范文一：煤矸石自动分选机

煤矸石自动分选机技术白皮书

目 录

一、设计综述 ............................................. 2

1、设计背景 ........................................... 2

2、设计要求 ........................................... 2

3、主要技术指标 ....................................... 3

4、若干技术关键问题 ................................... 4

5、产品特点 ........................................... 5

6、前景与应用 ......................................... 5 二、技术原理 ............................................. 6

1、构成原理 ........................................... 6

2、机械传输 ........................................... 8

3、双能γ射线投射法在线识别原理 ....................... 9 三、传感器及信号处理电路 ................................ 12

1、传感器及其高压控制 ................................ 12

2、输入缓冲放大及微分电路设计 ........................ 14

3、脉冲放大及数字增益控制 ............................ 15

4、幅值分析及自适应稳峰 .............................. 16 四、微机系统硬件配置和软件设计 .......................... 18

1、硬件配置 .......................................... 19

2、软件功能设计 ...................................... 19 五、分选控制机理及其组成 ................................ 22

1 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书 一、设计综述

1、设计背景

煤中矸石的自动剔选是现代化煤炭生产加工过程中的重要环节之一。先进的分选方式与方法研究已逐渐引起煤炭生产和应用部门的重视，煤矸石自动分选机是对块状原煤里的矸石在传输过程中实现其物理分选的专用设备。它的出现主要基于对以下几方面的考虑。

(1)我国煤炭年产量已超过19亿吨，年入洗量却低于20,，大部分煤炭仍延续着人工选矸的落后方式，劳动强度大，生产效率低下，矸石拣选率也直接受人员素质、管理水平等人为因素影响。

(2)传统的重介分离等排矸方法产生大量难以处理的煤泥污染物，对人和农作物赖以生存的水源和耕地破坏严重，尤其是在我国主要产煤地区出现的开采煤炭资源与环境污染以及原本就十分匮乏的水资源间的矛盾日显突出。目前，已有不少煤炭生产加工企业不同程度地受到我国环境保护法的制约，造成设备闲置，产量下降，经济损失严重。

(3)煤是一种资源，它作为特殊能源和产品原料，在诸多行业生产中起着越来越重要的作用。在国际国内市场上，块煤交易形势一直较好，但由于我国煤炭初加工能力较弱，块煤含矸率偏高，价格损失较大，市场竞争力不强。

(4)干式分选方法是当今煤炭分选技术的重要发展趋势之一。大量文献资料表明，目前在国际上尚未见有煤矸石自动分选机实用产品或类似设备的出现。因此，煤矸石自动分选设备对我国干式分选技术的进步与发展也将起到积极的推动作用。

2、设计要求

连续化生产是煤炭加工过程的基本特征，其中皮带传输方式较为普遍。考虑到煤矸石自动分选机位置设置的灵活性及与整体加工过程的统一性，设计中应首先建立起具备一个来料输入口和煤及矸石两个出料口的皮带“接力”传输工作平台，以便在其上实现对煤矸石的识别与分选。因此，从完成基本功能上考虑，煤矸石自动分选机由机械传输、煤矸石识别和分选自动控制三部分构成。其中对各部分的基本设计要求如下:

2 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书

(1)根据所需处理煤量的大小，确定传输皮带宽度及带速，使来斗不致形成堆积，并在皮带中部设置简单有效的排队机构，组成若干个通道，以保证识别与分选的准确性。

(2)连续工作条件下，要求对煤矸石的识别与分选控制以在线实时方式进行工作。

(3)遵循集散控制系统的构成原则，在各通道独立设置一套识别与分选控制单元仪表，以确保整机系统的工作可靠性。

(4)分选执行器应满足一定的响应时间和频率要求，分选控制延迟时间可调。

(5)考虑现场操作人员的技术素质，充分利用计算机软件技术功能，尽量简化仪表操作过程。

(6)传感器及二次仪表应满足在恶劣环境条件下长期稳定工作要求。

该系统在技术上主要解决了以下几个关键问题:

(1) 运用新型双能γ射线衍射方式，实现了在较大粒度范围的煤与矸石的在线识别;

(2) 采用集散控制方式，确保了识别仪表系统在恶劣工矿下的长期可靠运行;

(3) 机械排队机构更加简便有效，满足了对物料进行准确识别的要求;

(4) 气动执行机构简单可靠。

3、主要技术指标

(1)输送机皮带宽度:1.2米

(2)输送机皮带速度:0.8米/秒

(3)分选粒度范围:50,150毫米(根据需要可设计30,300毫米)

(4)一次净选率:大于85,

(5)单通道平均处理量:8吨/小时

(6)执行器最高工作频率:10次/秒

3 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书 4、若干技术关键问题

(1)激励场的选取

采用何种场物质作为激励媒介是确定识别方法的先决条件。对于组分识别，激励场的选择依据是由场物质对煤矸石组分的敏感性、应用环境条件、工作可靠性等因素决定。在原理上，对煤矸石组分敏感的场主要有:各种核射线辐射场、微波场、电场、光场等，对应用条件的可行性来说，γ射线场无疑是最为适合的选择，在它的激励作用下，不仅煤和矸石呈现的辐射通量强度差别较显著。而且最具有长期稳定可靠，不受环境条件变化影响，结构简单等优点。

(2)组分识别问题

依据前述设计要求与技术指标，完成自动分选的首要技术关键在于对煤矸石的组分识别，在理论上它隶属于固态物组分模式分类识别的研究范畴，我们知道，对具有确定被测厚度物体的二元组分识别问题，可用单一辐射源方式解决。但对于像煤矸石这类被测物厚度不确定的动态组分识别，由于其厚度变化与组分差异所呈现的信号特征相同，目前尚无有效解决方法。因此设法消除由粒度变化因素造成的混叠影响成为识别方法研究中必须解决的技术难点。

根据现代传感理论，在非差模条件下，抵消测量中某个未知量的有效方法是在原有基础上，恰当地注入一个确定的激励分量，并相应作某些数学变换来达到。由此，设计应用了由一个低能源和一个中能源复合构成的双能γ射线辐射激励场，成功地解决伴有强粒度变化扰动情况下的煤矸石组分识别难题。

(3)识别与分选控制系统构成原则

系统处于连续不断的工作条件下，其可靠性与用户的经济效益直接相关，因此不但要求仪表本身具有高的可靠性，同时要求系统能保证其工作的最大安全性。为此，本识别与分选控制系统按信息集中、控制分散的原则构成。所谓信息集中，即在控制室中能实时地、随机地监测到系统的工作状况，控制分散，实质上是危险分散，在微机控制的历史上曾出现过一台微机控制多个回路的情况——即集中控制方式。这在当时微机造价很高的情况下对节约投资是有效的，但随着微机应用的发展，集中控制影响连续生产的弊病就充分暴露出来，当控制机出现故障时，不仅所有与之相关的受控部分都将因此停止下来，而且还可能造成整个

4 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书 生产过程的大面积瘫痪。因此随着微机价格的下降，分散控制模式被广泛应用。而且分散愈彻底，其可靠性愈高。

