一种基于X射线传感的煤矿分选方法与流程

本发明属于矿物分选技术领域，尤其涉及一种多层级高准确度的煤矿分选方法。

背景技术：

煤是一种可燃的黑色或棕黑色沉积岩，这样的沉积岩通常是发生在被称为煤床或煤层的岩石地层中或矿脉中。因为后来暴露于升高的温度和压力下，较硬的形式的煤可以被认为是变质岩，例如无烟煤。大部分烟煤和无烟煤均利用深度采煤法所取得，而近代技术已可使用露天采煤法。露天采煤法需动用每小时能移除数百公吨之大型挖土机，移走数百英尺深之表面土层。虽然成本较低及较快扩挖速度，但会破坏环境景观。一般深度采煤法之深度为数百呎至数千呎，通常需要数个直井作为坑道通风，抽走甲烷并减少矿坑内部之热与湿度。大约90﹪以上的煤田利用机械方式采煤和输送，因而坑道内之运输主要依赖输送带，其将煤输送至直井，然后再送出地面予以清洗、分类等处理。

煤矿的品质决定了其使用效率和经济价值。自然状态的煤矿以各种各样的形式存在，其通常与一些会影响煤矿品质的杂质结合在一起。为了从煤矿中除去这些杂质以改善品质，常采用湿法选矿和干法选矿技术。

湿法选矿技术中需要使用大量的水，费用高且对环境有严重的副作用，水同时增加了煤矿的湿度，影响煤矿的热值效率，因而逐渐被干法选矿技术替代。

然而，现有的干法选矿技术只有较为简单的1-2道筛选流程，筛选手段也较为普通，多为对煤矿进行初步筛选的技术，不能满足高精度筛选制备精煤的要求，也不能达到多层次筛选以制备不同质量水平的煤矿和充分回收有用矿物的目的。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种基于x射线传感的煤矿分选方法，该基于x射线传感的煤矿分选方法具有筛分准确度高、分选效果好、工艺简单、运行成本低等特点，可为用户提供纯度高、质量好的精煤，同时可对中煤、杂质和金属矿进行合理分选。

为实现上述目的，本发明的基于x射线传感的煤矿分选方法的具体技术方案如下：

一种基于x射线传感的煤矿分选方法，包括以下步骤：步骤一，利用物料传送装置提供矿料以供分选；步骤二，对矿料进行粗选，以对矿料中的精煤、中煤、矸石、以及金属矿进行筛分，分离矸石，得到精煤、含杂质的中煤以及金属矿；步骤三，对步骤二得到的矿料进行精选，以对矿料中的精煤、含杂质中煤和金属矿进行分选；步骤四，将步骤三得到的精煤进行提纯分选，从而得到精煤；其中在步骤三中，利用x射线发生器、x射线探测器组、执行机构以及电子控制单元对含杂质的中煤和含杂质的金属矿进行分选，以得到精煤。

进一步，在步骤三中，x射线发生器产生x射线穿过矿料，x射线探测器组探测穿过矿料的x射线并将探测信号传递给电子控制单元，电子控制单元计算穿透矿料的x射线吸收值，电子控制单元中设定有精煤的x射线吸收阈值，电子控制单元比较通过计算的x射线吸收值与设定的x射线吸收阈值，对含杂质中煤和含杂质的金属矿进行分选，以得到精煤。

进一步，x射线发生器设置在物料传送装置传送的矿料上方，x射线发生器从上向下以锐角角度照射矿料。

进一步，所述锐角角度为35-55度。

进一步，在步骤三中，所属设定x射线吸收阈值为x射线穿过单位厚度精煤时的x射线吸收值。

进一步，在步骤三中，当设定x射线吸收阈值与检测x射线吸收值的差值大于设定x射线吸收阈值的20%时，电子控制单元控制执行机构分离含杂质的中煤和含杂质的金属矿，以得到精煤。

进一步，在步骤四中，对设定x射线吸收阈值与检测x射线吸收值的差值位于设定x射线吸收阈值的5-20%范围内的精煤进行透射成像分析，将煤矿中非煤物质的像素颗粒信息聚合，得到整个颗粒中的杂质成分比例，将较高杂质比例的矿料从精煤中分离出去，从而完成从精煤中提纯精煤。

进一步，还包括步骤五，在步骤五中，将步骤三中分离得到的含杂质的中煤和含杂质的金属矿进行再分选，以分离中煤和金属矿，分离时利用伽马射线辐射源发出的伽马射线指向中煤和金属矿，通过伽马射线辐射对煤物质和矿物部分的吸收质量因子的不同，驱动执行机构将中煤与金属矿分选。

