CN115356401A - 一种油页岩分选方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及矿物加工技术领域，尤其涉及一种油页岩分选方法及装置。该油页岩分选方法包括以下步骤：通过超声波检测设备测量超声波通过油页岩物料的时间；测量超声波通过油页岩物料的长度；通过上述数据计算出超声波在油页岩物料中的传播速度，根据超声波在油页岩物料中的传播速度将对应的油页岩物料标记为精矿或尾矿。相比于现有的油页岩分选方法，本申请提供的方法利用超声波检测其在油页岩中的传播速度来识别油页岩的品质，物料密度越大、且分布越均匀，超声波在其中的传播速度越快，本申请基于所要筛选的物料特性，综合物料密度和分布均匀性进行识别判断，具有识别精度高、分选高效且成本低的优势。
Description
技术领域
本发明涉及矿物加工技术领域，尤其是涉及一种油页岩分选方法及装置。
背景技术
油页岩是一种含有可燃有机物的沉积岩，它在500摄氏度左右低温干馏可以获得页岩油、干馏气及页岩半焦。油页岩制作页岩油的方法是500摄氏度低温干馏，但如果油页岩中的无机矿物质含量高，在升温时会消耗大量的能量，从而增加能耗，降低效率，而且大量无机矿物质的存在不利有油母质的转化，因此进行干馏需要的油页岩的含油率要在5%以上并且越高越好。现有的油页岩分选的方法有重介质分选法和浮选分选法。重介质分选法是通过重介质旋流器对油页岩进行分选，采用重介质分选法的成本较高且分选效果不好。浮选分选法的步骤是先将油页岩用万能粉碎机粉碎并过筛，接着油页岩与水混合形成矿浆；调整矿浆的ph值，开动浮选机，以一定速率向矿浆中通入空气，并收集上面的泡沫产品；停止浮选后，泡沫产品（精矿）和尾矿经过滤脱水干燥后得到油页岩精矿和尾矿；采用浮选分选法的效率主要依靠捕收剂，由于油页岩以硅铝酸盐黏土矿为主，可选性差，回收率偏低，浮选效果不明显，且浮选效果受粒度分布影响较大，不易控制，成本较高。
传统的油页岩分选方法识别精度低，很难真正对油页岩进行有效分选。因此，如何从油页岩中挑选含油率高的岩石成为了从业者的挑战。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种识别精度高、分选高效且成本低的油页岩分选方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种油页岩分选方法，包括以下步骤：
通过超声波检测设备测量超声波通过油页岩物料的时间T；
测量超声波通过对应的油页岩物料的长度L；
超声波在对应的油页岩物料中的传播速度V=L/T；
将超声波在油页岩物料中传播速度V与预设值比较，将传播速度V小于或等于预设值的油页岩物料标记为精矿，将传播速度V大于预设值的油页岩物料标记为尾矿。
进一步地，将油页岩物料浸渍在液体中，在所述液体中，通过超声波检测设备测量超声波通过油页岩物料的时间T。
进一步地，所述超声波通过油页岩物料的长度为所述油页岩物料的厚度。
进一步地，所述超声波检测设备包括发射器和接收器，所述发射器和所述接收器之间形成检测路径，浸渍在所述液体中的所述油页岩物料设置在所述检测路径内。
进一步地，所述发射器和所述接收器之间的距离不小于所述油页岩物料的最大粒径。
进一步地，通过执行设备分离所述尾矿和所述精矿。
本发明的第二个目的是提供一种识别精度高、分选高效且成本低的油页岩分选装置。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种油页岩分选装置，包括超声波检测设备、测厚相机和识别装置；
所述超声波检测设备用于检测超声波通过油页岩物料的时间；
所述测厚相机用于拍摄对应的油页岩物料的图像；所述识别装置能够对所述图像进行识别，并计算出超声波通过对应的油页岩物料的长度；
