矿物干法分选系统的制作方法

本实用新型涉及一种矿物干法分选系统，属于矿物分选技术领域。

背景技术：

目前，煤炭等矿物的分选主要有水洗和干法二个方向。水洗以处理量大、精度高、工艺系统复杂、投资高、运行成本高、占地面积大、水资源消耗高等特点仍为煤炭分选的主流。干法分选具有不用水、工艺路线简单、投资少、生产成本低。干法分选在缺水地区、易泥化煤、动力煤、褐煤、焦煤预排矸、矸石易泥化、化工用煤等分选领域有较广的市场空间。

国内外应用于工业生产的干法分选机，主要以九十年代中国专利 CN2101532、CN2314850中分别公开的复合式干法分选机为主，它是采用自生介质（入选原煤中所含细粒煤）与空气组成气固两相混合介质分选；借助机械振动使被分选矿料作螺旋翻滚运动，形成多次分选；利用振动力和上升气流的综合作用造成床层松散和矿粒按密度分层，并充分利用逐渐提高的床层矿料的密度所产生的颗粒相互作用的浮力效应而进行分选。该技术对煤炭水分有较高的要求（外水不能超过9%），分选矿物的颗粒上限一般为80mm。

中国专利 CN101637765、CN105499154为基于双γ和X射线识别的块煤煤矸自动分选技术，均采用在皮带机上对矿料进行识别，执行机构采用高压气吹除技术，主要存在识别粒度小（一般不超过100mm），双γ和X射线的识别方式对人体有害，生产设备需要采取屏蔽措施防止射线对人体的伤害，生产者需要办理放射源使用环保手续及年检手续。煤矸分离采用高压气吹除技术，功率消耗大，在对煤炭外水较小的块煤进行气吹时会产生较大的粉尘污染，影响工人工作环境。实际生产应用表明，上述两项专利为代表的块煤煤矸自动分选系统存在分选精度不高、处理矿料粒度不大、识别技术对人体有危害需要特殊防护措施、粉尘污染严重、系统装机功率高等缺点，与复合式干法分选机在分选粒度上有较大的重合，适应性不够强，适用范围不够广。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种没有辐射的在线无损矿物干法分选系统，具有结构合理、性能可靠、工作效率高、无粉尘污染、节能效果佳的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种矿物干法分选系统，包括与入料输送系统对应的将矿料按大小分类排列的振动排队给料机、设置在振动排队给料机出料端的轨道机械分选装置、设置在轨道机械分选装置上的用于辨别矿料属性的在线检测装置、与轨道机械分选装置和在线检测装置均连接的数字化仪控系统；

轨道机械分选装置包括进料端与振动排队给料机出料端对应并倾斜设置的轨道、与轨道出料端对应的将矿料导到不同位置的分选导料机构；

在线检测装置设置在轨道机械分选装置的轨道上，在线检测装置是CCD检测仪、电化学检测仪、太赫兹检测仪、LIBS激光诱导击穿光谱检测仪、近红外光谱检测仪的一种或多种的组合。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：振动排队给料机包括通过减震悬挂设置的封闭机壳、设置在封闭机壳外壁上的振动电机，封闭机壳入料端与入料输送系统对应，封闭机壳出料端与轨道机械分选装置入料端对应；振动排队给料机的封闭机壳内设有用于将各粒度级矿料隔开的若干隔板，相邻隔板所隔开的空间内设有若干矿料宽度调整板，矿料宽度调整板设置在封闭机壳的出料端处且将隔板所隔开的空间等分，所有矿料宽度调整板将出料端形成若干出料口，每一出料口均对应一套轨道机械分选装置。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：减震悬挂为设置在支架上的弹簧悬挂，振动电机为变频控制振动电机，推拉杆为电动推拉杆或气动推拉杆。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：矿料宽度调整板的长度短于封闭机壳的长度，不同隔板内的矿料宽度调整板所隔开的间距不等。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：分选导料机构为一个或两个以上；当分选导料机构为一个时，数字化仪控系统控制分选导料机构导向至少两个位置；当分选导料机构为两个以上时，最上方的分选导料机构进料端与轨道对应，下一个分选导料机构进料端与上一个分选导料机构出料端对应，上方的分选导料机构与下一个分选导料机构的导料方向不同。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：分选导料机构包括与轨道出料端对应的导槽、安装在导槽上的转轴，导槽上连接有受数字化仪控系统控制的使导槽沿转轴转动的推拉杆。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：轨道和导槽为U型或V 型，且轨道和导槽与矿料接触的表面设有非金属耐磨材料层。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：轨道倾斜角度为20～90°，多个轨道之间可以平行安装也可以交叉安装。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：采用复合式无辐射在线无损检测技术，采用新型多轨道机械分选装置，特别适用于粒度25mm～500mm的块煤与块矸石的干法分选，也适用于井下大块矿料的分选，同时本实用新型也适用于油页岩、高岭土、褐铁矿等其他矿物的分选。

