CN114602822A - 矿物干选设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种矿物干选设备，包括：给料系统、布料装置、识别装置和执行机构；给料系统位于布料装置的上游，用于将矿物原料供给至布料装置，识别装置包括位于布料装置上方的脉冲式X射线源和位于布料装置下方的X射线探测器，识别装置用于识别矿物原料信息，执行机构用于根据矿物原料信息对矿物原料进行分选。本申请的矿物干选设备通过采用脉冲式X射线源，成像清晰，能够对探测器的余晖进行校正，进而使得探测到数据更准确，有利于提高设备的分选精度和处理能力，保证良好的分选效果。

Description

矿物干选设备

技术领域

本发明一般涉及矿物干法分选技术领域，具体涉及一种矿物干选设备。

背景技术

国内外广泛使用湿法重力洗煤机进行选煤，其循环水需求量很大，精煤带走的水分也很多，导致存在较大的水资源消耗和浪费。干选具有不用水、工艺简单，投资少、生产成本低的优点，相比于湿法选煤更适应我国大部分地区煤炭分选要求。

目前，相关技术中公开了基于射线识别技术的煤矿分选技术，但是实际生产情况表明，现有的基于射线识别技术的干选设备，存在分选精度差，对煤种要求较高，以及精煤中夹带矸石或者矸石中夹带精煤的问题，从而难以得到广泛应用和推广。

发明内容

为了解决现有技术中的上述缺陷或不足的至少一个，本申请提供一种矿物干选设备，结构简单，成像清晰，探测结果准确，且生产效率高，适于大规模广泛使用。

本申请实施例提供一种矿物干选设备，包括：给料系统、布料装置、识别装置和执行机构；所述给料系统位于所述布料装置的上游，用于将矿物原料供给至所述布料装置，所述识别装置包括位于所述布料装置上方的脉冲式X射线源和位于所述布料装置下方的X射线探测器，所述识别装置用于识别矿物原料信息，所述执行机构用于根据所述矿物原料信息对所述矿物原料进行分选。

作为可选的方案，所述矿物干选设备还包括电控系统，构造为用于接收所述矿物原料信息，并根据所述矿物原料信息控制所述执行机构进行分选操作。

作为可选的方案，所述脉冲式X射线源的出束频率配置为根据所述布料装置的传输速度、所述X射线探测器的晶体尺寸以及所述X射线探测器的排数确定。

作为可选的方案，所述脉冲式X射线源的出束频率范围为20Hz-500Hz。

作为可选的方案，所述执行机构配置为空气喷嘴。

作为可选的方案，在将所述脉冲式X射线源的相邻两束脉冲分别记为第一脉冲束流和第二脉冲束流，所述X射线探测器的相邻两次采样分别记第一次采样和第二次采样的情况下，所述X射线探测器被构造为在第一时间段进行所述第一次采样，在第二时间段进行所述第二次采样，所述第一时间段为所述第一脉冲束流结束后的时刻至所述第二脉冲束流开始前的时刻之间的任意时间段，所述第二时间段为所述第二脉冲束流开始前的时刻至结束后的时刻之间的包括第二脉冲束流完整的出束时间的任意时间段。

作为可选的方案，所述第一时间段与所述第二时间段之和小于等于所述脉冲式X射线源的一个出束周期。

作为可选的方案，所述给料系统按照预定速度将所述矿物原料均匀供给至所述布料装置上，所述给料系统和所述布料装置之间设置有滑槽。

作为可选的方案，所述布料装置包括水平设置的第一传输带、倾斜设置的第二传输带和带角度的倾斜滑板中的一种或两种以上的组合，所述布料装置用于接收和传输来自所述给料系统的矿物原料。

作为可选的方案，所述空气喷嘴包括多个空气喷嘴且呈阵列式排布，所述多个空气喷嘴的每一个分别连接有高频电磁阀，所述高频电磁阀用于根据所述矿物原料信息开启相应位置的所述空气喷嘴。

