煤矸選擇性破碎分選策略的論文

　　【摘要】選擇性破碎分選是巖石、礦物等破碎分選新技術(shù)，它有別于傳統(tǒng)的完全破碎法。選擇性破碎分選就是在選擇性破碎分選設(shè)備中，對(duì)混合物料施加適當(dāng)?shù)淖饔昧�，使硬度較大的巖石、礦物質(zhì)不破碎或較少破碎，而硬度小的巖石、礦物完全破碎或基本破碎。煤矸選擇性破碎分選是潔凈煤生產(chǎn)技術(shù)的源頭，開發(fā)先進(jìn)煤矸選擇性破碎分選技術(shù)是我國國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要，對(duì)煤炭工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　【關(guān)鍵詞】煤矸選擇性破碎分選

　　一、引言

　　煤矸石是一種低熱值質(zhì)頁巖，其成分是由無機(jī)物和有機(jī)物兩部分組成，無機(jī)物以氧化態(tài)出現(xiàn)，其中二氧化硅和鋁土礦大約占其組分50%—80%，赤鐵礦約0。5%—2。4%，氧化欽約0。9—4。0%，此外還有無機(jī)硫和其它一些微量元素，有機(jī)物以碳?xì)滏溁�合物存在，有腐值酸等。每開采一噸原煤要產(chǎn)生150—250kg的煤矸石。目前，我國年排放煤矸石約1。7億t，占地萬畝以上。全國煤矸石累計(jì)堆積貯存量約25億t，占地超過14萬畝，而且還以每年千萬噸的速度遞增，大量堆積的煤矸石不僅占用土地，污染環(huán)境，而且由于煤矸石自燃，釋放出大量的有毒有害氣體。經(jīng)對(duì)矸石山發(fā)生自燃后監(jiān)測(cè)，二氧化硫（SO2）和一氧化碳（CO）的釋放濃度超出國家大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)許多倍，嚴(yán)重影響了煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，治煤矸選擇性破碎分選越來越受到人們的普遍重視。

　　二、選擇性破碎分選的原因

　　井下矸石有建井過程排出的矸石和采煤過程排出的矸石，前者必須運(yùn)至地表再加以處理；而后者既可以在井上處理又可以直接在井下處理，做到矸石不出井。在煤礦生產(chǎn)過程，對(duì)開拓、準(zhǔn)備開掘出的矸石處理有兩種方法：一種是把矸石運(yùn)到地面堆積于空曠地帶，形成矸石山；另一種是對(duì)矸石在井下進(jìn)行處理，進(jìn)行巷幫充填或向采空區(qū)及廢棄巷道中排放。隨著人們生活水平的提高，對(duì)周圍的環(huán)境要求越來越高，清潔生產(chǎn)勢(shì)在必行，為此各國都在朝著無污染的生產(chǎn)方向發(fā)展。對(duì)于煤炭生產(chǎn)來說，解決矸石不出井，或者說實(shí)現(xiàn)井下煤、矸分選與回填是主要的發(fā)展方向。由于煤礦井下條件環(huán)境的限制，煤、矸分選技術(shù)應(yīng)滿足的條件：設(shè)備簡(jiǎn)單、安全可靠、分選能力大、運(yùn)行壽命長的特點(diǎn)發(fā)展。

　　三、煤和矸石破碎分選過程中的丟煤率和混矸率

　　根據(jù)不同的礦石類型和對(duì)選礦產(chǎn)品的不同要求，在工業(yè)應(yīng)用中可采取不同的選礦方法。常用的選礦方法有重選法、磁選法、電選法和浮選法，對(duì)于煤炭行業(yè)，應(yīng)用比較廣泛的是重選法和浮選法。評(píng)價(jià)這些地面選礦方法的分選效果時(shí)，常用到品味、產(chǎn)率、回收率、選礦比以及富礦比等工藝指標(biāo)。表述原煤含矸情況時(shí)，含矸率是普遍應(yīng)用的一個(gè)指標(biāo)，其定義為原煤中矸石的含量占原煤總量的比率。