5、产品特点

煤矸石自动分选机属于干选设备，煤和矸石经过该设备后即可自动分开，不同于目前国内外采用的水洗，湿洗和风选，它具有如下优点:

1(投资少，见效快;

2(分选效率高，不低于85%，保证选出的矸石中不含煤块，可靠性好;

3(系统操作简单，维护方便，运行成本低;

4(分选的煤种范围广，不受湿度的影响，环境适应性强;

5(处理粒度根据不同煤质可设定为30—50、50—150、150—250毫米;

6、不消耗水资源，能耗极低，不对环境造成破坏和污染。 6、前景与应用

煤矸石自动分选机的完善，推广应用，将对我国煤炭产品质量提升起到积极作用。可广泛应用于物料分选等其他生产领域。就煤炭生产而言，可用于:

1. 现有煤矿生产系统的技术改造。该设备可在煤流系统进行在线分选，不

另需场地，直接将原人工拣矸皮带改为自动分选，能够大大提高原煤分

选率及生产自动化水平。

2. 完善干法选煤工艺。现有空气重介质流化床干法选煤及FGX系列复合

式干法选煤入选原煤粒度均为0,50mm及0,80mm;而煤矸石自动分

选机入选原煤最佳粒度为30,300mm，弥补了上述两种干法选煤工艺

的不足，为干法选煤工艺起到积极推动作用。

煤矸石的综合应用。由于煤矸石质量吸收系数K值可调，可对煤矸石进行准确分类(低热值劣质煤，碳质页岩)，以分别应用于劣质煤发电，水泥生产等。

5 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书 二、技术原理

1、构成原理

煤矸石自动分选机主要由原煤进料斗、煤和矸石出料斗、皮带传输机以及识别与分选控制系统几部分构成(见图2,1)，由于整个识别与分选工作过程是非接触、实时的，因此不会影响正常的物料传输。皮带上设有若干个物料排队通道，每一通道独立地配置一套由双能γ射线源，射线传感器，气动执行器和测控仪表组成的识别与分选系统，以提高整机的运行可靠性。

6 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书

控制仪表 高

压 进料斗 气

传

感

器

物料传送方向

排队机构

γ射线

传送皮带 放 气阀 射 源

煤 矸

斗 石

斗

图2—1煤矸石自动分选机构成示意图

系统对煤和矸石的识别与分选时序过程是经筛分后一定粒度范围的块状原煤由进料斗落到传送皮带上，在排队机构的作用下顺序排列对中穿过由双能γ射线源和γ射线传感器构成的具有上下对应几何结构的通道。由此获得的信号经放大、成形、分层等预处理后，由单片计算机依据识别数学模型进行运算，将计算值与经预先标定得出的阀值进行比较，若大于该阀值，则被判定为矸石，经一定时段延时后，瞬时打开高压气阀，使之在被抛落过程中偏离原轨迹，落入矸石料斗;若小于阀值则被判定为煤，气阀不动作，使之自然抛入煤料斗。

7 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书 2、机械传输

(1)煤矸石自动分选机机械传输部分的结构简图如下:

煤矸石自动分选机机械结构简图

1 2 3 4 5 6 7

1 - 储气罐 2 - 高频电磁气阀

3 - 传感器 4 - 射线源

5 - 识别装置固定架 6 - 排队装置输送机

7 - 输送机

机械组成部主要包括:给料、输送、排队机构、气控部分(储气罐，高频电磁气阀)。

(2)煤矸石自动分选机的设计计算

按年产量120万T的矿井作为设计依据。

除前面提及的主要技术指标外;

输送机胶带宽度:1.2m;

分选通道:6个;

矸石实体比重:2.3;

煤实体比重:1.35;

8 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书 (50,300级占原煤的35 .569%，50,150级的含矸率按30%计，产量的不均衡系数取1.5，粒度的不均匀系数取1.1)。

计算:

a、要求每秒钟处理粒度范围内的产量为:

1200000000(年产量)?300(生产天数)?14(每天生产小时)?3600×35 .569%= 16.3kg

矸石:16.3×30%=4.89kg/s

煤:16.3×70%=11.41 kg/s

b、每块矸石的重量:(按小值计算)

3 ( 0.5 ) ×2.3 = 0.29kg

c、每秒钟要处理的矸石的块数:

4.89?0.29 = 17块,,

d、每块煤的重量:(按平均值计算)

3( 0.5 ) ×1.35 = 0.17kg

e、每秒钟要处理的煤的块数

4.89?0.17 = 29块,,

f、每秒钟煤和矸石总的块数:

17 + 29 = 46块

g、每秒钟每通道通过的煤和矸石的块数:

46 ? 6 = 7.7块/秒

考虑连续两块或三块都是矸石，并且都是最小粒度，再加之来料的不均衡性、高频电磁气阀的动作频率为7,10次/,(

3、双能γ射线投射法在线识别原理

粒度不同是块状原煤在皮带传输过程中的实际存在，因此利用双能γ射线投射法实现煤中矸石的分选，必须解决两个基本问题:第一，确立在粒度变化条件下的煤和矸石组分有效识别方法;第二，不影响正常传输过程，即要求识别模型简单，满足在线实时性条件(

(1)组分模式特征分析

γ射线与物质的相互作用理论指出，强度为，的窄速γ射线在穿透物质时，

9 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书 被物质的原子所散射和吸收的程度可用指数定律来描述(

I=Iexp(-μd) (1) 0mm

衰减后的射线强度，主要取决于物质化学成分有关的质量衰减系数μ和质m量厚度dm。其中，质量衰减系数是射线能量,的函数(且与物质的平均原子序数总和平均质量数,相关联(在以光电效应为主导的低能区域和以康谱顿效应为主导的中能区域，其质量衰减系数分别为:

4μ=f(E)[ ( Z ) / A ]; (2) ml

μ=f(E)[ ( Z ) / A ]; (3) ml

根据煤和矸石的成分分样得知，煤属于低原子序数物质(,,6.9, A=13.4C

);矸石属高原子序数物质(,,12.4,A =24.7)(将这些参数分别代入(2)SS

和(3)，即可得到煤和矸石的质量衰减系数与射线能量的基本变化关系，如图2,2所示(从中可以看出:约在,,0.5 Mev的低能段，煤和矸石的质量衰减系数存在较明显的差异，即反映了两者不同的组分(而约在,,0.5 Mev的中能段，其质量衰减系数却几乎相等，与两者的组分基本无关。

0.4

矸石

煤

0.2 2-1μm/cm)g

0

00 0.05 0.5

E/MeV

图2—2 煤和矸石质量衰减系数与射线能量的变化关系

10 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书

这一特点说明，利用中、低两种不同能量的γ射线作激励，由其辐射通量强度可分别获取煤和矸石的组分及厚度信息。同时它也为消除质量厚度因子提供了条件。

(2)动态识别建摸

设当一识别物体横穿有中、低两种确定能量的一束复合γ射线时，其辐射通量强度服从Lambert公式

J=Jexp(-μd) (4) 0mmm

I=I exp(-μd) 0nmm

式中J、I和J I分别是有或无物体被透射时传感器检测到的中、低能量γ00

射线辐射通量强度;μμ和dm分别对应为中、低能量γ射线透射时的质量衰mm,ML

减系数和质量厚度，对式(4)两边取对数得:

lnJ=ln J-μd 0mmm

nI=lnI-μd(5) l0mlm

由于中、低能量射线透射的是同一物体的同一部位，故消去其中质量厚度因子，即得到识别函数:

