王磊 王猛 王得濤 雷際輝

摘? 要：GDRT智能選矸系統(tǒng)是通過γ射線與復(fù)合傳感器相結(jié)合，依據(jù)識(shí)別數(shù)學(xué)模型運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了對(duì)矸石的識(shí)別與分選。根據(jù)工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果分析，在額定處理量條件下，選后產(chǎn)品質(zhì)量的決定因素為原煤含矸率與設(shè)備選凈率。在原煤煤質(zhì)較差情況下選后產(chǎn)品也可保證良好的分選效果，原煤含矸率為60%時(shí)，設(shè)備選凈率在95%以上，選后塊煤含矸率為7%以下。GDRT系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、維護(hù)量小、能耗低、分選精度較高、安全系數(shù)較高的特點(diǎn)，能創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效果和社會(huì)效益，降低了人工功勞強(qiáng)度，符合建設(shè)節(jié)能高效環(huán)保型現(xiàn)代化礦井的需求。

關(guān)鍵詞：GDRT系統(tǒng)? 工業(yè)試驗(yàn)? 智能選矸? 煤矸識(shí)別? γ射線

中圖分類號(hào)：TD235? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）12（c）-0094-03

Abstract： GDRT intelligent gangue sorting system realizes the recognition and sorting of Gangue by combining gamma ray with composite sensor and according to the mathematical model operation of recognition. According to the analysis of industrial test results， under the condition of rated treatment capacity， the decisive factors of product quality after separation are gangue content of raw coal and cleaning rate of equipment. When the gangue content of raw coal is 60%， the cleaning rate of equipment is more than 95%， and the gangue content of lump coal is less than 7%. Gdrt system has the characteristics of simple operation， small maintenance， low energy consumption， high sorting accuracy and high safety coefficient. It can create good economic and social benefits， reduce the labor intensity， and meet the needs of building energy-saving， efficient and environmental protection type of modern mine.

Key Words： GDRT system; Industrial test; Intelligent gangue separation; Coal gangue identification; Gamma ray

智能選矸系統(tǒng)是對(duì)礦物加工方式的變革和創(chuàng)新，目前被國(guó)內(nèi)選煤廠主要選用代替人工手選，用于40～200mm粒級(jí)大、中塊原煤分選，選后產(chǎn)品進(jìn)入重選系統(tǒng)或直接作為銷售產(chǎn)品。本文通過對(duì)GDRT系統(tǒng)在新維煤礦的工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果分析，為本套設(shè)備的分選效果及經(jīng)濟(jì)效益分析提供理論基礎(chǔ)。

1? GDRT系統(tǒng)工作原理

該系統(tǒng)集核物理技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及煤炭輸送技術(shù)于一體，將煤矸在輸送帶上進(jìn)行分離?；诿汉晚肥肿咏Y(jié)構(gòu)不同，對(duì)γ射線的衰減差異實(shí)現(xiàn)煤、矸識(shí)別，通過計(jì)算機(jī)控制，利用高壓氣將識(shí)別的矸石剔除。一定粒度范圍的塊狀煤矸在輸送帶上，經(jīng)排隊(duì)機(jī)順序排隊(duì)，依次穿過由單光子γ射線源和復(fù)合傳感器構(gòu)成的檢測(cè)點(diǎn)。復(fù)合傳感器獲得的信號(hào)經(jīng)處理之后，由計(jì)算機(jī)依據(jù)識(shí)別數(shù)學(xué)模型進(jìn)行運(yùn)算，將計(jì)算值與經(jīng)預(yù)先標(biāo)定得出的判別閥值進(jìn)行比較，若大于該值，則被判定為矸石，當(dāng)被選物料脫離皮帶端點(diǎn)下落時(shí)，打開相應(yīng)的高壓氣閥，高壓氣沖擊在矸石上，使之在被拋落過程中偏離原軌跡，落入矸石料斗。

GDRT煤矸智能分選系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)是遵循集散控制系統(tǒng)的構(gòu)成原則，采用的是積木式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)的最小單元為“通道”。每個(gè)通道各自設(shè)置一套放射源、傳感器和對(duì)應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并有獨(dú)立設(shè)置的一套識(shí)別與分選控制儀表單元。積木式結(jié)構(gòu)一方面可以靈活的根據(jù)用戶需求來配置系統(tǒng)規(guī)模，另一方面在某一個(gè)通道的檢測(cè)、識(shí)別、執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障時(shí)不需全系統(tǒng)停機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)降級(jí)運(yùn)行，以確保整機(jī)系統(tǒng)工作的連續(xù)性。

