间段内，x射线穿过皮带后经过电离室产生的电压脉冲的平均值；

21、u0为x射线穿过皮带前经过电离室产生的电压脉冲的平均值。

22、优选的，步骤s4中，待分选原煤的x射线实际吸收量c的计算公式为：

23、

24、式中：

25、t0为待分选原煤进入射线区域时，电流波动函数波动的起点时刻，t1为波动的结束时刻；

26、f(w)为x射线穿过待分选原煤后，由电离室的电流传感器记录的电流波动函数，g(w)为x射线穿过待分选原煤前的电流波动函数。

27、优选的，在进行每一层射线单元的煤和矸石的判别时，将当前层射线单元的待分选原煤的x射线实际吸收量，与当前层射线单元所对应粒度级的煤和矸石的x射线平均吸收量范围分别比对，以判断是否落入。

28、优选的，当前层射线单元的待分选原煤的x射线实际吸收量，均未落入当前层射线单元所对应粒度级的煤和矸石的x射线平均吸收量范围时，为无法区分物料；此时，调低射源的射线强度，再次重复步骤s4，直至获得判别结果。

29、优选的，分选系统，该分选系统应用一种煤矸多层同步分选方法，其特征在于：包括一组射源，沿射源的射线发射路径依序布置两层以上的射线单元，每层射线单元均包括沿射源射线发射路径依序布置的准直器、电压传感器及皮带；皮带上布置有用于将待分选原煤限制在射线区域的挡板。

30、优选的，以一组射源及沿该射源发射路径依序布置的射线单元为一套分选套件，所述分选套件为两套以上且沿皮带带宽方向依序布置。

31、本发明的有益效果在于：

32、与传统的x射线探测器的煤矸石分选方式不同，本发明利用x射线穿透煤或矸石，通过x射线电离空气产生的电流实现分选。该种分选方式，不仅无需进行信号的a/d转换乃至多种转换策略，只需依靠电流波动函数等参数，即可有效实现对x射线吸收量的确定效果，也不会受到煤和煤矸石厚度大小的影响，从而可实现煤和矸石的有效区分效果。同时，在不需要多次信号转换的基础上，设计多层煤矸石分选结构，从而在电流波动函数的精确性保证了分选精度的同时，提高了分选效率，达到能源最大化利用的效果。

33、至此，本发明利用单一射源即能实现煤矸石的多层同步分选操作，不仅极大提高了分选效率，降低了设备成本，同时直接使用x射线电离空气的电流作为分选依据，分选精度可得到有效保证。

技术特征：

1.一种煤矸多层同步分选方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种煤矸多层同步分选方法，其特征在于：步骤s2中，x射线平均吸收量b的计算公式为：

3.根据权利要求1或2所述的一种煤矸多层同步分选方法，其特征在于：步骤s4中，待分选原煤的x射线实际吸收量c的计算公式为：

4.根据权利要求3所述的一种煤矸多层同步分选方法，其特征在于：在进行每一层射线单元(20)的煤和矸石的判别时，将当前层射线单元(20)的待分选原煤的x射线实际吸收量，与当前层射线单元(20)所对应粒度级的煤和矸石的x射线平均吸收量范围分别比对，以判断是否落入。

5.根据权利要求4所述的一种煤矸多层同步分选方法，其特征在于：当前层射线单元(20)的待分选原煤的x射线实际吸收量，均未落入当前层射线单元(20)所对应粒度级的煤和矸石的x射线平均吸收量范围时，为无法区分物料；此时，调低射源(10)的射线强度，再次重复步骤s4，直至获得判别结果。

6.分选系统，该分选系统应用如权利要求1所述的一种煤矸多层同步分选方法，其特征在于：包括一组射源(10)，沿射源(10)的射线发射路径依序布置两层以上的射线单元(20)，每层射线单元(20)均包括沿射源(10)射线发射路径依序布置的准直器(21)、电压传感器(22)及皮带(23)；皮带(23)上布置有用于将待分选原煤限制在射线区域的挡板(23a)。

7.根据权利要求6所述的分选系统，其特征在于：以一组射源(10)及沿该射源(10)发射路径依序布置的射线单元(20)为一套分选套件，所述分选套件为两套以上且沿皮带(23)带宽方向依序布置。

技术总结本发明属于煤和矸石的分选技术领域，具体涉及一种煤矸多层同步分选方法及分选系统。本发明的煤矸分选方法，实际包括以下步骤：S1.入料原煤分级；S2.X射线强度穿透测试；S3.划分可分选的粒度范围；S4.实际分选，并完成煤和矸石的判别。本发明利用单一射源即能实现煤矸石的多层同步分选操作，不仅极大提高了分选效率，降低了设备成本，同时直接使用X射线电离空气的电流作为分选依据，分选精度可得到有效保证。技术研发人员：尹建强,朱宏政,朱金波,王啸剑,史苘桧,纪子涵,何海陵,张满,杨明,陆前程受保护的技术使用者：安徽理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/4