作为可选的方案，所述矿物干选设备还包括供风系统，所述供风系统通过风管与所述高频电磁阀连接，所述高频电磁阀通过分管与所述多个空气喷嘴的每一个分别连接。

根据本申请实施例的矿物干选设备，采用脉冲式X射线源，相比现有的连续式X射线源，在相同的采样周期中，由于矿石在脉冲式X射线源的出束时间(微秒级)内可认为处于静止状态，因此探测器能够成像更清晰，使得探测到的数据更准确，进而通过控制X射线探测器的采样时间段能够消除前一束X射线在探测器中残留的荧光，因此能够对X射线探测器的余晖进行校正，进一步使得探测结果更加准确，进而提高干选设备的分选精度和效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的矿物干选设备的结构示意图；

图2为本发明实施例中X射线探测器的采样时间段和脉冲式X射线源的示意图；

图3为实施例1得到的探测图像；

图4为实施例2得到的探测图像。

图中，

1.给料系统，2.布料装置，3.脉冲式X射线源，4.X射线探测器，5.空气喷嘴，6.供风系统，7.第一收集槽，8.第二收集槽，9.电控系统，10.滑槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面参考图1描述根据本发明实施例的矿物干选设备。

根据本申请实施例的矿物干选设备，如图1所示，包括：给料系统1、布料装置2、识别装置和执行机构；给料系统1位于布料装置2的上游，将矿物原料均匀供给至布料装置2，识别装置包括位于布料装置2上方的脉冲式X射线源3和位于布料装置2下方的X射线探测器4，识别装置用于识别矿物原料信息，执行机构用于根据矿物原料信息对矿物原料进行分选。此外，本申请实施例的矿物干选设备还可以包括电控系统9，电控系统9构造为用于接收识别装置发送的矿物原料信息，并根据矿物原料信息控制执行机构进行分选操作，执行机构可配置为多个空气喷嘴5。

本申请实施例的矿物干选设备，可以针对不同的矿物特征建立与之相适应的分析模型，识别装置通过各矿物的物理性质来区分各矿物原料，例如精煤和矸石，并将检测到的矿物的物理性质和矿物在布料装置2上的位置信息传输给电控系统9，电控系统9控制执行机构相应的空气喷嘴5进行喷吹。本申请实施例的矿物干选设备适用于各种矿物的分选，例如煤矿石、金属矿物，能够将煤、金属矿物与夹杂在煤矿石、金属矿石中的杂质区分开，提高所选矿物的品质。

予以说明，本申请实施例的矿物干选设备在分选矿物原料之前，通常可以先对矿物原料中的粉末状杂质进行预先处理并去除(例如，使用具有筛孔的矿物分级筛作为给料系统1)，使得矿物原料进入布料装置2时一般呈块状或粒状，用以减少分选过程中的灰尘，同时提高分选精度。

其中，给料系统1可以是矿物分级筛、振动给料机或带式给料机等，用于接收或存放外部来的矿物原料，并将矿物原料输出至布料装置2上。给料系统1输出矿物原料的速度可以按照任意速度输出，当然也可以是按照预定的速度匀速输出。

布料装置2接收来自给料系统1的矿物原料，矿物原料尽量平铺在布料装置2上，矿物原料不发生重叠，保证识别装置能够精确识别矿物原料中的每块矿物原料，用以区分杂物和目标筛选矿物，保证分选准确度；布料装置2可根据实际需求设置为各种类型的传输带或皮带，设置方向根据给料系统1和收集装置之间位置关系确定。