煤和矸石內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致其對(duì)特定放射源射線吸收量的不同，該系統(tǒng)通過對(duì)物料厚度、皮帶速度、射線通過物料后的衰減量、環(huán)境溫度等多項(xiàng)指標(biāo)采樣并換算為一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下可比較的特征值，是區(qū)別煤、中煤、矸石的依據(jù)。

2? GDRT系統(tǒng)性能分析

新維煤業(yè)公司GDRT系統(tǒng)對(duì)新場(chǎng)井煤樣進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，測(cè)試過程如下。

2.1 測(cè)試方法

選用不同原煤含矸率（32%、44%、61%）煤樣，每種煤樣分別取樣三次，每次采取重量為1000kg，在產(chǎn)品皮帶機(jī)上采取分選后的塊煤與矸石，分別挑選出精煤產(chǎn)品中的純煤與純矸、矸石產(chǎn)品中的純煤與純矸，通過選后產(chǎn)品占比計(jì)算GDRT系統(tǒng)選凈率。

2.2 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)定選后煤量為A及選后矸石量為B，A中選出純煤為A1、純矸為A2，其中A2中超過200mm及小于40mm的矸石應(yīng)剔除。在矸石量B中分別選出純煤B1及純矸B2，其中B1中小于40mm的純煤應(yīng)剔除。A中中煤根據(jù)統(tǒng)一設(shè)定為煤，B中中煤根據(jù)統(tǒng)一設(shè)定為矸石。數(shù)據(jù)計(jì)算：入選總量=A+B;原煤含矸率=（A2+B2）/（A+B）;選后矸中含煤率=B1/B;選凈率=B2/（A2+B2）;選后煤中含矸率=A2/A;考核標(biāo)準(zhǔn)為選凈率不低于90%。選后矸石含煤率不高于3%。

2.3 測(cè)試數(shù)據(jù)

測(cè)試數(shù)據(jù)見表1-3。

2.4 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，隨原煤中矸石量增加，選后精煤產(chǎn)品與矸石產(chǎn)品質(zhì)量逐漸變差，精煤產(chǎn)品發(fā)熱量降低，矸石產(chǎn)品含煤率增大。當(dāng)原煤含矸率為60%時(shí)，精煤產(chǎn)品中矸石含量達(dá)到6.32%，矸石含煤率雖隨原煤含矸率增大而增大，但都低于3%。原煤含矸率對(duì)系統(tǒng)選凈率影響較小，影響系統(tǒng)選凈率的主要因素為設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與完好情況。全部測(cè)試結(jié)果的選凈率都在95%以上，說明GDRT系統(tǒng)在新維煤業(yè)公司的的運(yùn)行情況已達(dá)到理想狀態(tài)。

3? 結(jié)語

GDRT煤矸智能分選系統(tǒng)作為基于γ射線傳感器的干法塊煤自動(dòng)化分選技術(shù)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的技術(shù)空白，已在國(guó)內(nèi)許多選煤廠得到了成功應(yīng)用。根據(jù)GDRT系統(tǒng)工業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，影響GDRT分選效果的主要因素為原煤含矸率與選凈率。原煤含矸率由礦井煤層特性及采掘方式?jīng)Q定。而系統(tǒng)選凈率主要由設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、完好情況、參數(shù)設(shè)定等因素決定。通過巨龍融智機(jī)電技術(shù)有限公司與新維煤業(yè)公司現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與技術(shù)改造，目前新維煤業(yè)公司GDRT系統(tǒng)已滿足技術(shù)協(xié)議要求，選凈率已達(dá)到95%以上。GDRT系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，檢修維護(hù)量小，分選精度高，安全系數(shù)較高，提高了煤礦自動(dòng)化生產(chǎn)程度。減少了手選工人數(shù)，減少了在惡劣環(huán)境下工作的人數(shù)，降低了職業(yè)病的發(fā)生率，降低了安全事故的發(fā)生率，減少人工誤撿煤率，節(jié)約了煤炭資源，符合建設(shè)節(jié)能高效環(huán)保型現(xiàn)代化礦井的需求。

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