王磊 王猛 王得濤 雷際輝

摘? 要：GDRT智能選矸系統是通過γ射線與復合傳感器相結合，依據識別數學模型運算，實現了對矸石的識別與分選。根據工業(yè)試驗結果分析，在額定處理量條件下，選后產品質量的決定因素為原煤含矸率與設備選凈率。在原煤煤質較差情況下選后產品也可保證良好的分選效果，原煤含矸率為60%時，設備選凈率在95%以上，選后塊煤含矸率為7%以下。GDRT系統具有操作簡單、維護量小、能耗低、分選精度較高、安全系數較高的特點，能創(chuàng)造較好的經濟效果和社會效益，降低了人工功勞強度，符合建設節(jié)能高效環(huán)保型現代化礦井的需求。

關鍵詞：GDRT系統? 工業(yè)試驗? 智能選矸? 煤矸識別? γ射線

中圖分類號：TD235? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）12（c）-0094-03

Abstract： GDRT intelligent gangue sorting system realizes the recognition and sorting of Gangue by combining gamma ray with composite sensor and according to the mathematical model operation of recognition. According to the analysis of industrial test results， under the condition of rated treatment capacity， the decisive factors of product quality after separation are gangue content of raw coal and cleaning rate of equipment. When the gangue content of raw coal is 60%， the cleaning rate of equipment is more than 95%， and the gangue content of lump coal is less than 7%. Gdrt system has the characteristics of simple operation， small maintenance， low energy consumption， high sorting accuracy and high safety coefficient. It can create good economic and social benefits， reduce the labor intensity， and meet the needs of building energy-saving， efficient and environmental protection type of modern mine.

Key Words： GDRT system; Industrial test; Intelligent gangue separation; Coal gangue identification; Gamma ray

智能選矸系統是對礦物加工方式的變革和創(chuàng)新，目前被國內選煤廠主要選用代替人工手選，用于40～200mm粒級大、中塊原煤分選，選后產品進入重選系統或直接作為銷售產品。本文通過對GDRT系統在新維煤礦的工業(yè)試驗結果分析，為本套設備的分選效果及經濟效益分析提供理論基礎。

1? GDRT系統工作原理

該系統集核物理技術、計算機控制技術及煤炭輸送技術于一體，將煤矸在輸送帶上進行分離?；诿汉晚肥肿咏Y構不同，對γ射線的衰減差異實現煤、矸識別，通過計算機控制，利用高壓氣將識別的矸石剔除。一定粒度范圍的塊狀煤矸在輸送帶上，經排隊機順序排隊，依次穿過由單光子γ射線源和復合傳感器構成的檢測點。復合傳感器獲得的信號經處理之后，由計算機依據識別數學模型進行運算，將計算值與經預先標定得出的判別閥值進行比較，若大于該值，則被判定為矸石，當被選物料脫離皮帶端點下落時，打開相應的高壓氣閥，高壓氣沖擊在矸石上，使之在被拋落過程中偏離原軌跡，落入矸石料斗。

GDRT煤矸智能分選系統的總體設計是遵循集散控制系統的構成原則，采用的是積木式結構，其結構的最小單元為“通道”。每個通道各自設置一套放射源、傳感器和對應的執(zhí)行機構，并有獨立設置的一套識別與分選控制儀表單元。積木式結構一方面可以靈活的根據用戶需求來配置系統規(guī)模，另一方面在某一個通道的檢測、識別、執(zhí)行機構出現故障時不需全系統停機，可以實現系統降級運行，以確保整機系統工作的連續(xù)性。

煤和矸石內部分子結構的不同導致其對特定放射源射線吸收量的不同，該系統通過對物料厚度、皮帶速度、射線通過物料后的衰減量、環(huán)境溫度等多項指標采樣并換算為一個統一標準下可比較的特征值，是區(qū)別煤、中煤、矸石的依據。