识别装置包括设置在布料装置2上方的脉冲式X射线源3和设置在布料装置2下方的X射线探测器4。其中，脉冲式X射线源3可以为加速器，也可以为X光机。与连续式X射线源时时刻刻发射出相同剂量的射线不同，脉冲式射线源以一定频率(例如：几十Hz至几百Hz)发出射线，每个脉冲时间很短，通常为若干微秒，可以为2-1000微秒、20-500微秒或50-300微秒，通常可以为100-200微秒。相比于连续式X射线源，脉冲式X射线源由于出束时间短，仅仅需要若干微秒，例如几微秒，矿物原料在该时间段内移动得很少，相当于被检矿石静止，因此使得成像更清晰，探测到的数据更准确。X射线探测器4可以包括数字板和模拟板，每块模拟板有多个探测器通道，为了保证探测器精确度，探测器依次排列，间距可忽略，通过将多个模拟板紧密排列，可形成与布料装置2宽度相匹配的探测器线阵，射线透过被检矿石，到达探测器，根据探测器接收的信号，可获取物质等效原子信息、密度信息、颗粒大小信息或图像信息等其他的物理性质信息中的一种，以及位置信息。根据上述的等效原子信息、密度信息、颗粒大小信息或图像信息等，能够实现对物质的识别和分类(例如对于精煤和矸石可以采用等效原子信息进行区分)，并结合物质的位置信息可确定出每一类物质位置。此外，X射线探测器4的探测单元的晶体尺寸大小可根据矿物原料的颗粒大小决定，有利于保证探测器能够可靠接收到信号，保证探测数据的准确性。通常，小矿物颗粒可选用晶体尺寸小的探测器，大矿物颗粒可选用晶体尺寸大的探测器。例如，在一实施例中，当矿物原料为颗粒大小50mm-300mm的煤矿颗粒时，X射线探测器的晶体尺寸为2.5mm；当矿物原料为颗粒大小10mm-80mm的金属矿颗粒时，X射线探测器的晶体尺寸为1.6mm。

执行机构配置为包括多个空气喷嘴5，多个空气喷嘴5的喷吹量可以不同，并且各空气喷嘴5可以独立控制进行喷吹。多个空气喷嘴5呈阵列式或者间隔地均匀供给在布料装置2的末端，识别装置将识别的矿物原料的物理性质信息和位置信息发送至电控系统9，电控系统9根据接收到的矿物原料的物理性质信息和位置信息控制相应位置的空气喷嘴5进行喷吹，实现矿物原料的分选。例如，对于煤矿物的分选，本申请实施例中的空气喷嘴5的流量计推力需要满足矿物原料中最大粒度的块矸石设计和选型，空气喷嘴的形状按照满足单块最小粒度的矸石选型即可。在实际使用中，当矿物原料为小块时，开启小空气喷嘴，当矿物原料为大块时，开启大空气喷嘴。相比于现有的大小块矿物原料均用大空气喷嘴的方式相比，有利于降低风耗，节能，分选更精确。

本申请实施例的矿物干选设备解决了现有干选设备分选精度差的问题。本申请实施例的矿物干选设备通过设置脉冲式X射线源和X射线探测器，成像清晰，探测到的数据更准确，并且通过控制探测器的采样时间段能够消除前一束X射线在探测器中残留的荧光，因此能够对探测器的余晖进行校正，进一步使得探测结果更加准确，进而提高干选设备的分选精度和效率。

作为可实现的方式，脉冲式X射线源3的出束频率可根据布料装置2的传输速度、X射线探测器4的晶体尺寸以及X射线探测器4的排数确定。其中，X射线探测器4的排数是指X射线探测器4沿着布料装置2的传输方向设置的排数或列数。具体地，存在如下关系式：出束频率＝传输速度/(X射线探测器的晶体尺寸*X射线探测器的排数)。在实际使用中，在待分选的矿物原料确定后，X射线探测器的晶体尺寸是一定的，传输速度的大小一方面影响生产效率，另一方面影响X射线探测器对矿物原料的成像效果；X射线探测器的排数一方面影响生产成本，另一方面影响对矿物原料探测的效果；因此，考虑到生产效率和成本的最优化，根据本实施方式确定的出束频率范围有利于保证成像清晰，同时能够对每块矿物进行准确探测，保证探测数据的准确性。