使用的在线检测装置，该系统采用对人员和环境无危害的煤矸分选识别技术，采用多种技术复合而成，如可以是CCD检测仪、电化学检测仪、太赫兹检测仪、LIBS激光诱导击穿光谱检测仪和近红外光谱检测仪等，具备不怕原料含水大，不怕原料沾煤粉，煤矸不经任何预处理就可以进行复合技术的识别，且不需要任何防护措施，安全高效，在处理粒度上可以满足上限500mm矿料粒径的识别，识别后的数据经数字化仪控系统控制煤矸分离，实现煤矸高精度的无水分选，具有结构合理，性能可靠，工作效率高，节能效果佳的特点。本实用新型也可以在线将中煤作为第三个产品进行分离。

分选前矿料采用振动排队给料技术，通过隔板和矿料宽度调整板的应用，使一定粒度范围的矿料精确逐粒进入分选轨道，结合在线检测装置，测量精度更高。

轨道机械分选装置采用多轨道并联逐粒分选，可以实现灵活的分选处理量，煤矸矿料采用在分选轨道上进行精确的逐粒识别，识别后利用矿料的重力通过分选导料机构进行煤矸变轨分离，实现最节能的干法分选和精度最高的分选； 分选导料机构通过数字化仪控系统控制推拉杆拉动导槽沿转轴转动实现不同属性矿料的分离，结构合理简单，精度控制高。

轨道和导槽为U型或V 型，具有一定的长度且与地面成一定的角度，当矿料从轨道上端进入后，因自身重力的原因既可以强制使矿料沿轨道定向滑动到其下端，又可以起到增加矿料间隔的作用，且轨道和导槽与矿料接触的表面设有非金属耐磨材料层，既起到降低矿料下落速度减少导槽长度，又起到分选过程降低噪音的作用。非金属耐磨材料层可以为高分子耐磨材料、陶瓷耐磨材料或复合物耐磨材料，其中高分子耐磨材料有液体耐磨橡胶、聚氨酯、聚乙烯等，陶瓷耐磨材料有碳化硅陶瓷、氧化铝陶瓷等，复合物耐磨材料为耐磨颗粒胶，陶瓷聚合物涂料，高温涂料等。

分选导料机构安装在轨道的末端，数量为一个或两个以上，可以是相同的二段分选导料机构串联后与轨道相对应，也可以是只有一段分选导料机构与轨道对应。当采用二段分选导料机构时，上方的分选导料机构与下一个分选导料机构的导料方向不同，比如当矿料为煤矿时，第一段分选导料机构主要起将中煤分离的作用，第二段分选导料机构再将矸石和精煤分离的目的。

当在线检测装置识别出矿料的特性是中煤时，通过数字化仪控系统给第一段的分选导料机构指令，分选导料机构的推拉杆完成导槽升起，将矿料导向导槽的背面，完成分离中煤的作用。当测量系统识别出矿料属性是煤或矸石时，数字化仪控系统控制第一段分选导料机构不动作，只起到将矿料继续滑向第二段分选导料机构的作用，数字化仪控系统给第二段分选导料机构指令，将第二段导槽升起或落下，即将煤或矸石分别导向，完成煤和矸石的分选。每段的分选导料机构可以采用快速气动推拉杆也可以是电动推拉杆推动导槽的升起或落下，快速高效。

附图说明

图1为本实用新型的矿物干法分选系统示意图；

图2为本实用新型的振动排队给料机示意图；

图3为本实用新型的振动排队给料机内部结构示意图；

图4为本实用新型的轨道机械分选装置示意图；

图5为图4的A向结构示意图；

图6为图4的B向结构示意图；

图7为图4的轨道结构示意图；

图8为本实用新型实施例4中分选导料机构的结构示意图；

其中，01、皮带输送机，02、缓冲仓，03、在线检测装置，04、数字化仪控系统，05、中煤输送皮带机，06、矸石输送皮带机，07、精煤输送皮带机，08、电控系统，09、除尘系统，10、箱体；

100、振动排队给料机，101、振动电机，102、弹簧悬挂，103、隔板104、矿料调整宽度，105、封闭的钢结构空间；

200、轨道机械分选装置，201、轨道，202、非金属耐磨材料，203、分选导料机构；

2031、 U型导槽，2032、导槽转轴，2033、推拉杆。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明：

一种矿物干法分选系统，包括与入料输送系统对应的将矿料按大小分类排列的振动排队给料机100、设置在振动排队给料机100出料端的轨道机械分选装置200、设置在轨道机械分选装置200上的用于辨别矿料属性的在线检测装置03、与轨道机械分选装置200和在线检测装置03均连接的数字化仪控系统04；