所述识别装置通过超声波通过油页岩物料的长度和超声波通过油页岩物料的时间计算得出超声波在油页岩物料中的传播速度，并通过超声波在油页岩物料中的传播速度将对应的油页岩物料标记为尾矿或精矿。
进一步地，还包括输送皮带，所述超声波检测设备的发射器和接收器分别位于所述输送皮带的上下两侧；
所述油页岩物料放置于所述输送皮带上，通过所述输送皮带输送至所述发射器和所述接收器之间。
进一步地，还包括浸液槽，所述浸液槽内设置有液体；所述接收器设置于所述浸液槽内的液体中，所述发射器悬设于所述接收器且其发射端设置于所述浸液槽内的液体中。
进一步地，还包括执行设备，所述执行设备设置在所述输送皮带的末端，用于分离所述尾矿和所述精矿。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种油页岩分选方法及装置，该油页岩分选方法包括以下步骤：通过超声波检测设备测量超声波通过油页岩物料的时间T；测量超声波通过油页岩物料的长度L；超声波在油页岩物料中的传播速度V=L/T；将超声波在油页岩物料中传播速度V与预设值比较，将传播速度V小于或等于预设值的油页岩物料标记为精矿，将传播速度V大于预设值的油页岩物料标记为尾矿。现有技术中的油页岩的分选方法都是基于物料的密度进行的，相比于现有的油页岩分选方法，本申请提供的方法利用超声波检测其在油页岩中的传播速度来识别油页岩的品质，物料密度越大、且分布越均匀，超声波在其中的传播速度越快，本申请基于所要筛选的物料特性，综合物料密度和分布均匀性进行识别判断，具有识别精度高、分选高效且成本低的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1 为本发明实施例三提供的一种油页岩分选装置的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的一种油页岩分选方法的计算原理图。
图标：
1-超声波检测设备；11-发射器；12-接收器；2-油页岩物料；3-测厚相机；4-输送皮带；5-执行设备；51-气瓶；52-喷头；53-管道；54-控制阀；6-浸液槽。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“连接”和“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介相连；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
参照图1，本发明实施例提供了一种油页岩分选方法，包括以下步骤：
通过超声波检测设备1测量超声波通过油页岩物料2的时间T；
测量超声波通过油页岩物料2的长度L；
超声波在油页岩物料2中的传播速度V=L/T；
将超声波在油页岩物料2中传播速度V与预设值比较，将传播速度V小于或等于预设值的油页岩物料2标记为精矿，将传播速度V大于预设值的油页岩物料2标记为尾矿。
油页岩为精矿和尾矿的判断不仅仅依赖于物块的密度，而是需要结合密度和均匀性判断，现有技术中的油页岩的分选方法都是基于物料的密度进行的，相比于现有的油页岩分选方法，本申请提供的方法利用超声波检测其在油页岩中的传播速度来识别油页岩的品质，物料密度越大、且分布越均匀，超声波在其中的传播速度越快，本申请基于所要筛选的物料特性，综合物料密度和分布均匀性进行识别判断，具有识别精度高、分选高效且成本低的优势。
本实施例中，超声波通过油页岩物料2的长度即为油页岩物料2的厚度。
本实施例中，油页岩物料2的厚度通过测厚相机3和计算机的图像识别计算功能获得。