可以理解的是，前述关系式也可表示为：传输速度＝X射线探测器的晶体尺寸*X射线探测器的排数*出束频率。因此，在出束频率和X射线探测器晶体尺寸不变的情况下，增加探测器的排数可以提高布料装置2的传输速度(例如皮带的运动速度)，有利于提高分选速度，从而提高生产效率。

作为优选的实施方式，脉冲式X射线源的出束频率范围为20Hz-500Hz，可以为50Hz-250Hz或100Hz-150Hz。本实施方式的出束频率对于矿物原料的粒度大小没有特别要求，可适用于大范围的粒度大小的矿物原料。

示例地，在传输速度为3m/s、X射线探测器的排数为4排、晶体尺寸为2.5mm的情形下，出束频率＝传输速度/(探测器晶体尺寸*探测器排数)＝(3m/s)/(4*2.5mm)＝300Hz。

作为可实现的方式，在将脉冲式X射线源3的相邻两束脉冲分别记为第一脉冲束流和第二脉冲束流，X射线探测器4的相邻两次采样分别记第一次采样和第二次采样的情况下，X射线探测器4被构造为在第一时间段进行第一次采样，在第二时间段进行第二次采样，第一时间段为第一脉冲束流结束后的时刻至第二脉冲束流开始前的时刻之间的任意时间段，第二时间段为第二脉冲束流开始前的时刻至结束后的时刻之间的包括第二脉冲束流完整的出束时间的任意时间段。本实施方式中由于X射线探测器4的第一次采样在相邻两脉冲束流之间，第一次采样采集的是第一脉冲束流结束后在探测器的晶体上残留的荧光的探测结果，X射线探测器4的第二次采样采集的则是第二脉冲束流的探测结果，因此，将X射线探测器4的第一次采样的探测结果作为本底，将第二次采样的探测结果减去第一次采样的探测结果，可去除脉冲式X射线源在X射线探测器中残留的荧光影响。因此，采用脉冲式射线源便于对探测器余晖(余晖即射线源停束后在探测器的晶体上残留的荧光，荧光会降低成像质量)进行校正，保证探测结果更加准确。

具体地，如图2所示，对于脉冲束流P1，X射线探测器4在脉冲束流P0结束后的时刻至脉冲束流P1开始前的时刻之间的t₁₀时间段内进行第一次采样，得到第一探测结果；X射线探测器4在脉冲束流P1开始前的时刻至结束后的时刻之间的包括脉冲束流P1完整的出束时间的t₁₁时间段内进行第二次采样，得到第二探测结果，第二探测结果减去第一探测结果，可去除脉冲束流P0在探测器中产生的残留的荧光的影响。t₁₀时间段可以等于t₁₁时间段。同样地，对于脉冲束流P2，X射线探测器4在脉冲束流P1结束后的时刻至脉冲束流P2开始前时刻之间的t₂₀时间段内进行第三次采样，得到第三探测结果；X射线探测器4在脉冲束流P2开始前的时刻至结束后的时刻之间的包括脉冲束流P2完整的出束时间的t₂₁时间段内进行第四次采样，得到第四探测结果，第四探测结果减去第三探测结果，可去除脉冲束流P1在探测器中产生的残留的荧光的影响。t₂₀时间段可以等于t₂₁时间段。

作为可实现的方式，X射线探测器4的第一时间段和第二时间段之和小于等于脉冲式X射线源的一个出束周期。在具体实施例中，X射线探测器的相邻两次采样时间可以在100-500微秒之间，甚至更大。予以说明，例如，第一次采样的采样时间可以小于第一时间段，第二次采样的采样时间可以小于第二时间段。

在优选的实施例中，给料系统1用于接收来自外部的料仓闸门等设备上的矿物原料，给料系统1按照预定速度将矿物原料均匀供给至布料装置2上，给料系统1和布料装置2之间设置有滑槽10。本实施方式中，给料系统1按照预定速度匀速将矿物原料输出至布料装置2上，且在给料系统1和布料装置2之间设置滑槽10，可以保证矿物原料可靠落在布料装置2上，不会四处飞散，减少浪费。