轨道机械分选装置200包括进料端与振动排队给料机100出料端对应并倾斜设置的轨道201、与轨道201出料端对应的将矿料导到不同位置的分选导料机构203；

在线检测装置03设置在轨道机械分选装置200的轨道201上，在线检测装置是CCD检测仪、电化学检测仪、太赫兹检测仪、LIBS激光诱导击穿光谱检测仪、近红外光谱检测仪的一种或多种的组合，包括全部组合。

振动排队给料机100包括通过减震悬挂102设置的封闭机壳105、设置在封闭机壳105外壁上的振动电机101，封闭机壳105入料端与入料输送系统对应，封闭机壳105出料端与轨道机械分选装置200入料端对应；振动排队给料机100的封闭机壳105内设有用于将各粒度级矿料隔开的若干隔板103，相邻隔板103所隔开的空间内设有若干矿料宽度调整板104，矿料宽度调整板104设置在封闭机壳105的出料端处且将隔板103所隔开的空间等分，所有矿料宽度调整板104将出料端形成若干出料口，每一出料口均对应一套轨道机械分选装置200。

减震悬挂102为设置在支架上的弹簧悬挂，振动电机101为变频控制振动电机，

矿料宽度调整板104的长度短于封闭机壳105的长度，不同隔板103内的矿料宽度调整板104所隔开的间距不等。

分选导料机构203为一个或两个以上；当分选导料机构203为一个时，数字化仪控系统04控制分选导料机构203导向至少两个位置；当分选导料机构203为两个以上时，最上方的分选导料机构203进料端与轨道201对应，下一个分选导料机构203进料端与上一个分选导料机构203出料端对应，上方的分选导料机构203与下一个分选导料机构203的导料方向不同。

分选导料机构203包括与轨道201出料端对应的导槽2031、安装在导槽上的转轴2032，导槽2031上连接有受数字化仪控系统04控制的使导槽2031沿转轴2032转动的推拉杆2033。

轨道201和导槽2031为U型或V 型，且轨道201和导槽2031与矿料接触的表面设有非金属耐磨材料层202。

推拉杆2033为电动推拉杆或气动推拉杆。

轨道201倾斜角度为20～90°，多个轨道201之间可以平行安装也可以交叉安装。

利用矿物干法分选系统进行矿物干法分选方法，包括如下步骤：

步骤A、矿料筛分：利用振动排队给料机100将矿料分成不同粒级，并按照轨道机械分选装置200的宽度和数量使粒级相同的矿料进行逐粒排队，矿料在振动排队给料机100内实现均匀逐粒按一定时间间隔往振动排队给料机100出料端前进，并进入对应的轨道机械分选装置200入料端；

步骤B、矿料在线检测：在线检测装置03对进入轨道机械分选装置200内的矿料进行逐粒检测，并通过数字化仪控系统04判断出该粒矿料的矿料属性；

步骤C、矿料分选：根据矿料的属性，数字化仪控系统04控制分选导料机构203将该粒矿料分选导向至与该矿料属性对应的工位。

实施例一

如图1～图7所示，一种矿物干法分选系统，入料输送系统包括矿物输送皮带机01和缓冲仓02，矿物输送皮带机01的主要目的是从筛分系统取得一定粒度范围的原料，并输送一定的高度给入缓冲仓02内，矿料从缓冲仓02匀速给入能够将矿料按大小分类排列的振动排队给料机100内，参见图2，振动排队给料机包括钢结构的封闭机壳105，封闭机壳105通过弹簧悬挂102安装在支架上，封闭机壳105上安装有振动电机101，通常振动电机101选用变频调速型有效调节矿料的给料量，在激振力的作用下，矿料被均匀的送向振动电机101出料端，当分选二种或二种以上矿料时，封闭机壳105内还安装有隔板103，隔板103用于将经过震动分层的不同粒级矿料隔开。在封闭机壳105的出料口处、每两个相邻的隔板103内还设置有矿料宽度调整板104，相邻矿料宽度调整板104之间的宽度与该处的矿料粒级大小对应，由于有矿料宽度调整板104，可以使相同粒级矿料在一定的宽度通道内依次排队移动，因此矿料被强制排成一路纵队，逐粒向出料口运动。

每个振动排队给料机100的出料口对应一个轨道机械分选装置200，二者可以通过溜槽对应，也可以直接对应，参见图4，多个轨道组成多轨道机械分选装置，在每个轨道201的上端安装有在线检测装置03，在线检测装置03可以是CCD检测仪、电化学检测仪、太赫兹检测仪、LIBS激光诱导击穿光谱检测仪、近红外光谱检测仪的一种或多种的组合，选用CCD检测仪对矿料的密度进行测量，同时测量矿料的灰度；选用电化学检测仪对矿料的阻抗和矿料的含水率进行测量；选用太赫兹检测仪对矿料进行透射式测量；选用基于LIBS的激光诱导检测仪对矿料进行测量；选用近红外光谱检测仪在特定波长光谱点对矿料进行测量；选用采用上述一种、多种或全部检测仪对分选矿料进行识别，多种或全部组合构成复合式在线检测装置03。