具体地，超声波检测设备1和测厚相机3沿着油页岩物料2的输送方向依次设置。工作时，首先，通过超声波检测设备1测量超声波沿着油页岩物料2的厚度方向通过油页岩物料2的时间；接着，油页岩物料2输送至设定的摄像点，测厚相机3对油页岩物料2进行摄像；然后，将油页岩物料2的图像传输到计算机中，计算机的图像识别计算模块对油页岩物料2的图像进行识别，并计算出超声波通过油页岩物料2的长度（即油页岩物料2的厚度）。在其他实施例中，也可以先计算油页岩物料2的厚度，再测量超声波沿着油页岩物料2的厚度方向通过油页岩物料2的时间。
计算机的图像识别计算功能为现有技术，在此不再赘述。
本实施例在测量超声波通过油页岩物料2的时间T的过程中，将油页岩物料2浸渍在液体中，在液体中，通过超声波检测设备1测量超声波通过油页岩物料2的时间T。
进一步地，本实施例采用双探头超声波检测设备；超声波检测设备1包括发射器11和接收器12，发射器11和接收器12之间形成检测路径（该检测路径浸渍在液体中），浸渍在液体中的油页岩物料2设置在检测路径内。为了避免发射器11或接收器12与油页岩物料产生干涉，发射器11和接收器12之间的距离不小于油页岩物料2的最大粒径。
本实施例中，超声波检测设备1的接收器12设置于液体中，超声波检测设备1的发射器11悬设于接收器12的上方，且发射器11的发射端设置于液体中；在测量超声波通过对应的油页岩物料2的时间的过程中，油页岩物料2位于发射器11和接收器12之间。
由于超声波在空气中传播衰减非常快，并且超声波从介疏质（空气）传播到介密质（油页岩）中会产生大量的散射，很难在空气环境中采用非接触的方式进行测量；另外，由于物块的尺寸不一致，再加上矿物表面凹凸不平，采用接触式的测量方式也并不可取。本申请通过在液体中测量超声波通过油页岩物料2的时间T，解决了上述问题。
工作时，将油页岩物料2放置于输送皮带4上；接收器12设置于输送皮带4的下方且紧邻输送皮带4，发射器11对应于接收器12悬设于输送皮带4的上方；输送皮带4将油页岩物料2输送至超声波检测设备1的发射器11和接收器12之间，从而避免人工取放油页岩物料2带来的测量时间长、劳动强度大的问题。在一个油页岩物料2测量完成后，输送皮带4将测量完成后油页岩物料2输送至下一流程，并将未测量的油页岩物料2输送至超声波检测设备1处，实现自动化测量。
进一步地，在油页岩物料2标记为精矿或尾矿后，还包括步骤：通过执行设备5分离尾矿和精矿。
具体地，执行设备5包括气瓶51、喷头52、连接气瓶51和喷头52的管道53以及设置于管道53上的控制阀54，喷头52喷射出的气体能够将尾矿或精矿从输送皮带4上吹落，通过尾矿和精矿下落位置的不同，将尾矿和精矿分离。
本实施例中，超声波检测设备1、测厚相机3和执行设备5沿着油页岩物料2的输送方向依次设置，通过超声波检测设备1和测厚相机3测量数据的计算结果将每个油页岩物料2标记为精矿或尾矿，当尾矿被输送到执行设备5时，控制端发出指令，控制阀54工作，喷头52喷射出气体将尾矿从输送皮带4上吹落。
可选地，喷头52和尾矿回收框分别设置于输送皮带4的两侧，从输送皮带4上吹落的尾矿落入尾矿回收框内，便于工作人员回收。
综上所述，本实施例提供的油页岩分选方法包括以下步骤：
S1：分别将多个油页岩物料2依次输送至超声波检测设备1处；
S2：通过超声波检测设备1测量超声波通过对应的油页岩物料2的时间T；
通过测厚相机3和计算机的图像识别技术计算出油页岩物料2的厚度（即超声波通过对应的油页岩物料2的长度L）；
S3：将超声波通过油页岩物料2的时间T和油页岩物料2的厚度输入计算机中，计算机对输入的数据进行计算，得到超声波在油页岩物料2中的传播速度V；
S4：计算机将超声波在油页岩物料2中传播速度V与预设值比较，将传播速度V小于或等于预设值的油页岩物料2标记为精矿，将传播速度V大于预设值的油页岩物料2标记为尾矿；
S5：将标记后的油页岩物料2输送至执行设备5，通过执行设备5分离尾矿和精矿。
本实施例提供的分选方法的计算原理如下：
