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)，它有別于傳統的完全破碎法。選擇性破碎分選就是在選擇性破碎分選設備中，對混合物料施加適當的作用力，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(kāi)發(fā)先進(jìn)煤矸選擇性破碎分選技術(shù)是我國國民經(jīng)濟可持續發(fā)展的需要，對煤炭工業(yè)的結構調整和產(chǎn)業(yè)升級有著(zhù)重要的現實(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(yè)巖，其成分是由無(wú)機物和有機物兩部分組成，無(wú)機物以氧化態(tài)出現，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(wú)機硫和其它一些微量元素，有機物以碳氫鏈化合物存在，有腐值酸等。每開(kāi)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(wàn)畝以上。全國煤矸石累計堆積貯存量約25億t，占地超過(guò)14萬(wàn)畝，而且還以每年千萬(wàn)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)對矸石山發(fā)生自燃后監測，二氧化硫（SO2）和一氧化碳（CO）的釋放濃度超出國家大氣質(zhì)量標準許多倍，嚴重影響了煤炭工業(yè)的可持續發(fā)展。因此，治煤矸選擇性破碎分選越來(lái)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(guò)程排出的矸石和采煤過(guò)程排出的矸石，前者必須運至地表再加以處理；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(guò)程，對開(kāi)拓、準備開(kāi)掘出的矸石處理有兩種方法：一種是把矸石運到地面堆積于空曠地帶，形成矸石山；另一種是對矸石在井下進(jìn)行處理，進(jìn)行巷幫充填或向采空區及廢棄巷道中排放。隨著(zhù)人們生活水平的提高，對周?chē)沫h(huán)境要求越來(lái)越高，清潔生產(chǎn)勢在必行，為此各國都在朝著(zhù)無(wú)污染的生產(chǎn)方向發(fā)展。對于煤炭生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，解決矸石不出井，或者說(shuō)實(shí)現井下煤、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)應滿(mǎn)足的條件：設備簡(jiǎn)單、安全可靠、分選能力大、運行壽命長(cháng)的特點(diǎn)發(fā)展。
三、煤和矸石破碎分選過(guò)程中的丟煤率和混矸率
根據不同的礦石類(lèi)型和對選礦產(chǎn)品的不同要求，在工業(yè)應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，對于煤炭行業(yè)，應用比較廣泛的是重選法和浮選法。評價(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。表述原煤含矸情況時(shí)，含矸率是普遍應用的一個(gè)指標，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)，是一項新興的潔凈煤生產(chǎn)技術(shù)，其工藝要求是在機構的碾壓過(guò)程中，將煤塊破碎溜入運煤膠帶機，矸石保留運至填矸系統�？梢�(jiàn)，確定合適的液壓傳動(dòng)載荷后，在破碎分選過(guò)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(guò)程中，將那部分沒(méi)有被破碎、隨運矸膠帶機進(jìn)入回填系統而丟掉的煤的重量稱(chēng)為丟煤量，丟煤量占原來(lái)總煤量的比率稱(chēng)為丟煤率。在煤和矸石的破碎分選過(guò)程中，將那部分被破碎而且隨著(zhù)碎煤溜入運煤膠帶機的矸石的重量稱(chēng)為混矸量，混矸量占原來(lái)總矸石量的比率稱(chēng)為混矸率。為此，針對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，用以評價(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(xiàn)透射法煤矸在線(xiàn)識別
雙能γ射線(xiàn)透射法主要利用機械、模式分類(lèi)識別技術(shù)、計算機控制技術(shù)等對煤和矸石進(jìn)行識別分選，并研制了煤矸石自動(dòng)分選機，該分選設備由機械傳輸、煤矸石識別和分選控制三部分組成。采用膠帶輸送機作為傳輸機構，可依據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運行；利用γ射線(xiàn)場(chǎng)作為識別機構的激勵場(chǎng)，每一通道獨立地配置一套由雙能γ射線(xiàn)源，射線(xiàn)傳感器，氣動(dòng)執行器和測控儀表組成的識別與分選系統，在γ射線(xiàn)的激勵下，煤和矸石的輻射通亮強度不同，經(jīng)計算機處理，識別出煤與矸石，并向分選系統發(fā)出指令，將矸石排除。
2.煤、矸灰度識別技術(shù)
該技術(shù)系統包括：CCD射像頭、圖象采集卡、計算機、通訊卡、控制設備等�；驹頌椋阂罁簤K和矸石的灰度分布情況存在的差異，通過(guò)射像機把這種灰度射錄下來(lái)并傳送給計算機，通過(guò)數據處理，分析出是矸石或是煤塊。依據這些數據通知排矸機構把矸石排出。這種技術(shù)也進(jìn)行了應用實(shí)驗，取得了初步成果。在應用中發(fā)現，現場(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分。
3.滾筒碎選機又稱(chēng)選擇性破碎機
根據井下煤矸破碎分選的工藝和技術(shù)要求，選擇性破碎機運行原理如下：井下煤矸破碎分選及矸石回填系統包括篩分機、破碎分選機和矸石回填機，其中篩分機、破碎分選機是煤矸破碎分選工藝的主要設備。原煤經(jīng)過(guò)篩分機，篩分成50—90mm、90—130mm和130—170mm三個(gè)等級的塊體，不同等級的煤和矸石塊分別輸送到對應的給送機構。通過(guò)給送機構的振動(dòng)機，使煤塊和矸石塊按一定的順序送到排隊機構上的排隊孔中，排隊機構將煤（矸）塊分別運輸到分選滾筒的下面，分選滾筒與排隊機構以相同的速度旋轉。在旋轉過(guò)程中由于壓輪對煤或矸石的加載作用，煤塊被壓碎，矸石塊完整的通過(guò)分選滾筒。被壓碎的煤塊因煤的自重自動(dòng)落到運煤膠帶機上外運。矸石沒(méi)有破碎，因而塊度較大，不能通過(guò)托板上的孔而被排隊鏈運輸到驅動(dòng)滾筒前方的運矸膠帶機而運至矸石回填系統。通過(guò)上述運行過(guò)程，可以實(shí)現煤和矸石的破碎分選。
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