进一步，还包括步骤六，在步骤六中，将中煤用粉碎机粉碎产生煤粉和杂质颗粒，利用离心机将煤粉和杂质颗粒分离，再将煤粉压滤成煤块。

进一步，在步骤一中，还包括对矿料进行破碎的工序，以获得粒径均匀的矿料块，通过物料传送装置提供破碎的矿料以供分选；在步骤二中，采用重量测量仪和体积测量仪对矿料进行检测，利用plc逻辑控制单元计算矿料的密度并根据计算的矿料密度驱动执行机构对精煤、中煤、矸石、以及金属矿进行分选。

本发明的基于x射线传感的煤矿分选方法中，通过对矿料进行多级分选，以便于分类充分利用矿料，针对初筛的煤矿进行细筛和精筛，从而获得不同质量水平的矿料，经细筛得到的高质量煤矿满足高质量工业用煤的需求。与此同时，在不同筛选流程中选用不同的筛选设备，合理配置筛选设备，节约筛选工艺运行成本，从而产生可观的经济和社会效益。

附图说明

图1为本发明基于x射线传感的煤矿分选方法的流程图。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的基于x射线传感的煤矿分选方法做进一步详细的描述。

如图1所示，本发明的基于x射线传感的煤矿分选方法包括以下步骤：

步骤一，利用物料传送装置提供矿料以供分选。

步骤二，对矿料进行粗选，以筛分矿物中的精煤、中煤、矸石、以及金属矿。

煤矿开采的初级矿料为大量精煤、中煤、矸石、以及金属矿等组成的混合物，在对初级矿料进行精选时，先对初级矿料进行简单而廉价的初步筛分，方便在下游步骤中对初筛后的初级矿料进行精细筛分。在初级矿料中，精煤、中煤、矸石、以及金属矿等材料的密度为依次增大。

在对矿料进行粗选过程中，优选采用较为廉价的物理式筛分方法，其也可采用现有技术中的其他方法。本实施例中，矿料通过给料机，例如振动给料机和第一物料传送装置进行传送，第一物料传送装置上设置有重量测量仪和体积测量仪，重量测量仪和体积测量仪对随第一物料传送装置传送的矿料进行重量和体积测量，重量测量仪和体积测量仪与plc逻辑控制单元相连，plc逻辑控制单元还与执行组件相连，重量测量仪和体积测量仪对矿料进行测量后将信号传送给plc逻辑控制单元，并在plc逻辑控制单元中计算矿料的密度，plc逻辑控制单元根据设定的精煤、中煤、矸石、以及金属矿的密度范围对矿料进行标定，并传送信号给第一执行机构。第一执行机构根据plc逻辑控制单元传送来的控制信号，将精煤、中煤、矸石、以及金属矿进行分选。

具体地，第一物料传送装置包括多个传送通道，可设置在每个传送通道上均设置有重量测量仪和体积测量仪。替代的，每个传送通道的上半段和下半段分别设置重量测量仪和体积测量仪。上述第一执行机构可采用常规的机械驱动机构，例如第一执行机构可以是由私服电机驱动的分离板，以将精煤、中煤、矸石、以及金属矿等进行筛分。初级矿料经步骤一筛选后，得到精煤、部分中煤，以及少量夹杂其他轻质杂质的矸石及金属矿。

步骤三，对矿料进行精选，以筛分矿料中的精煤、含杂质中煤和金属矿。

在步骤一的初步筛选中，已将矸石、部分中煤从初级矿料中分离出去，为得到质量更好更纯的优质精煤，需要进一步对矿料进行筛选，以分离其中的含杂质中煤和金属矿。矿料从步骤一中的第一物料传送装置传送到步骤二中的第二物料传送装置，第二物料传送装置上设置有x射线发生器、x射线探测器组以及电子控制单元，所述电子控制单元与x射线探测器组传相连，电子控制单元还与第二执行机构相连，电子控制单元接收x射线探测器组传递的信号并经信号处理后对第二执行机构传递执行命令信号。

具体地，x射线发生器可产生穿过矿料的x射线，该x射线探测器组探测穿过矿料的x射线，x射线探测器组将探测到的x射线透射信号传递给电子控制单元，电子控制单元计算穿透矿料的x射线吸收值或透射百分比。电子控制单元中设定有精煤的x射线吸收阈值，该x射线吸收阈值优选为矿场实测精煤的x射线吸收阈值，例如多个精煤的实测平均值。电子控制单元比较通过x射线探测器组计算的实测x射线吸收值与设定的x射线吸收阈值，以分选矿料中的精煤、含杂质中煤和金属矿。

