一种基于物料密度来筛选煤与煤矸石的方法及设备技术

提供一种基于物料密度来筛选煤与煤矸石的方法和设备，其根据煤与煤矸石密度不同,利用X射线及点阵探测器和超声波测距装置的协同作用在线筛选煤与煤矸石并进行分拣。其充分地利用X射线及点阵探测器和超声波测距装置的协同作用在线筛选煤与煤矸石并进行分拣，并采用点阵探测器，数据处理量只有线阵探测器的1/50左右。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤炭选煤
，其涉及一种基于物料密度来筛选煤与煤矸石的方法及设备,其适用于基于煤与煤矸石密度不同利用X射线及点阵探测器和超声波测距装置协同作用在线筛选煤与煤矸石并进行分拣。
技术介绍
煤矸石是煤生产、加工过程中的伴生物，发热量低、有害物料多，严重影响产品质量，需要及时进行筛选和分拣。对粒径较小的煤与煤矸石可以通过介质洗煤或复合干法(风选)选煤的方法去除煤中的煤矸石，对于块状煤与煤矸石，现有技术的筛选方法主要有人工分拣、图像筛选方法、伽马射线筛选和X射线筛选等几种，这些筛选方法均有各自的优点和生产适应范围，但是均有一定的缺陷或不足。例如人工进行分拣，普遍存在问题是劳动强度大、作业环境恶劣、效率低下；图像筛选方法是根据煤与煤矸石的颜色灰度进行筛选，存在问题是难以筛选与煤相似的黑色煤矸石；伽马射线筛选方法难以筛选厚度100mm以上的煤矸石，并且伽马射线对人体和环境有潜在危害；X射线筛选存在后续程序繁杂等问题，并且X射线探测器都是沿用X射线成像
的线阵探测器，线阵探测器像素多，数据处理量大，需要配备工控机专门来处理，另外无法解决物料粒径大小的影响，不适应煤矿特定的使用环境。随着贫瘠矿山的开发以及煤矸石筛选的需要，急需将上述筛选方法的优势综合利用的需要，各大高校及研究所的选矿技术人员均投入了大量研究力量进行开发研究，由于技术难度大及需要的资金投入多，截至到目前没有成功地将上述筛选方法综合利用的先例。
技术实现思路
基于现实和生产实践的需要，本申请人投入大量资金及长期研究，提供了一种基于物料密度来筛选煤与煤矸石的方法及设备,其基于煤与煤矸石密度不同利用X射线及点阵探测器和超声波测距装置协同作用在线筛选煤与煤矸石并进行分拣，不仅很好地解决了现有技术中存在的生产实践问题，还能把X射线及点阵探测器和超声波测距装置的优势协同利用起来。依据本专利技术的第一方面，提供一种基于物料密度来筛选煤与煤矸石的方法，其根据煤与煤矸石密度不同,利用X射线及点阵探测器和超声波测距装置的协同作用在线筛选煤与煤矸石并进行分拣。其利用煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同及对X射线的衰减也不同的原理，X射线穿透物料时，其初始强度I0与出射强度IX的关系是：IX＝I0exp(-μρL),其中ρ为物料密度，L为物料厚度，μ为物料的磁感应常数。所述基于物料密度来筛选煤与煤矸石的方法包括以下步骤：(1)X射线源2发出X射线呈扇面状向下辐射，并与输送装置1中心线垂直，输送装置1上面煤和煤矸石通过X射线源2与点阵探测器3之间的区域时，点阵探测器3接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化；(2)点阵探测器3把X射线强度经过光电转换和放大后转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5；(3)超声波测距装置4能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5；(4)控制装置5根据X射线强度信号和距离信号算出物料厚度,通过计算得到物料密度数据，然后依据给定的密度判别阈值，判定物料是煤或煤矸石；(5)若判定为煤矸石，分拣执行机构6根据控制装置5的指令，经过一定延时，打开高频电磁阀，把正经过空气喷嘴的煤矸石吹到煤矸石输送带7上，若判定为煤，执行机构无动作，物料自由落体落到煤输送带8上。