超声波在液体中的传播速度V1为固定值（如果液体是水，则不需要测量；如果不是水，通过简单的测量即可得出），超声波检测设备1的发射器11距离油页岩物料2底面的距离H为固定值，通过测厚相机3和图像识别技术测量出油页岩物料2的厚度L；通过以下公式计算出超声波检测设备1发射出的超声波抵达油页岩物料2顶面的时间t1（即超声波在水中的传播时间）：
t1=(H-L)/V1
超声波抵达油页岩物料2底面的时间为t2（本实施例中，t2为超声波从发射到接收的时间），通过以下公式计算出超声波通过油页岩物料2的时间T：
T=t2-t1
通过以下公式计算出超声波在油页岩物料2中的传播速度V（由于皮带厚度很小，对结果的影响忽略不计）：
V=L/T
经过实验，待测批次的油页岩中，在密度为3.0g/cm3的油页岩中，超声波的传播速度是2.8km/s；在密度为2.4g/cm3的油页岩中，超声波的传播速度为2.3km/s；在密度为1.9g/cm3的油页岩中，超声波的传播速度是1.2km/s。根据实验结果，油页岩物料的密度越低，则超声波在油页岩物料中的传播速度越低，且油页岩物料的含油率越高。
在本实施例中，选择超声波的传播速度为2.3km/s的油页岩作为分选界限，根据计算的结果，对矿石进行分类。将超声波在油页岩物料2中的传播速度大于2.3km/s的油页岩物料2标记为尾矿；将超声波在油页岩物料2中的传播速度小于等于2.3km/s的油页岩物料2标记为精矿。
由于矿种地质原因，不同地区的油页岩密度和均匀性不同，根据本申请的分选方法进行识别分选之前，需要通过实验确定待分选油页岩的传播速度预设值，并将分选过程的测量值与预设值比较，并标记为精矿或尾矿。
实施例二
本实施例提供了一种油页岩分选方法，该方法和实施例一的不同之处在于：本实施例采用单探头超声波检测设备，且本实施例不设置测厚相机3。
参照图2，本实施例所述方法的计算原理如下：
超声波在液体中的传播速度V1为固定值，超声波检测设备1的探头距离油页岩物料2底面的距离H为固定值，超声波检测设备1发射出的超声波抵达油页岩物料2顶面的时间为t1（即超声波在水中的传播时间），超声波抵达油页岩物料2底面的时间为t2，其中，t1和t2通过超声波检测设备1即可得出；通过以下公式计算出超声波在油页岩物料2中的传播速度V：
V=（H-V1·t1）/（t2-t1）
本实施例所述方法的其他步骤与实施例一相同，在此不再赘述。
实施例三
本实施例提供了一种油页岩分选装置，参照图1，该装置包括超声波检测设备1、测厚相机3和识别装置；超声波检测设备1用于检测超声波通过油页岩物料2的时间，测厚相机3用于拍摄对应的油页岩物料2的图像；识别装置用于对图像进行识别并计算出超声波通过对应的油页岩物料2的长度；识别装置通过超声波通过油页岩物料的长度和超声波通过油页岩物料的时间计算得出超声波在油页岩物料2中的传播速度，并根据超声波在油页岩物料2中的传播速度将对应的油页岩物料2标记为尾矿或精矿。
本实施例中，识别装置包括智能计算机，通过智能计算机的图像识别计算模块对图像进行识别，并计算出超声波通过对应的油页岩物料2的长度。
本实施例采用双探头超声波检测设备1测量超声波通过油页岩物料2的时间；分选装置还包括输送皮带4，超声波检测设备1的发射器11和接收器12分别位于输送皮带4的上下两侧；油页岩物料2放置于输送皮带4上，通过输送皮带4输送至发射器11和接收器12之间。
进一步地，分选装置还包括执行设备5，执行设备5设置在所述输送皮带4的末端，用于分离尾矿和精矿。
具体地，执行设备5包括气瓶51、喷头52、连接气瓶51和喷头52的管道53以及设置于管道53上的控制阀54，喷头52喷射出的气体能够将尾矿从输送皮带4上吹落。
结合附图，超声波检测设备1、测厚相机3和执行设备5沿着油页岩物料2的输送方向依次设置，通过超声波检测设备1和测厚相机3测量数据的计算结果将对应的油页岩物料2标记为精矿或尾矿，当尾矿被输送到执行设备5时，控制端发出指令，控制阀54工作，喷头52喷射出气体将尾矿从输送皮带4上吹落。