μlnI lnIml 0-

K = = (6)

μ ln J ln J mm0 -

式(6)表明:a、由于衰减系数比,表征了在中、低能量γ射线共同作用下与物体质量厚度因子无关的组分信息，故可直接作为判别煤和矸石的依据;b、对一定γ源活度和几何条件，式中，和,是可预先确定的常数，因此只需同时测00

定物体穿过线束时段的平均辐射强度，和,即能方便的求出系数比,。

(3)误差分析

煤和矸石的判别误差主要是由γ射线的统计涨落引起的，衰减系数比,的均方根误差的相对值:

δK 1 δJ/J δI/I 2 2 = ( )+( )(7)

11 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书

K dμμ m mm ml

式中，δJ/J 和δI/I分别是中、低能射线辐射通量强度的相对误差，若

用其对应的脉冲计数代替，则得到:

δK 1 1 1 = ( + ) (8)

22 K dμnμnm mmm mll

由式(7)和(8)可见，减小识别误差的有效途径是适当增大中、低能γ射线强度，以提高其单位时间内的脉冲计数量，同时式(8)表明了对源强的设计意义。当选定两种γ射线源的种类后、质量衰减系数μ和μ均为确定值，将矸石的mm ml

最大质量厚度代入，即可计算出满足某一给定误差的最小脉冲计数量。

三、传感器及信号处理电路

1、传感器及其高压控制

高压

+12V

微

光电倍增管 前置放大器 机 闪烁体

I/O 信号

图3—1

每个分选通道都有一个独立的传感器，其结构如图,,,所示，它由四个部

12 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书 分构成:

(1)Nal(T1)闪烁体，其尺寸为Ф25×20mm,闪烁体受到穿过靶物质的射线作用，形成可被光电倍增管接受的光子(

(2)光电倍增管的作用是把接收的光信号放大并转化成电信号，它的各打拿极由高压分压控制，倍增后的信号进入前置放大极，在本系统中选用CDB20或CDB23，它们要经老化筛选以去掉早期失效器件(

(3)前置放大极一般做成跟随器形成，因为当传感器与后续仪表距离较远时，用跟随器更易于传送脉冲信号，按设计约定，经前置放大极输出的有效信号为负向脉冲，其辐值在50 mV,100 mV之间，后续电路据此设计和调整参数(

(4)高压控制系统。传感器必须由高压电源供电，理论和实践证明，传感器

的灵敏度对电源电压极为敏感(它是光电峰漂移的重要因素)。在核电子仪器中，典型的方式有两种:一种是稳定高压以保证系统灵敏度的稳定;另一种是经常测量灵敏度而通过调整高压来修正灵敏度，此时，高压的控制已不单纯是稳压问题，而是涉及整个系统灵敏度稳定的问题，后一种方法可以消除多种因素(如温度)对灵敏度的影响。本系统采用后一种方法:

分压器

低压DC 高压 ADC 数字PID DAC 系统设定 /高压DC

灵敏度幅值 线微光电辐

射检 验 放 分 倍增分析

图3—2

图3-2表示高压控制的原理方框图，图中虚线所包围的部分由微处理机实现，高压控制包括两个相关控制环路，在没有图中下面部分(含光电倍增管的反馈线路)时，上面环路部分构成典型稳压环路，由微机控制着DC/DC变换器的输

13 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书 出，当高压部分带上负载(光电倍增管)时，上下两个环路同时发生作用，微机用软件方法定时地检测下面的系统灵敏度K(包括光电倍增管，微分、幅值分析等)，若K?K，则输出校正信号，这个信号通过系统环路控制使K,K;不难证00明，上述系统有串级系统的动特性又有自适应系统的静特性，但光电倍增管对高压变化十分敏感，因此这种控制只在高压粗调时使用，高压微调将采用另外的方法，系统正常工作时处于单回路状态。

2、输入缓冲放大及微分电路设计

微分电路的目的是在多个脉冲形成的卷积信号中，将各个脉冲分离开来，微分电路参数对系统的脉冲时间分辨能力影响很大，为提高脉冲时间分辨能力，微分电路时间常数RC应愈小愈好，但此时却增加了微分驱动电路的负载，为此，通常在前置放大器之后和微分电路之间插入一级缓冲放大，如图3—3所示的IC1及T1组成的缓冲放大器，一方面用于与信号电缆匹配，另一方面又能驱动很小的RC而不会产生失真，这点对分选尤为重要，由于在分选中经常出现空带情况，此时信号的幅值可能超过设计值(50,100mvpp)的几十倍，如果微分电路产生过载堵塞，将会影响到以后的计数率，这是分选系统中应用放射性同位素检测的一个特殊问题，根据实际源的强度情况，一般调整源的平均计数率在40000cps左右，若考虑到脉冲时间间隔的随机性，应选择更大一些的计数率以便给系统留一定的反应裕度，为此，选择最大计数率为200000cps，与此相应，微分时间常数t=1/(200000×5)=1μs左右。

+V

50-100mV

T1 IC1 R C

RO

R1

R2

。 -V

图3—3

14 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书

3、脉冲放大及数字增益控制

脉冲放大是测量中的关键部分，系统的很多重要特性都与此有关。

(1)脉冲放大器应具有自动可调的、稳定的增益变化范围，按增益分配要求计算:

Av=5000mv/(50,100mv)=50,100倍，按微分后的脉冲要求计算，放大器带宽W?1/t=1000000Hz=1MHz

(2)为使增益能自动调整，并保证带宽放大器必须由两级以上级联而成， 而且按最大带宽原则分配放大器灵敏度，各级放大器的增益应相同或相近。

(3)为自动地调节到所要求的放大器增益，在多级放大器级联之间引入一个数字衰减器，这样能通过微机周期地自动微调增益，可保证放大器增益稳定在0.1%,0.4%之内，并且对大信号与小信号具有相同的增益。

(4)为提高放大器的过载性能，放大器之间采用直接耦合方式(微分电路除外)，为此要求放大器采用低漂移元件，但一般低漂移元件都具有较低的增益带宽积，为保证放大器具有必需的带宽，而又要求采用宽带元件，为了合理地解决宽带和低漂移二个要求在元件选择上的矛盾，脉冲放大器中各级的闭环增益不能太大，以便能采用较低单位增益带宽元件从而能保证要求的带宽，经实验与核算，采用工业标准低漂移器件OP37(-25?,85?)构成三级放大，每级放大10倍左右，则总增益可达1000左右，再利用数字衰减器衰减到所需的级联增益。

由此得:

3Av=AvAvAvAv=AvAv 2? 3? D 1? D 1?