此外，所述基于物料密度来筛选煤与煤矸石的方法包括筛选步骤如下：①采用一种基于物料密度来筛选煤与煤矸石的专用设备进行筛选，包含输送装置1、X射线源2、点阵探测器3、超声波测距装置4、控制装置5和分拣执行机构6，输送装置1作用是输送待筛选的煤或煤矸石以一定的速度通过X射线源2下方的检测区域，X射线源2主要用于提供具备一定穿透能力的X射线，点阵探测器3位于输送装置1下方，沿输送装置1横向均布，并在X射线辐射区域，超声波测距装置4安装输送装置1上方，控制装置5与X射线源2、点阵探测器3、超声波测距装置4、分拣执行机构6相连，分拣执行机构6设置在输送装置1的尾部；②由于煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同，对X射线的衰减也不同，X射线穿透物料时，其初始强度I0与出射强度IX的关系是：IX＝I0exp(-μρL),其中ρ为物料密度，L为物料厚度，μ为物料的磁感应常数；X射线源2发出X射线呈扇面状向下辐射，并与输送装置1中心线垂直，输送装置1上面煤和煤矸石通过X射线源2与点阵探测器3之间的区域时，点阵探测器3接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化，点阵探测器3把X射线强度经过光电转换和放大后转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5；②超声波测距装置4能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5；控制装置5根据X射线强度信号和距离信号(算出物料厚度),通过一定量计算得到物料密度数据，依据给定的密度判别阈值，判定物料是煤或煤矸石；若判定为煤矸石，分拣执行机构6根据控制装置5的指令，经过一定延时，打开高频电磁阀，把正经过空气喷嘴的煤矸石吹到煤矸石输送带7上，若判定为煤，执行机构无动作，物料自由落体落到煤输送带8上。进一步地，所述基于物料密度来筛选煤与煤矸石的方法包括筛选步骤如下：上位输送机构的煤和煤矸石进入输送装置1，煤或煤矸石以一定的速度通过X射线源2下方的检测区域，X射线源2发出X射线呈扇面状向下辐射，并与输送装置1中心线垂直，由于煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同，对X射线的衰减也不同，其初始强度I0与出射强度IX的关系是：IX＝I0exp(-μρL),其中ρ为物料密度，L为物料厚度，μ为物料的磁感应常数；点阵探测器3接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化，点阵探测器3把X射线强度经过光电转换和放大后转换为模拟(4-20mA或0-10V)或数字信号并传送到控制装置5；超声波测距装置4能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟(4-20mA或0-10V)或数字信号并传送到控制装置5；控制装置5根据距离信号算出物料厚度(物料厚度＝超声波测距装置4与输送带上表面距离-超声波测距装置4与物料上表面距离)；物料厚度和X射线强度与物料密度有函数关系，通过一定量计算得到物料密度数据，依据给定的密度判别阈值，判定物料是煤或煤矸石；若判定为煤矸石，分拣执行机构6根据控制装置5的指令，经过一定延时，打开高频电磁阀，把正经过空气喷嘴的煤矸石吹到煤矸石输送带7上，若判定为煤，执行机构无动作，物料自由落体落到煤输送带8上。依据本专利技术的第二方面，提供一种使用上述基于物料密度来筛选煤与煤矸石的方法的设备，所述设备包含输送装置1、X射线源2、点阵探测器3、超声波测距装置4、控制装置5和分拣执行机构6，输送装置1用于输送待筛选的煤或煤矸石以一定的速度通过X射线源2下方的检测区域，X射线源2用于提供具备一定穿透能力的X射线，点阵探测器3位于输送装置1下方，沿输送装置1横向均布，并在X射线辐射区域，超声波测距装置4安装输送装置1上方，控制装置5与X射线源2、点阵探测器3、超声波测距装置4、分拣执行机构6相连，分拣执行机构6设置在输送装置1的尾部。优选地，所述设备依据煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同，对X射线的衰减也不同，待筛选的煤或煤矸石通过X射线源2与点阵探测器3之间的区域时，点阵探测器3接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化，点阵探测器3把X射线强度转换为模拟或数字信号并传送到控制装置5，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物料密度来筛选煤与煤矸石的方法，其根据煤与煤矸石密度不同,利用X射线及点阵探测器和超声波测距装置的协同作用在线筛选煤与煤矸石并进行分拣。