可选地，该装置还包括尾矿回收框，喷头52和尾矿回收框分别设置于输送皮带4的两侧，从输送皮带4上吹落的尾矿落入尾矿回收框内，便于工作人员回收。
本实施例提供的分选装置还包括浸液槽6，浸液槽6内设置有液体；接收器12设置于浸液槽6内的液体中，发射器11悬设于接收器12且其发射端设置于浸液槽6内的液体中。油页岩物料2在测量超声波通过油页岩物料2的时间时位于发射器11和接收器12之间。通过上述结构，能够在液体中对超声波通过油页岩物料2的时间进行测量，避免了超声波在空气中传播衰减速度快、超声波从介疏质（空气）传播到介密质（油页岩）中会产生大量的散射以及无法采用接触式测量方式等问题。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种油页岩分选方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过超声波检测设备（1）测量超声波通过油页岩物料（2）的时间T；
测量超声波通过对应的油页岩物料（2）的长度L；
超声波在对应的油页岩物料（2）中的传播速度V=L/T；
将超声波在油页岩物料（2）中传播速度V与预设值比较，将传播速度V小于或等于预设值的油页岩物料（2）标记为精矿，将传播速度V大于预设值的油页岩物料（2）标记为尾矿。
2.根据权利要求1所述的油页岩分选方法，其特征在于，将油页岩物料（2）浸渍在液体中，在所述液体中，通过超声波检测设备（1）测量超声波通过油页岩物料（2）的时间T。
3.根据权利要求1所述的油页岩分选方法，其特征在于，所述超声波通过油页岩物料（2）的长度为所述油页岩物料（2）的厚度。
4.根据权利要求2所述的油页岩分选方法，其特征在于，所述超声波检测设备（1）包括发射器（11）和接收器（12），所述发射器（11）和所述接收器（12）之间形成检测路径，浸渍在所述液体中的所述油页岩物料（2）设置在所述检测路径内。
5.根据权利要求4所述的油页岩分选方法，其特征在于，所述发射器（11）和所述接收器（12）之间的距离不小于所述油页岩物料（2）的最大粒径。
6.根据权利要求1所述的油页岩分选方法，其特征在于，通过执行设备（5）分离所述尾矿和所述精矿。
7.一种油页岩分选装置，其特征在于，包括超声波检测设备（1）、测厚相机（3）和识别装置；
所述超声波检测设备（1）用于检测超声波通过油页岩物料（2）的时间；
所述测厚相机（3）用于拍摄对应的油页岩物料（2）的图像；所述识别装置能够对所述图像进行识别，并计算出超声波通过对应的油页岩物料（2）的长度；
所述识别装置通过超声波通过油页岩物料的长度和超声波通过油页岩物料的时间计算得出超声波在油页岩物料（2）中的传播速度，并通过超声波在油页岩物料（2）中的传播速度将对应的油页岩物料（2）标记为尾矿或精矿。
8.根据权利要求7所述的一种油页岩分选装置，其特征在于，还包括输送皮带（4），所述超声波检测设备（1）的发射器（11）和接收器（12）分别位于所述输送皮带（4）的上下两侧；
所述油页岩物料（2）放置于所述输送皮带（4）上，通过所述输送皮带（4）输送至所述发射器（11）和所述接收器（12）之间。
9.根据权利要求8所述的一种油页岩分选装置，其特征在于，还包括浸液槽（6），所述浸液槽（6）内设置有液体；所述接收器（12）设置于所述浸液槽（6）内的液体中，所述发射器（11）悬设于所述接收器（12）且其发射端设置于所述浸液槽（6）内的液体中。
10.根据权利要求8所述的一种油页岩分选装置，其特征在于，还包括执行设备（5），所述执行设备（5）设置在所述输送皮带（4）的末端，用于分离所述尾矿和所述精矿。
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