式中Av为总增益

Av为各级的增益 1

A为数控衰减器的衰减系数 D

由此可见本设计中脉冲放大环节的一个特点是各级都做成固定增益，而用软件来自动调节总增益，这样就大大简化了调整操作和电路结构，有关数字衰减器

15 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书 的其它用途将在下面介绍。

为了避免由脉冲后沿的拖尾现象所造成的脉冲重叠(在大过载条件下尤为严重)，脉冲线性放大器中需要采用各种限制负向过冲的方法来保持脉冲基线的稳定，通常采用二级管钳位的方法，由于二极管的温度特性不好，会造成基线的波动，为此本系统采用精密整流电路来钳位，它可保证钳位电平在全温域内的波动范围为?1mV，较之普通的二级管钳位，钳位精度高了2,3个数量级。

根据以上几点考虑设计的脉冲线性放大电路如图3—4所示:

R D7 D0

C R DAC Win R D1 D2 R , ， R ， ， , 50-100m, , , ， V0 V

0-5V R

R D3

-v

图3—4

图中第一级为微分及负向钳位级;第二级为8位的DAC组成的程控衰减器

其中D,D来自数据锁存器，可用微机软件编程;第三、第四两级为增益固定的27

放大级，其中,V和D构成过载幅值削波器用来防止过大脉冲所引起的电路失R3

常。

4、幅值分析及自适应稳峰

如前所示，本系统建立在双源工作的基础上，双源工作要求两个源均为单能

137241辐射，且其能量相差越大越好，采用C和Am能基本满足要求。因此辐射的光子能量围绕某一中心随机分布，所以为了正确反映光电峰的全部能量，本系统采用定道宽脉冲累级计数法。为此，需要作如下设计:

16 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书

137241(1)对放大器的输出进行分层(以区分C和Am产生的脉冲)计数。

(2)用窗口计数技术以消除光电子能量的随机散布，窗口的宽度应接近光电峰的散布区间，如果宽度过大则使康普顿效应影响加大，过小则丢失了有用的信息。采用窗口计数技术是本系统的又一特点，这种方法较之通常的符合/反符合法更为简单，不但易于调试而且能方便地实现稳峰。

(3)一旦道宽和道中心确定，光电峰的计数值就可作为分选的依据，但由于现场环境较实验环境复杂，由光电探测器和脉冲放大器输出的光电峰能量中心会与仪器设定的道计数中心发生偏离，因此仪器需要有道中心定位系统，在本系统中考虑了两种可能出现的自适应中心跟踪方法。图3—5中表示了两个理想的光电峰分布，其中虚线部分为实际分布，实线为调试时设定的峰分布，可能的情况有两种:

E2 E1

W1 W2

V 0

D

图3—5

(a)在某种环境条件作用下，两个光电峰的中心距D保持不变，则峰中心值可能会平行移动。

(b)在另一种环境条件作用下，不仅两个峰中心值发生偏移而且偏移方向和

中心距离都发生了变化。

在本系统中，能实现双峰的自动跟踪，图3—6表示了定宽计数中心自动跟

踪的原理线路，它包括了两套同样的幅值分析电路，但这两套电路的参数R3,

137241R5各不相同，以便能区分C和Am的信号。

17 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书

图中由IC1、R1,R5组成幅度分层的基准电路，通过电位器W可以方便地调整道宽，一般情况下R4,R5，以便能得到相等的半道宽计数，如果光子能量为正态分布，则R4与R5越接近越好，如果光电子分布的三阶矩较大，则应在调试中改变R4/R5的比值，基准通过DAC可以自动改变，根据一定的算法可以用软件判定设定峰中心与实际峰中心是否一致，若不一致，系统通过两个独立的基准电路分别控制DAC来调整峰中心，这样就有三种方式解决稳峰问题，用控制高压方法粗调，用数字衰减器细调，用分层基准作两个光电峰的各自微调。

R7 C VD

R6 A/D

ICCLK1

2 C R9

R5 R8

CLK2 ICR0 MPU 3

R4 C R1

IC1 R11 0 CLK3 DAICVr 4 GAT3 R3 D7 D0 C GAT1

R2 R1

图3—6

四、微机系统硬件配置和软件设计

微机系统是识别与分选控制系统的核心，它包括硬件和软件两部分，主要完成数据采集、数值运算、判别控制及运行管理任务。

18 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书 1、硬件配置

微机系统的硬件配置是为实现识别与分选控制等软件动作提供必要的硬性支持环境,它主要由89C52CPU和2764，2864，8256，8253等外围接口芯片构成。由于这方面的技术已很成熟且统一，故此处不再赘述，具体结构见附图。

2、软件功能设计

为了保证系统能可靠、准确地执行识别与分选任务，其工作方式被定义划分为“自检”、“调整”和“工作”三种操作状态，并编写了相应的功能软件。(全部软件程序见附本)。

(1)自检态

此状态下，系统能对自射组成的模拟电路、数字电路主显示器件进行内部测试，从而得到各硬件环节是否处于正常状态的信息，其故障定位可达芯片级，自检功能态主要用于系统工作运行等的检查和维修，图4-1为自检功能态的软件流程图。

开始

调整态 19 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

启锁键分析 工作态

煤矸石自动分选机技术白皮书

(2)调整态

在此状态下，通过仪表功能键对系统设定的识别与分选控制参数进行设置和

调整。它包括:中、低能空带值、高压稳峰值、各种阀值和分连控制延迟时间等，

图4-2为调整态软件流程框图。

开始

20 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书

检测按键

自检态

数值分析 工作态

加 减

确认

存储 存储 改参数 存储

设定工作状态

图4,2调整态软件流程图

(3)工作态

在完成以上两种状态操作后，可通过状态切换功能键使系统进入识别与分选工作状态，在此状态中，系统将顺序完成:中、低能计数值的读取、运算、判别及延时等软操作。为了便于操作人员了解工作情况，此时显示器可提供当前的计算K值，并由数码形式动态表示当前被判别的是煤还是矸石。图4-3为工作态软件流程框图。

开始

21 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517 系统初始化

设定采样初值

煤矸石自动分选机技术白皮书

按下，到键盘调整状态

否

否

否

4,3工作态软件流程图

五、分选控制机理及其组成

煤矸石分选执行控制机理是基于在规定粒度范围内的煤和矸石。

从定速皮带传输机末端自然抛落轨迹基本一致的事实，利用气动执行器，

将正处于自然撒落的矸石施加一个法向外力，使之改变原抛落迹线而落入矸石料斗。气动执行器选用的是一种高频电磁式控制气阀，受电信号控制。分选控制过

22 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书 程是，当矸石被识别后，微机经过确定时间延时后，向气阀发出—控制脉冲，使气阀瞬间打开将矸石吹入料斗。若被识别的是煤，微机则不生成上述操作，使煤沿其自然抛落迹线落入煤料斗。图5-1为落料抛物轨迹图。分选执行控制部分是由一台空压机，一个蓄气罐和若干气阀组成。

0=75 θ

V=0.8m/s

D=500

X

极Y 限

轨

道

图5—1

其中:

2 2 v 0.8о’ cos? = = = 7485

gd 9.8*0.25

坐标:

1 2 X = vt, Y= gt取t =0.3S, X = 0.24, Y = 0.441 2

驱动功率计算(略)