　　煤和矸石井下直接破碎分選技術(shù)，是一項(xiàng)新興的潔凈煤生產(chǎn)技術(shù)，其工藝要求是在機(jī)構(gòu)的碾壓過程中，將煤塊破碎溜入運(yùn)煤膠帶機(jī)，矸石保留運(yùn)至填矸系統(tǒng)。可見，確定合適的液壓傳動(dòng)載荷后，在破碎分選過程中，使煤塊充分地進(jìn)行破碎，而保留很多的矸石塊，是煤和矸石破碎分選的最佳效果。在煤和矸石的破碎分選過程中，將那部分沒有被破碎、隨運(yùn)矸膠帶機(jī)進(jìn)入回填系統(tǒng)而丟掉的煤的重量稱為丟煤量，丟煤量占原來總煤量的比率稱為丟煤率。在煤和矸石的破碎分選過程中，將那部分被破碎而且隨著碎煤溜入運(yùn)煤膠帶機(jī)的矸石的重量稱為混矸量，混矸量占原來總矸石量的比率稱為混矸率。為此，針對(duì)煤和矸石井下破碎分選技術(shù)的工藝特點(diǎn)，提出丟煤率和混矸率這兩個(gè)主要的分選工藝指標(biāo)，用以評(píng)價(jià)煤和矸石井下破碎分選的效果。

　　四、煤矸選擇性破碎分選策略

　　1.雙能γ射線透射法煤矸在線識(shí)別

　　雙能γ射線透射法主要利用機(jī)械、模式分類識(shí)別技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等對(duì)煤和矸石進(jìn)行識(shí)別分選，并研制了煤矸石自動(dòng)分選機(jī)，該分選設(shè)備由機(jī)械傳輸、煤矸石識(shí)別和分選控制三部分組成。采用膠帶輸送機(jī)作為傳輸機(jī)構(gòu)，可依據(jù)所需處理煤量的多少，確定傳輸膠帶的寬度和帶速，膠帶上面分割成若干個(gè)通道，以保證塊煤在膠帶上依次排隊(duì)運(yùn)行；利用γ射線場(chǎng)作為識(shí)別機(jī)構(gòu)的激勵(lì)場(chǎng)，每一通道獨(dú)立地配置一套由雙能γ射線源，射線傳感器，氣動(dòng)執(zhí)行器和測(cè)控儀表組成的識(shí)別與分選系統(tǒng)，在γ射線的激勵(lì)下，煤和矸石的輻射通亮強(qiáng)度不同，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，識(shí)別出煤與矸石，并向分選系統(tǒng)發(fā)出指令，將矸石排除。

　　2.煤、矸灰度識(shí)別技術(shù)

　　該技術(shù)系統(tǒng)包括：CCD射像頭、圖象采集卡、計(jì)算機(jī)、通訊卡、控制設(shè)備等�；�本原理為：依據(jù)煤塊和矸石的灰度分布情況存在的差異，通過射像機(jī)把這種灰度射錄下來并傳送給計(jì)算機(jī)，通過數(shù)據(jù)處理，分析出是矸石或是煤塊。依據(jù)這些數(shù)據(jù)通知排矸機(jī)構(gòu)把矸石排出。這種技術(shù)也進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，取得了初步成果。在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)原煤中經(jīng)常含有水或煤泥，使煤塊表面被煤泥遮住，造成亮度降低從而較難與矸石區(qū)分。

　　3.滾筒碎選機(jī)又稱選擇性破碎機(jī)

　　根據(jù)井下煤矸破碎分選的工藝和技術(shù)要求，選擇性破碎機(jī)運(yùn)行原理如下：井下煤矸破碎分選及矸石回填系統(tǒng)包括篩分機(jī)、破碎分選機(jī)和矸石回填機(jī)，其中篩分機(jī)、破碎分選機(jī)是煤矸破碎分選工藝的主要設(shè)備。原煤經(jīng)過篩分機(jī)，篩分成50—90mm、90—130mm和130—170mm三個(gè)等級(jí)的塊體，不同等級(jí)的煤和矸石塊分別輸送到對(duì)應(yīng)的給送機(jī)構(gòu)。通過給送機(jī)構(gòu)的振動(dòng)機(jī)，使煤塊和矸石塊按一定的順序送到排隊(duì)機(jī)構(gòu)上的排隊(duì)孔中，排隊(duì)機(jī)構(gòu)將煤（矸）塊分別運(yùn)輸?shù)椒诌x滾筒的下面，分選滾筒與排隊(duì)機(jī)構(gòu)以相同的速度旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)過程中由于壓輪對(duì)煤或矸石的加載作用，煤塊被壓碎，矸石塊完整的通過分選滾筒。被壓碎的煤塊因煤的自重自動(dòng)落到運(yùn)煤膠帶機(jī)上外運(yùn)。矸石沒有破碎，因而塊度較大，不能通過托板上的孔而被排隊(duì)鏈運(yùn)輸?shù)津?qū)動(dòng)滾筒前方的運(yùn)矸膠帶機(jī)而運(yùn)至矸石回填系統(tǒng)。通過上述運(yùn)行過程，可以實(shí)現(xiàn)煤和矸石的破碎分選。

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