基于X射线探测方法的井下煤矸分选系统的研究

摘要

中国是生产利用煤的大国。随着科技的迅猛发展，选煤业向清洁煤技术不断前进，因此对煤矸分选的要求也越来越高。传统方法有占地空间大、劳动力耗费大、投入资金多、资源消耗量大、分选精度低等缺点。本文针对这些传统技术的缺点研究了一种新的选煤方法－基于 X 射线探测的井下煤与矸石识别方法。本系统利用 X 射线探测方法，将设备布置于井下，采用边采边充的方式使煤矸分选环节全部在井下进行，不仅节省了矸石升井的费用和节约了土地和水资源，而且精度也很高，提高了煤炭的利用率。 本文首先对煤矸分选的发展现状进行叙述，分析目前煤矸分选方法存在的不足之处并提出了基于X射线探测的煤与矸石识别方法，此方法主要运用X射线对物质的衰减规律,通过高、低能X射线探测煤和矸石并结合朗伯-比尔原理，计算得出只与物质原子序数有关的表征物质属性的标志量 K值，煤的 K值约为 1.251，而矸石的K值约为2.29，进而将煤和矸石区分。根据X射线探测原理研究了基于X 射线探测方法的井下煤矸分选整体系统，包括其基本工作原理、各部分组成和设备选型以及煤矸物料流分配。然后将X射线源、X射线探测器、数据采集器、计算机等搭建图像实验系统，并通过 VC++软件系统和图像硬件系统得出煤矸图像。通过MATLAB软件对得出的煤矸图像进行数字化分析，计算出煤矸图像整体的灰度值并建立煤矸灰度直方图，通过统计得到块煤的灰度值大约在60-80之间，而矸石的灰度值大约在 30-50 之间，从而得出煤矸的灰度分选阈值为 55。最后通过对整体系统在赵庄煤矿工业应用的实测可知，本系统在生产能力、分选粒度、分选精度和稳定性方面均达到了运行指标，不仅给煤矿带来了经济效益，还在节约资源、保护环境和提高煤炭利用率方面带来了社会效益，是符合国家煤炭产业政策并值得推广的一种煤矸分选方式。

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