电动机型号Y112S– 4 N = 4kw,减速机型号ZQ50 I = 31.51

3用气量介绍:根据选用的电磁气阀的用气量，10组不大于3m/h

23 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

煤矸石自动分选机技术白皮书

3如选用压风机为3m/h

24 巨龙融智机电技术(北京)有限公司 010-62962517

范文二：煤矸石智能分选系统

煤矸石智能分选系统

一、产品简介

GDRT 煤矸智能分选系统是采用核物理技术对煤矸进行智能识别分选的新一代块状煤矸智能分选设备。

该煤矸智能分选系统集机械、自动控制及核物理于一体，具有操作简单，维护方便，抗 恶劣环境等一系列优点，非常适合在选煤现场

实时使用，是目前国内块原煤排矸及分选精煤的最新产品。

该煤矸智能分选系统由主传输皮带、排队系统、检测系统与控制系统、执行系统组成。

● 主运输皮带：带速为每秒0.8--1米。要求带速稳定，带面平整，不跑偏。皮带

宽度根据所需的通道数量而定。一般1.4M 宽的皮带设置8～12个通道。 ● 排队系统：经过分筛后，煤与矸石的混合物经过进料斗进入分选皮带，由皮带

上的导向板排队，形成与气阀道口呈一条直线的排列。

● 检测系统与控制系统：经过排队后的煤、矸混合物，在传输过程中经过放射源

和射线传感器检测点，传感器采集到的数据信息传输到计算机系统进行物理特性判断，区分煤和矸石，并据此发出相应指令。

● 执行系统：执行系统接到动作指令后，气阀开启。高压气通过气阀，对已脱离

皮带尽头、呈自由下落状态的矸石产生冲力，将矸石击打到矸石通道，实现煤和矸石的分离。

排队系统 检测系统

控制系统 执行系统

该煤矸智能分选系统每通道的处理能力约为每小时15吨左右（根据不同的煤质、含矸量、粒度而不同），可依据具体需求在系统中设计配置相应的通道数量。

二、设备特点

三、产品系列

本公司根据客户要求分选物料粒级研发有如下四个产品系列：

单通道处理量

产品型号

适用分选物料粒度

（吨/小时）

实际处理量跟该粒级

GDRT30-80 GDRT40-90 GDRT90-200 GDRT200-300

30mm-80mm 40mm-190mm 90mm-200mm 200mm-300mm

3 4 20 50

大小物料的各自比重

相关

四、经济及社会效益分析

（一）经济效益

1、经过分选，提高煤炭质量 某矿选煤车间测试记录

矸石总量(kg)

测试

煤种

时间

数量

总量

MM

6.18 早班 6.18 中班

5#

20吨

混煤 2#

10吨

混煤

790

435

355

7.9

4.4

3.5

4560

4

945

500

445

4.7

2.5

2.2

4413

7 502

M

测试

>150

50-150M

全部

MM

M

505

>150

50-150M

拣矸前

拣矸后

含矸量（%）

发热量（Kcal/kg）

2、减少人工，节约费用

每套系统每班仅需要系统操作人员一名，辅助人员2名。

对于年产150万吨的矿，12人四班三运转，加上其他替补人员，约48名左右的拣矸工人。如果把工资、补贴、福利、餐费、工装以及劳保等等加在一起，平均按照

25000元年/人计算，可节约费用1，200，000元。

3、减少误拣，杜绝故意误拣

人工拣矸往往有误把煤炭当矸石，拣率一般约为矸量的8%

以150万吨煤矿为例，假设含矸率20%，其中20-300mm 的块煤率30%，那么因为误拣造成的损失为：

150*30%*20%*8%=0.72万吨

假设单价800元/吨，则减少损失800*0.72=576万元。 这还不包括因种种原因，故意误拣煤带来的损失 （二）社会效果

1、可自主确定夹矸去向

可根据需要调整煤矸识别的参数值，对于其中的“夹矸”可根据需要及煤质要求来确定“夹矸”的去向。既可以选择将其当作矸石拣出去，也可以将其当作煤留下。

2、不用水，节约电，节能减排

该系统运用计算机、通信、自动控制以及机械等技术于一体，无需借助其他介质，这给目前水资源匮乏的中国来说，无疑带来极大的福音。

该系统除了皮带机及空压机本身需要动力电以外，其他的计算机控制系统、检测识别系统等等都是弱电，相比较其他现有洗选设备将大大减少企业的用电负荷。

3、减少矸石无效运输，节约社会资源

选矸后不但能降低原煤的灰分、含硫量，提高发热量而且还能为整个社会节约宝贵的运输资源。以90万吨煤矿为例，按含矸20％的原煤在产地排除其中80%矸石计算，就可以为社会节约煤炭运输总量16％的运力资源。按年均输送1000万吨、运距平均600公里计算，其节约的运力可达60亿*0.12=7.2亿吨/公里。

五、该设备主要用途

在线式GDRT 煤矸智能分选系统的主要用途是：

● 适用于原煤准备车间的排矸 ● 适用于煤炭集运站预先排矸

● 适用于洗煤厂的物料前期预处理，提高生产效率、降低设备损耗、减少用水量 ● 适用于干旱地区和严寒地区的煤矸分选 ● 适用于老矿煤楼改造排矸

六、服务

● 提供现场改造的技术设计方案；

● 设备到货后，工程技术人员到现场指导安装、调试； ● 免费对操作人员进行技术培训；

● 定期回访用户，解决使用过程中的实际问题； ● 半年内实行三包，终年维修。

范文三：煤矸石自动分选机简介

煤矸石自动分选机 简介

德沃中能电气(北京)有限公司 DEWO ZHONGNENG ELECTRIC(BEIJING) Co., LTD 2009年 9月 16日

1. 煤矸石自动分选机意义及简介

煤中矸石的自动剔选是现代化煤炭生产加工过程中的重要环节之一。先进的分选方式与 方法研究已逐渐引起煤炭生产和应用部门的重视, 煤矸石自动分选机是对块状原煤里的矸石 在传输过程中实现其物理分选的专用设备。它的出现主要基于对以下几方面的考虑。 1)我国大部分煤炭开采生产仍延续着人工选矸的落后方式,劳动强度大,生产效率低 下,矸石拣选率也直接受人员素质、管理水平等人为因素影响。

2)传统的重介分离等排矸方法产生大量难以处理的煤泥污染物, 对人和农作物赖以生 存的水源和耕地破坏严重, 尤其是在我国主要产煤地区出现的开采煤炭资源与环境污染以及 原本就十分匮乏的水资源间的矛盾日显突出。目前,已有不少煤炭生产加工企业不同程度地 受到我国环境保护法的制约,造成设备闲置,产量下降,经济损失严重。

3)煤是一种资源, 它作为特殊能源和产品原料, 在诸多行业生产中起着越来越重要的 作用。在国际国内市场上,块煤交易形势一直较好,但由于我国煤炭初加工能力较弱,块煤 含矸率偏高,价格损失较大,市场竞争力不强。