2? GDRT系統性能分析

新維煤業(yè)公司GDRT系統對新場井煤樣進行了工業(yè)試驗，測試過程如下。

2.1 測試方法

選用不同原煤含矸率（32%、44%、61%）煤樣，每種煤樣分別取樣三次，每次采取重量為1000kg，在產品皮帶機上采取分選后的塊煤與矸石，分別挑選出精煤產品中的純煤與純矸、矸石產品中的純煤與純矸，通過選后產品占比計算GDRT系統選凈率。

2.2 測試標準

設定選后煤量為A及選后矸石量為B，A中選出純煤為A1、純矸為A2，其中A2中超過200mm及小于40mm的矸石應剔除。在矸石量B中分別選出純煤B1及純矸B2，其中B1中小于40mm的純煤應剔除。A中中煤根據統一設定為煤，B中中煤根據統一設定為矸石。數據計算：入選總量=A+B;原煤含矸率=（A2+B2）/（A+B）;選后矸中含煤率=B1/B;選凈率=B2/（A2+B2）;選后煤中含矸率=A2/A;考核標準為選凈率不低于90%。選后矸石含煤率不高于3%。

2.3 測試數據

測試數據見表1-3。

2.4 數據分析

根據測試數據結果顯示，隨原煤中矸石量增加，選后精煤產品與矸石產品質量逐漸變差，精煤產品發(fā)熱量降低，矸石產品含煤率增大。當原煤含矸率為60%時，精煤產品中矸石含量達到6.32%，矸石含煤率雖隨原煤含矸率增大而增大，但都低于3%。原煤含矸率對系統選凈率影響較小，影響系統選凈率的主要因素為設備運行狀態(tài)與完好情況。全部測試結果的選凈率都在95%以上，說明GDRT系統在新維煤業(yè)公司的的運行情況已達到理想狀態(tài)。

3? 結語

GDRT煤矸智能分選系統作為基于γ射線傳感器的干法塊煤自動化分選技術，填補了國內該領域的技術空白，已在國內許多選煤廠得到了成功應用。根據GDRT系統工業(yè)試驗數據分析，影響GDRT分選效果的主要因素為原煤含矸率與選凈率。原煤含矸率由礦井煤層特性及采掘方式決定。而系統選凈率主要由設備的運行狀態(tài)、完好情況、參數設定等因素決定。通過巨龍融智機電技術有限公司與新維煤業(yè)公司現場調試與技術改造，目前新維煤業(yè)公司GDRT系統已滿足技術協議要求，選凈率已達到95%以上。GDRT系統操作簡單，檢修維護量小，分選精度高，安全系數較高，提高了煤礦自動化生產程度。減少了手選工人數，減少了在惡劣環(huán)境下工作的人數，降低了職業(yè)病的發(fā)生率，降低了安全事故的發(fā)生率，減少人工誤撿煤率，節(jié)約了煤炭資源，符合建設節(jié)能高效環(huán)保型現代化礦井的需求。

參考文獻

[1] 曾哲.基于X射線探測方法的井下煤矸分選系統的研究[D].邯鄲：河北工程大學，2018.

[2] 荊晶.采煤機智能控制系統的設計及工業(yè)性試驗[J].機械管理開發(fā)，2020，35（6）：184-186.

[3] 趙德雄.煤礦智能化開采系統工業(yè)性試驗研究[J].內蒙古煤炭經濟，2019（7）：9-10.

[4] 趙輝，潘鴻.工業(yè)鍋爐遠程監(jiān)測系統節(jié)能對比試驗分析[J].工業(yè)爐，2018，40（3）：57-62.

[5] 馬增.利用水泥窯尾系統霧化干化污泥工業(yè)試驗[D].西安：西安建筑科技大學，2015.

[6] 石玉磊，張崢.試驗站工業(yè)循環(huán)冷卻水系統設計方案探討[J].山西建筑，2018，44（34）：119-121.