具体地，当检测到设定的x射线吸收阈值与实测x射线吸收值的差值大于20%时，电子控制单元控制第二执行机构，分离中煤或含杂质的金属矿，保留精煤。在步骤二中，第二执行机构优选为快速响应的执行机构，例如电磁阀，电磁喷气阀，当检测到设定的x射线吸收阈值与实测x射线吸收值的差值大于设定x射线吸收阈值的20%时（即差值与设定x射线吸收阈值的比值），电子控制单元控制激活电磁阀，电磁阀将含杂质中煤和金属矿分离出第二物料传送装置。

上述x射线发生器设置在物料传送装置传送的矿料上方，x射线发生器从上向下以锐角角度照射矿料，锐角角度优选为35-55度。

应注意的是，上述x射线吸收阈值优选为x射线穿过单位厚度精煤时的x射线吸收阈值。对应的，实测x射线吸收值也为单位厚度矿料的实测x射线吸收值。为此，优选在步骤一之前先进行矿料破碎作业工序，已得到均匀厚度的矿料颗粒。替代地，也可以在第二物料传送装置上设置厚度传感器，厚度传感器与电子控制单元相连，以便于电子控制单元计算单位厚度矿料的实测x射线吸收值。

步骤四，对于检测到设定x射线吸收阈值与实测x射线吸收值的差值位于设定x射线吸收阈值的20%以内的精煤，也即步骤二得到的精煤，还需进一步进行分选处理，进得到高品质的精煤，以满足对高质量煤矿的工业需求。将步骤二得到的精煤传送到第三物料传送装置，在第三物料传送装置上对精煤进行再次精选，以分选出优质精煤和次级精煤。

在步骤三得到的精煤中，也即对于设定x射线吸收阈值与检测x射线吸收值的差值位于设定x射线吸收阈值的20%以内的精煤，其中仍存在一些煤矿夹杂不少杂质的情形，夹杂有杂质的煤矿中，杂质的分布区域各不相同，加上x射线发生器发射的x射线角度的限制，存在部分检测误差。即x射线刚好穿插含杂质煤矿中纯煤或杂质很少的局部区域，导致检测误差产生。因此，需对设定x射线吸收阈值与检测x射线吸收值的差值位于设定x射线吸收阈值的5-20%范围内的精煤进行再次精选。

因此，在步骤四中，通过对设定x射线吸收阈值与检测x射线吸收值的差值位于设定x射线吸收阈值的5-20%范围内的精煤进行透射成像分析，将煤矿中非煤物质的像素颗粒信息聚合，得到整个颗粒中的杂质成分比例，将较高比例的矿料从精煤中分离出去。

应注意的是，上述第一物料传送装置、第二物料传送装置和第三物料传送装置可以为同一物料装置的不同区段，或者是多个物料传送装置相连。只要满足物料传送即可，在此不予赘述。

进一步，还包括步骤五，在该步骤中，还可对步骤三中分离出去的矿料进行进一步加工处理。分离时，可利用伽马射线辐射源发出的伽马射线指向中煤和金属矿，通过伽马射线辐射对煤物质和矿物部分的吸收质量因子的不同，驱动执行机构将中煤与金属矿分选。具体地，将步骤三中分离出去的矿料引入另一物料传送装置，在该另一物料传送装置上对步骤三分离处理的矿料（即含杂质中煤和金属矿）进行再分离。此种情形对于含有一定量金属矿物的煤矿尤其重要。

含杂质中煤和金属矿进入第四物料传送装置，物料传送装置上设置有金属探测器和plc逻辑控制单元，plc逻辑控制单元与金属探测器相连，当金属探测器探测到存在金属成分的矿物时，plc逻辑控制单元控制的第三执行机构将含金属的矿物从中煤中分离。第三执行机构可以与第一执行机构相同，采用常规的机械驱动机构。

进一步，还可包括步骤六，在步骤六中，将中煤用粉碎机粉碎产生煤粉和杂质颗粒，将煤粉和杂质颗粒浸泡后，再利用离心机将煤粉和杂质颗粒分离，硬质的杂质颗粒由于密度大留在离心装置的中部，煤粉浆分散至外围排出，将煤粉静置干燥后压滤成煤块。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。