4)干式分选方法是当今煤炭分选技术的重要发展趋势之一。 煤炭的洗选主要是跳汰选 煤和风选,此外还有其它选煤方式,如浮选工艺法、复合式干法选煤等洗煤方法。但这几种 方法都是基于跳汰选煤工艺或风选原理的基础上改进而成。 均存在设备整体结构复杂,占地 面积大,造价昂贵,使用成本较高,维护困难等问题,尤为严重的是环境污染问题。 目前在 国际上尚未见有煤矸石自动分选机实用产品或类似设备的出现。因此,煤矸石自动分选设备 对我国干式分选技术的进步与发展也将起到积极的推动作用。填补了此项的空白。

我们经过十几年的研究、探索,采用“放射性同位素射源” ,根据煤和矸石对射线吸收 量的不同来识别煤和矸石,用高频电磁气阀作为执行机构 ,生产并投入使用目前国内外第 一台自动化程度较高的自动选矸设备,其中多项核心技术已获国家专利。该设备集机械、自 动控制及核物理于一体,具有操作简单,维护方便,抗恶劣环境等一系列优点,非常适合在 选煤现场实时使用,有效解决了现有选煤设备存在的问题。设备于 2005年 5月在河南许昌 新龙公司梁北煤矿(现改名为神火集团梁北煤矿)正式投入使用,设备安装在梁北煤矿原手 工选矸的传送皮带上,完全替代了人工手选,并且保证选出的矸石中不含煤块。设备运行以 来,在矿上没有配备任何维护人员的情况下,运行稳定,受到煤矿领导及生产人员的高度评 价。

该系统在技术上主要解决了以下几个关键问题:

1.运用新型双能γ射线衍射方式,实现了在较大粒度范围的煤与矸石的在线识别;

2.采用集散控制方式,确保了识别仪表系统在恶劣工矿下的长期可靠运行;

3.机械排队机构更加简便有效,满足了对物料进行准确识别的要求;

4.气动执行机构简单可靠。

2. 产品特点

煤矸石自动分选机属于干选设备,煤和矸石经过该设备后即可自动分开,不同于目前国 内外采用的水洗,湿洗和风选,它具有如下优点:

1.投资少,见效快;

2.分选效率高,不低于 85%,保证选出的矸石中不含煤块,可靠性好;

3.系统操作简单,维护方便,运行成本低;

4.分选的煤种范围广,不受湿度的影响,环境适应性强;

5.处理粒度根据不同煤质可设定为 30—50、50—150、150—250毫米;

6、不消耗水资源,能耗极低,不对环境造成破坏和污染。

3. 前景与应用

煤矸石自动分选机的完善,推广应用,将对我国煤炭产品质量提升起到积极作用。可广 泛应用于物料分选等其他生产领域。就煤炭生产而言,可用于:

1. 现有煤矿生产系统的技术改造。该设备可在煤流系统进行在线分选,不另需场地, 直接将原人工拣矸皮带改为自动分选,能够大大提高原煤分选率及生产自动化水 平。

2. 完善干法选煤工艺。 现有空气重介质流化床干法选煤及 FGX 系列复合式干法选煤入 选原煤粒度均为 0-50mm 及 0-80mm; 而煤矸石自动分选机入选原煤最佳粒度为 30 -300mm,弥补了上述两种干法选煤工艺的不足,为干法选煤工艺起到积极推动作 用。

3. 矸石的综合应用。由于煤矸石质量吸收系数 K 值可调,可对煤矸石进行准确分类 (低热值劣质煤,碳质页岩) ,以分别应用于劣质煤发电,水泥生产等。

4. 系统组成

煤矸石自动分选机分为机械传输系统、核检测系统、识别与控制系统和执行系统四部分

组成。

1、进料斗、传送皮带和排队机构构成设备的机械系统;

2、由放射源和射线传感器构成检测系统,放射源的辐射方向为正上方;

3、控制仪表构成系统的煤矸石识别及气阀的控制部分;

4、高压气和气阀构成系统的执行系统。

5. 技术原理

煤矸石自动分选机主要由原料进料斗,煤和矸石出料斗,皮带传输机以及识别与分选控 制系统几部分构成。由于整个识别与分选工作过程是非接触,实时的,因此不会影响正常的 物料传输。皮带上设有若干个物料排队通道,每一通道独立的配置一套由双能γ射线源、射

线传感器、气动执行器和测控仪表组成的识别与分选系统,以提高整机的运行可靠性。 当一定粒度的物料落到传送皮带上以后, 在排队机构的作用下顺序排列并穿过γ射线源 和γ射线传感器,传感器将感应信号经过放大、整形后传送给控制仪表。控制仪表中的微处 理器将信号依据煤矸石识别数学模型进行运算,得出此时穿过γ射线的物料的密度加权值。 此加权值与事前设定的加权值相比较,高于设定值的判断为矸石,低于设定值的判断为 煤。当判断为矸石时,经过仪表设定的延时时间后,在矸石抛落过程中经过高频气阀时,控 制仪表打开高频气阀,高压气流冲出气阀并击中抛落过程中的矸石,使其偏离原来的抛落轨 迹,落入矸石料斗。没有被击的煤块按原轨迹自然抛入煤斗。

6. 核放射源技术参数和使用说明

CX104型双光子辐射输出器是中国原子能科学研究院同位素研究所设计的 CX 系列产品之 一,采用贫化铀作为γ射线屏蔽材料。该输出器设计安全,操作方便,性能稳定,准直孔定 位准确。输出器由罐体、转鼓、安装板和防尘板组成。

⑴.技术特征:

1.137Cs 放射源最大装载量为 1.11GBq(30mCi)

2.241Am 放射源最大装载量为 11.1GBq(300mCi)

3.准直孔直径Φ20mm,长度为 100mm。

4. 罐体外型Φ138Х183mm。

5.罐体表面辐射剂量小于 36uSv/h,离开罐体表面 5cm 处,辐射剂量小于 1uSv/h,符 合国家安全标准。

⑵.技术参数

1、铯-137活度: 0.74 GBq

2、镅-241活度: 11.1 GBq

3、表面 5cm 处最大剂量: < 25="">

4、表面 0.5cm 处最大剂量: < 2.5="">

5、 工作状态时,准直方向 1m 处的输出剂量: ≈60 uSv/h

范文四：煤矸石与煤的自动分选

第23卷 第2期

2002年6月

山 西 煤 炭SHA NXI COAL

V ol 123 No. 2 June. 2003

煤矸石与煤的自动分选

王 丽, 李志宏

(太原理工大学矿业工程学院, 山西太原030024)

摘 要:介绍利用煤矸石的导磁性及色度差异对煤矸石及煤进行预选以提高煤品位的方法, 重点介绍了磁电选。该方法对实现预选自动化, 改善劳动条件, 提高生产率, 是一条有效的途径。

关键词:磁电选; 煤矸石

中图分类号:T D 92819 文献标识码:A

为了提高煤的品位, 因而从煤块中选出煤矸石是煤矿生产中不可忽视的环节。通常是工人坐在传送带两侧, 靠肉眼看, 用手选。从运动的矿石中找出

煤矸石, 工作条件十分艰苦, 因而用一种先进方法将煤矸石从煤中选出来, 成为煤矿预选中的一个重要课题。目前广泛采用的湿选法(如重介法、跳汰法等) 是利用煤与矸石的比重不同在水中分选。湿选法所需设备昂贵, 工艺复杂, 生产周期长, 且会带来水资源的浪费和污染。所以, 近年来煤矸石在煤传输过程中的干选法, 逐渐引起了国内外煤炭部门的重视。本文介绍了这方面的研究成果。