作为可实现的方式，布料装置2包括水平设置的第一传输带、倾斜设置的第二传输带和带角度的倾斜滑板中的一种或两种以上的组合。布料装置2用于接收和传输来自给料系统1的矿物原料。本实施方式中，布料装置2的具体结构可根据实际生产加工中给料系统1和收集装置之间的位置关系确定。本实施方式中布料装置2的传输带的设置形式能够满足大部分工况，保证可靠传输矿物原料并将矿物原料分选收入收集装置中。

作为可实现的方式，X射线探测器4包括多排探测器，多排探测器沿着第一传输带的长度方向均匀排布。本实施方式能够可靠探测矿物原料，识别矿物原料的物理性质和物质信息。

作为可实现的方式，多个空气喷嘴5呈阵列式排布，每个空气喷嘴5分别连接有高频电磁阀，高频电磁阀与电控系统9连接，用于根据电控系统9发送的信号开启相应位置的空气喷嘴5。本实施方式的空气喷嘴5呈阵列式分布，有利于保证矿物原料无论处在布料装置2上的哪个位置，在脉冲式X射线源3和X射线探测器4的配合下检测到矿物原料的准确位置后，电控系统总能控制打开对应位置的一个或多个空气喷嘴5，实现分选；并且高频电磁阀的设置，有利于实现空气喷嘴5的可靠打开和关闭。

作为可实现的方式，矿物干选设备还包括供风系统6，供风系统6通过风管与高频电磁阀连接，高频电磁阀通过分管与空气喷嘴5连接。本实施方式中的供风系统6用于对空气喷嘴5提供风源，保证空气喷嘴5可靠打开。

下面通过一个示例，对本发明的矿物干选设备的具体工作过程进行说明：

实施例1

如图1所示，矿物原料经给料装置1供给至布料装置2上，在布料装置2上完成布料，实现矿物原料单层排布，且各矿物块与前、后、左、右相邻的矿物块之间均有一定的间距；矿物原料经脉冲式X射线源3和X射线探测器4判断某一矿物块的物理性质(例如是精煤或者矸石)，其中，脉冲式X射线源3的出束频率为300Hz，周期为3333微秒，脉冲持续时间为100微秒，此处脉冲持续时间短，成像更清晰，有利于探测的数据更准确；X射线探测器4在布料装置2下部设置有8排探测器，晶体尺寸为2.5mm，对应地将布料装置2的传输速度设为6m/s。予以说明，在该情形下，与传输速度为3m/s、X射线探测器的排数为4排、晶体尺寸为2.5mm的情形相比，布料装置2的传输速度更高，有利于提高分选效率，从而提高生产效率。脉冲式X射线源3的第一束脉冲束流发出的时刻记为t0时刻，第一次采样时间段为t0时刻至t0+1000微秒的时刻，第二采样的时间段为t0+3333微秒的时刻至t0+4333，将每次采样的结果直接作为探测结果，不进行校正，按照上述的采样规律持续采样，探测图像如图3所示；并将得到的矿物原料的物理性质和位置信息输出给电控系统9，电控系统9根据接收到物理性质和位置信息，控制高频电磁阀开启阵列式布置的空气喷嘴5中相应位置的一个或多个空气喷嘴，被喷吹的矸石收集在第二收集槽中8中，精煤保持原来的运动轨迹，通过第一收集槽7收集，从而完成矿物的干法分选过程；

实施例2

与上述实施例1不同的是，本实施例中X射线探测器4第一次采样的时间段为t0+2300微秒的时刻至t0+3300微秒的时刻，X射线探测器4第二次采样的时间段为t0+3300微秒的时刻至t0+4300微秒的时刻，将第二次采样的探测结果减去第一次采样的探测结果，按照上述的采样规律持续采样，探测图像如图4所示。