【技术特征摘要】
1.一种基于物料密度来筛选煤与煤矸石的方法，其根据煤与煤矸石密度不同,利用X射线及点阵探测器和超声波测距装置的协同作用在线筛选煤与煤矸石并进行分拣。2.根据权利要求1所述的基于物料密度来筛选煤与煤矸石的方法，其特征在于，其利用煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同及对X射线的衰减也不同的原理，X射线穿透物料时，其初始强度I0与出射强度IX的关系是：IX＝I0exp(-μρL),其中ρ为物料密度，L为物料厚度，μ为物料磁感应常数。3.根据权利要求1或2所述的基于物料密度来筛选煤与煤矸石的方法，其包括以下步骤：(1)X射线源(2)发出X射线呈扇面状向下辐射，并与输送装置(1)中心线垂直，输送装置(1)上面煤和煤矸石通过X射线源(2)与点阵探测器(3)之间的区域时，点阵探测器(3)接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化；(2)点阵探测器(3)把X射线强度经过光电转换和放大后转换为模拟或数字信号并传送到控制装置(5)；(3)超声波测距装置(4)能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟或数字信号并传送到控制装置(5)；(4)控制装置5根据X射线强度信号和距离信号算出物料厚度,通过计算得到物料密度数据，然后依据给定的密度判别阈值，判定物料是煤或煤矸石；(5)若判定为煤矸石，分拣执行机构(6)根据控制装置(5)的指令，经过一定延时，打开高频电磁阀，把正经过空气喷嘴的煤矸石吹到煤矸石输送带7上，若判定为煤，执行机构无动作，物料自由落体落到煤输送带(8)上。4.根据权利要求3所述的基于物料密度来筛选煤与煤矸石的方法，其包括筛选步骤如下：①采用一种基于物料密度来筛选煤与煤矸石的专用设备进行筛选，包含输送装置(1)、X射线源(2)、点阵探测器(3)、超声波测距装置(4)、控制装置(5)和分拣执行机构(6)，输送装置1)作用是输送待筛选的煤或煤矸石以一定的速度通过X射线源(2)下方的检测区域，X射线源(2)主要用于提供具备一定穿透能力的X射线，点阵探测器(3)位于输送装置(1)下方，沿输送装置1)横向均布，并在X射线辐射区域，超声波测距装置(4)安装输送装置(1)上方，控制装置(5)与X射线源(2)、点阵探测器(3)、超声波测距装置(4)、分拣执行机构(6)相连，分拣执行机构(6)设置在输送装置1的尾部；②由于煤和煤矸石的密度不同、尺寸不同，对X射线的衰减也不同，X射线穿透物料时，其初始强度I0与出射强度IX的关系是：IX＝I0exp(-μρL),其中ρ为物料密度，L为物料厚度；X射线源(2)发出X射线呈扇面状向下辐射，并与输送装置(1)中心线垂直，输送装置(1)上面煤和煤矸石通过X射线源(2)与点阵探测器(3)之间的区域时，点阵探测器(3)接受到的X射线强度随物料的密度和厚度变化，点阵探测器(3)把X射线强度经过光电转换和放大后转换为模拟或数字信号并传送到控制装置(5)；②超声波测距装置(4)能够连续测量与物料上方的距离并转换为模拟或数字信号并传送到控制装置(5)；控制装置(5)根据X射线强度信号和距离信号算出物料厚度,通过一定量计算得到物料密度数据依据给定的密度判别阈值判定物料是煤或煤矸石；若判定为煤矸石，分拣执行机构(6)根据控制装置(5)的指令，经过一定延时，打开高频电磁阀，把正经过空气喷嘴的煤矸石吹到煤矸石输送带(7)上，若判定为煤，执行机构无动作，物料自由落体落到煤输送带(8)上。5.根据权利要求3所述的基于物料密度来筛选煤与煤矸石的方法，其包括筛选步骤如下：上位输送机构的煤和煤矸石进入输送装置(1)，煤或煤矸石以一定的速度通过X射线源(2)下方的检测区域，X射线源(2)发出X射线呈扇面状向下辐射，并与输送装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：李功民，安德斌，王旭哲，朱卫坡，王新华，李志明，
申请(专利权)人：唐山市神州机械有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13