本设计利用了煤矸石的物理特性即导磁性, 将检测头做成90b V 形开口槽, 如图1. 基体由软铁做成。在开口槽两侧置高强度永磁体, 永磁体上分别放置霍尔元件, 霍尔器件以恒流供电, 霍尔电势与流过其中的电流和垂直于霍尔元件的磁场强度成正比, 其关系为:

1 煤矸石特性

111 煤矸石的化学组成

随着产地、层位、采矿方式的不同, 煤矸石的化学成份变化很大, 但煤矸石的主要成分是由SiO 2、Al 2O 3、Fe 2O 3、CaO 、MgO 、SO 2组成的。112 煤矸石的特性

从矿物学中知道, 二氧化硅、三氧化二铝具有弱顺导磁性, 其比导磁率为49@10-8~156@10-8, 其磁阻小于空气。而煤是一种逆磁性矿物, 其磁阻大于空气。这样煤矸石的磁阻小于空气而煤的磁阻大于空气, 因而可以用物理中磁选的方法将煤矸石分离出来。

煤矸石的岩石组成和煤田地质条件有关, 岩石组成变化范围大, 岩石成分复杂。主要由页岩类、泥岩类、砂岩类、碳酸盐岩类及煤粒、硫结核组成。

图1 检测头示意图

R H -8

@10V . d

式中:V H ) ) ) 霍尔元件输出电压, V ;

R H ) ) ) 霍尔系数;

V H =

d ) ) ) 霍尔元件厚度, mm ; I ) ) ) 控制电流, A ;

(1)

B ) ) ) 磁场强度, Gs . 其中R H 、d 是霍尔器件的结构参数, 器件制成之后为一确定值。当电流保持恒定时, 霍尔元件的输出电压V H 与垂直于它的磁场强度成正比。检测头做成V 形开口槽, 磁通经过软铁基体和空气形成闭合磁路。在气隙部分, 磁通分布不均, 上疏下密(如图2所示) 。当矿石经过V 形槽时, 由于磁阻小于空气, 因而磁通相对集中于有煤矸石的通道上, 改变了穿过霍尔元件的磁场强度, 霍尔电势发生

2 信号检测原理与检测头

收稿日期:2003-03-11

作者简介:王 丽(1976-) , 女, 内蒙包头人, 在读硕士, 研究方向为矿山压力控制。

42山 西 煤 炭 第23卷

变化,

从而检测出煤矸石的存在。

当矿石通过检测头时, 煤矸石就由霍尔元件检测出来。由于霍尔元件的输出电压较弱, 必须经过处理。其处理过程为:第一级采用低零漂运算放大器构成低噪声放大器, 放大倍数约为10倍, 第二级为高放大倍数放大器, 放大倍数为50倍左右, 第三级采用开环运算放大器做成电压比较器, 反相输入端接煤矸石信号, 同相输入端接0V ~10V 可调直流门限电压, 用以限制噪声电平, 只有大于门限值的

图2 V 形槽平面图

煤矸石信号才能通过门限级, 从而抑制了干扰, 得到干净的煤矸石信号。再经过延时、触发, 由整形电路产生了煤矸石脉冲信号输出。

破碎后经筛分的矿石粒度直径大多在50m m~300mm 之间, 为让不同粒度矿石均能通过检测口, 检测头做成V 形开口槽。大粒度的矿石从V 形开口槽上部通过, 因改变磁路磁阻较大, 可以得到较强的信号。小粒度的矿石从V 形开口槽下部通过, 同样由于下部磁通较密, 而能检测到它的存在。

5 分选系统构成及工作原理

工作原理为:由工作面出来的矿石经初步筛分, 分选出块状的矿石。再经滑槽到皮带上, 皮带上的矿石转到高速运行皮带上使矿石排队, 然后通过检测头。检测头的信号通过霍尔元件产生脉冲信号, 脉冲信号经过数转换器输入计算机, 计算机对信号处理, 从而识别煤、矸石。若经过检测口的是矸石, 计算机即向气阀输出控制指令, 当矸石到达气阀口时气阀口开启把矸石吹入矸石仓。

3 矿石在进入检测头前的工作

经破碎的矿石由工作面传送出来后, 进入到筛分机构, 这样出来的块煤由一条输送皮带运出。为了下一步的检测工作, 必须使矿石排队, 让其一粒接一粒地通过检测头。本设计采用了V 形高速皮带

排队方式。前一条皮带运行速度较慢, 而第二条皮带以较高的速度运行。这样当低速主传送皮带上的矿石落向V 形皮带时, 被高速皮带拉开, 形成一条轨迹一致的矿石流通过检测头(如图3所示)

。

6 结论

本文介绍的矿石检测方法, 在钨矿的检测中已成功应用, 能较为准确地检测出单体钨。在煤矿中只是实验阶段, 还需进一步的改进。

实验说明, 特定地方的煤、矸可以利用物理的办法分选出来; 实验用于分选的煤、矸石, 也可以进一步扩大分选范围; 一些参数的选取要经计算之后, 不

图3 矿石排队示意图

断实验, 调整选取。

4 煤矸石信号处理

参考文献:

[1] 陈小华. 现代敏感元件实用技术手册. 北京:人民邮电出版社, 1998. 210O 222. [2] 谢勤贤. 单体钨与脉石自动分选. 广东:广东工学院学报, 1996. 13O 15. [3] 李连杰. 传感器技术. 北京:北京理工大学出版社, 1989.

Automatic Separation of Debris and Coal

WANG Li, LI Zhi O hong

(Colleg e of M ining Eng of T aiy uan U niversity of T ech. , T aiyuan Shanx i 030024, China)

Abstract:The magnetic conductivity of debris may be utilized to seperate it from coal, so mag netic-electric seperation method is introduced, w hich is effective to fullfil automatic seperation, improve work condition and raise production.