从图3和图4中可得出：实施例2相比于实施例1得到的探测图像更加清晰，图形中可清晰看到矿物原料的在X光下的图像。如此可见，实施例2中的采样时间段，以及通过第二次采样的的探测结果减去第一次采样的探测结果，可以去除第一脉冲束流残留在探测器晶体上的余晖，使得拍摄的图像更加清晰，进而使得探测结果更加准确。

综上所述，本申请实施例的矿物干选设备至少具有以下优势：

(1)通过采用脉冲式X射线源和X射线探测器，相比现有的连续式X射线源，成像清晰，探测到的数据更准确；

(2)采用脉冲式X射线，便于控制探测器的采用时间，从而通过合理控制采样时间段，能够消除前一束X射线在探测器中残留的荧光，因此能够对探测器的余晖进行校正，使得探测结果更加准确，进而提高矿物干选设备的分选精度和效率；

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (11)

1.矿物干选设备，包括：给料系统、布料装置、识别装置和执行机构；其特征在于，所述给料系统位于所述布料装置的上游，用于将矿物原料供给至所述布料装置，所述识别装置包括位于所述布料装置上方的脉冲式X射线源和位于所述布料装置下方的X射线探测器，所述识别装置用于识别矿物原料信息，所述执行机构用于根据所述矿物原料信息对所述矿物原料进行分选。

2.根据权利要求1所述的矿物干选设备，其特征在于，还包括电控系统，构造为用于接收所述矿物原料信息，并根据所述矿物原料信息控制所述执行机构进行分选操作。

3.根据权利要求1所述的矿物干选设备，其特征在于，所述脉冲式X射线源的出束频率配置为根据所述布料装置的传输速度、所述X射线探测器的晶体尺寸以及所述X射线探测器的排数确定。

4.根据权利要求3所述的矿物干选设备，其特征在于，所述脉冲式X射线源的出束频率范围为20Hz-500Hz。

5.根据权利要求1所述的矿物干选设备，其特征在于，所述执行机构配置为空气喷嘴。

6.根据权利要求1-5任一项所述的矿物干选设备，其特征在于，在将所述脉冲式X射线源的相邻两束脉冲分别记为第一脉冲束流和第二脉冲束流，所述X射线探测器的相邻两次采样分别记第一次采样和第二次采样的情况下，所述X射线探测器被构造为在第一时间段进行所述第一次采样，在第二时间段进行所述第二次采样，所述第一时间段为所述第一脉冲束流结束后的时刻至所述第二脉冲束流开始前的时刻之间的任意时间段，所述第二时间段为所述第二脉冲束流开始前的时刻至结束后的时刻之间的包括第二脉冲束流完整的出束时间的任意时间段。

7.根据权利要求6所述的矿物干选设备，其特征在于，所述第一时间段与所述第二时间段之和小于等于所述脉冲式X射线源的一个出束周期。

8.根据权利要求1-5任一项所述的矿物干选设备，其特征在于，所述给料系统按照预定速度将所述矿物原料均匀供给至所述布料装置上，所述给料系统和所述布料装置之间设置有滑槽。

9.根据权利要求1-5任一项所述的矿物干选设备，其特征在于，所述布料装置包括水平设置的第一传输带、倾斜设置的第二传输带和带角度的倾斜滑板中的一种或两种以上的组合，所述布料装置用于接收和传输来自所述给料系统的矿物原料。

10.根据权利要求5所述的矿物干选设备，其特征在于，所述空气喷嘴包括多个空气喷嘴且呈阵列式排布，所述多个空气喷嘴的每一个分别连接有高频电磁阀，所述高频电磁阀用于根据所述矿物原料信息开启相应位置的所述空气喷嘴。

11.根据权利要求10所述的矿物干选设备，其特征在于，还包括供风系统，所述供风系统通过风管与所述高频电磁阀连接，所述高频电磁阀通过分管与所述多个空气喷嘴的每一个分别连接。

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