Key words:m agnetic-electric seperation; debris

本文责任编辑 徐树文

范文五：煤矸石自动分选机简介2

*

煤矸石自动分选机简介

煤中矸石的自动剔选是现代化煤炭生产加工过程中的重要环节之一。

先进的分选方式与方法研究已逐渐引起煤炭生产和应用部门的重视，煤矸

石自动分选机是对块状原煤里的矸石在传输过程中实现其物理分选的专用

设备。它的出现主要基于对以下几方面的考虑。

1)我国大部分煤炭开采生产仍延续着人工选矸的落后方式，劳动强度

大，生产效率低下，矸石拣选率也直接受人员素质、管理水平等人为因素

影响。

2)传统的重介分离等排矸方法产生大量难以处理的煤泥污染物，对

人和农作物赖以生存的水源和耕地破坏严重，尤其是在我国主要产煤地区

出现的开采煤炭资源与环境污染以及原本就十分匮乏的水资源间的矛盾日

显突出。目前，已有不少煤炭生产加工企业不同程度地受到我国环境保护

法的制约，造成设备闲置，产量下降，经济损失严重。

3)煤是一种资源，它作为特殊能源和产品原料，在诸多行业生产中

起着越来越重要的作用。在国际国内市场上，块煤交易形势一直较好，但

由于我国煤炭初加工能力较弱，块煤含矸率偏高，价格损失较大，市场竞

争力不强。

4)干式分选方法是当今煤炭分选技术的重要发展趋势之一。煤炭的

洗选主要是跳汰选煤和风选，此外还有其它选煤方式，如浮选工艺法、复

合式干法选煤等洗煤方法。但这几种方法都是基于跳汰选煤工艺或风选原

理的基础上改进而成。均存在设备整体结构复杂，占地面积大，造价昂贵，

使用成本较高，维护困难等问题，尤为严重的是环境污染问题。目前在国

际上尚未见有煤矸石自动分选机实用产品或类似设备的出现。因此，煤矸

石自动分选设备对我国干式分选技术的进步与发展也将起到积极的推动作

巨龙融智机电技术（北京）有限公司 010-62962517

2

煤矸石自动分选机简介 用。填补了此项的空白。

我们经过十几年的研究、探索，采用“放射性同位素射源”，根据煤和

矸石对射线吸收量的不同来识别煤和矸石，用高频电磁气阀作为执行机

构 ，生产并投入使用目前国内外第一台自动化程度较高的自动选矸设备，

其中多项核心技术已获国家专利。该设备集机械、自动控制及核物理于一

体，具有操作简单，维护方便，抗恶劣环境等一系列优点，非常适合在选

煤现场实时使用，有效解决了现有选煤设备存在的问题。设备于2005年5月在河南许昌新龙公司梁北煤矿（现改名为神火集团梁北煤矿）正式投入

使用，设备安装在梁北煤矿原手工选矸的传送皮带上，完全替代了人工手

选，并且保证选出的矸石中不含煤块。设备运行以来，在矿上没有配备任

何维护人员的情况下，运行稳定，受到煤矿领导及生产人员的高度评价。

该系统在技术上主要解决了以下几个关键问题：

1．运用新型双能γ射线衍射方式，实现了在较大粒度范围的煤与矸石

的在线识别；

2．采用集散控制方式，确保了识别仪表系统在恶劣工矿下的长期可靠

运行；

3．机械排队机构更加简便有效，满足了对物料进行准确识别的要求；

4．气动执行机构简单可靠。

煤矸石自动分选机属于干选设备，煤和矸石经过该设备后即可自动分

开，不同于目前国内外采用的水洗，湿洗和风选，它具有如下优点：

1．投资少，见效快；

2．分选效率高，不低于85%，保证选出的矸石中不含煤块，可靠性好；

3．系统操作简单，维护方便，运行成本低；

巨龙融智机电技术（北京）有限公司 010-62962517

3

煤矸石自动分选机简介 4．分选的煤种范围广，不受湿度的影响，环境适应性强； 5．处理粒度根据不同煤质可设定为30—50、50—150、150—250毫米； 6、不消耗水资源，能耗极低，不对环境造成破坏和污染。

煤矸石自动分选机的完善，推广应用，将对我国煤炭产品质量提升起

到积极作用。可广泛应用于物料分选等其他生产领域。就煤炭生产而言，

可用于：

1. 现有煤矿生产系统的技术改造。该设备可在煤流系统进行在线分

选，不另需场地，直接将原人工拣矸皮带改为自动分选，能够大大

提高原煤分选率及生产自动化水平。

2. 完善干法选煤工艺。现有空气重介质流化床干法选煤及FGX系列

复合式干法选煤入选原煤粒度均为0－50mm及0－80mm；而煤矸

石自动分选机入选原煤最佳粒度为30－300mm，弥补了上述两种干

法选煤工艺的不足，为干法选煤工艺起到积极推动作用。 3． 矸石的综合应用。由于煤矸石质量吸收系数K值可调，可对煤矸

石进行准确分类（低热值劣质煤，碳质页岩），以分别应用于劣质

煤发电，水泥生产等。

煤矸石自动分选机分为机械传输系统、核检测系统、识别与控制系统

和执行系统四部分组成。

1、进料斗、传送皮带和排队机构构成设备的机械系统； 2、由放射源和射线传感器构成检测系统，放射源的辐射方向为正上方； 3、控制仪表构成系统的煤矸石识别及气阀的控制部分； 4、高压气和气阀构成系统的执行系统。

巨龙融智机电技术（北京）有限公司 010-62962517

4

煤矸石自动分选机简介

5、系统组成如下图所示：

控制仪表 高

压 进料斗

气

传

感 器

物料传送方向

排队机构

γ射线

传送皮带 放 气阀 射 源

煤 矸

斗 石 斗

巨龙融智机电技术（北京）有限公司 010-62962517

5

煤矸石自动分选机简介

煤矸石自动分选机主要由原料进料斗，煤和矸石出料斗，皮带传输机

以及识别与分选控制系统几部分构成。由于整个识别与分选工作过程是非

接触，实时的，因此不会影响正常的物料传输。皮带上设有若干个物料排

队通道，每一通道独立的配置一套由双能γ射线源、射线传感器、气动执行器和测控仪表组成的识别与分选系统，以提高整机的运行可靠性。

当一定粒度的物料落到传送皮带上以后，在排队机构的作用下顺序排

列并穿过γ射线源和γ射线传感器，传感器将感应信号经过放大、整形后

传送给控制仪表。控制仪表中的微处理器将信号依据煤矸石识别数学模型

进行运算，得出此时穿过γ射线的物料的密度加权值。

此加权值与事前设定的加权值相比较，高于设定值的判断为矸石，低

于设定值的判断为煤。当判断为矸石时，经过仪表设定的延时时间后，在

矸石抛落过程中经过高频气阀时，控制仪表打开高频气阀，高压气流冲出

气阀并击中抛落过程中的矸石，使其偏离原来的抛落轨迹，落入矸石料斗。

没有被击的煤块按原轨迹自然抛入煤斗。

CX104型双光子辐射输出器是中国原子能科学研究院同位素研究所设

计的CX系列产品之一，采用贫化铀作为γ射线屏蔽材料。该输出器设计安全，操作方便，性能稳定，准直孔定位准确。输出器由罐体、转鼓、安装

板和防尘板组成。

?．技术特征：

1．137Cs放射源最大装载量为1.11GBq（30mCi）

2．241Am放射源最大装载量为11.1GBq（300mCi）

3．准直孔直径Φ20mm，长度为100mm。

4. 罐体外型Φ138Х183mm。

巨龙融智机电技术（北京）有限公司 010-62962517

6

煤矸石自动分选机简介

．罐体表面辐射剂量小于36uSv/h，离开罐体表面5cm处，辐射剂量小于1uSv/h，符合国家安全标准。

?．技术参数

1、铯-137活度： 0.74 GBq

2、镅-241活度： 11.1 GBq

3、表面5cm处最大剂量： ＜ 25 uSv/h

、表面0.5cm处最大剂量： ＜ 2.5 uSv/h

工作状态时，准直方向1m处的输出剂量： ?60 uSv/h

巨龙融智机电技术（北京）有限公司 010-62962517

7

转载请注明出处范文大全网 » 煤矸石自动分选机