每个测量位置都安装有红外光电开关，红外光电开关与数字化仪控系统04的同步定时信号发生器相连接，不同属性的矿物通过逐粒的在线检测获得一组数字化数据，各检测数据通过采集卡汇集到数字化仪控系统04，运用模糊数学的原理进行最终的数字化处理，从而判断出该粒矿料的属性，比如是煤、矸或中煤。数字化仪控系统04将执行指令传输给轨道机械分选装置200的分选导料机构203，轨道机械分选装置200中的轨道201应与地面保持一定的角度，如可以为20°～90°，多个轨道201之间可以平行安装也可以交叉安装。轨道201和导槽2031通常被制作成V型或U型，且轨道201和导槽2031与矿料接触的表面可以设置非金属耐磨材料层202，非金属耐磨材料层可以为高分子耐磨材料、陶瓷耐磨材料或复合物耐磨材料，其中高分子耐磨材料有液体耐磨橡胶、聚氨酯、聚乙烯等，陶瓷耐磨材料有碳化硅陶瓷、氧化铝陶瓷等，复合物耐磨材料为耐磨颗粒胶，陶瓷聚合物涂料，高温涂料等，非金属耐磨材料层202的目的是降低工作时的噪音。

轨道201出料端对应分选导料机构203 ，分选导料机构203由U型或V型的导槽2031、导槽2031的转轴2032和推拉杆2033组成，分选导料机构203两个以上。在本例分选煤炭时，设置有二个分选导料机构203，当在线检测装置03将检测结果传送给数字化仪控系统04并判断下落的矿料是中煤时，数字化仪控系统04将控制上部的分选导料机构203的推拉杆2033动作将导槽2031升起，利用导槽2031的背板使中煤改变运动的方向，导向中煤皮带机05；同理，当判断下落的矿料是矸石时，上部的分选导料机构203不动作，下部的分选导料机构203 的导槽2031升起，利用下部导槽2031的背板使矸石改变运动的方向，导向矸石皮带机06，当判断下落的矿料是煤时，二个分选导料机构203都不动作，煤直接滑落到精煤皮带机07上。这样的设计主要遵循的原则是，中煤量最小、矸石其次，煤量最多。当中煤、矸石和精煤的量有变化时，可以任意调整他们的次序。由于轨道上部安装的在线检测装置03需要占用一定的空间，因此轨道201之间应相隔一定的间距，当处理量小时可以平行安装各轨道201，当处理量大时，应交叉安装相邻轨道201，总体上以最终的系统总宽度尽量满足交通运输方便为原则。

箱体10包含轨道201、在线检测装置03、振动排队给料机100的减震悬挂102等的支架，将轨道机械分选装置200封闭在一定的空间，使系统外观更美观，也包含整个轨道机械分选装置200的基础平台，必要时也有利于除尘系统09的使用。全部系统的供配电都集成在电控系统08里，它负责分选系统、辅助系统等的电力供应，将采用PLC控制全系统的运行，包括启动柜、配电柜和自动控制柜，可实现手动或自动连锁控制、开停车自动程序控制、自动报警、在线自动诊断及系统运转状况显示等功能。

实施例二

本实施例与实施例一的区别为：

当用户要求分选粒度为最常见的0～300mm原料煤时，本系统可以和复合式干选机组成联合系统，由复合式干选机分选0～80mm粒级原煤，由本实用新型矿物干法分选系统分选80～300mm粒级的原煤。原料可以被筛分成三个粒度范围分别是80～120mm、+120～200mm、+200～300mm。三个粒级的原料煤进入各自的轨道机械分选装置200即可，可以依据三个粒级的量选择各粒级轨道201的数量。

实施例三

本实施例与实施例一的区别为：当系统运行在煤矿井下时，主要实现井下预排矸的目标，结合当今的采煤工艺为综采，原煤水分高、需要采用防爆技术的特点，矿物干法分选系统将不再需要安装除尘系统09，全部的机械和电控系统08采用防爆设计。分选导料机构203安装一套，仅在井下排除矸石即可。

实施例四

本实施例与实施例一的区别为：参见图8，分选导料机构203安装一套，数字化仪控系统04控制分选导料机构203导向至少两个位置，也即分选导料机构203的推拉杆2033设有两个以上的导向工位，转轴2032可以设置在导槽2031的上端，使用一个推拉杆2033的多个导向工位，比如二个导向工位、三个导向工位、四个导向工位或五个导向工位，本实施例选用三个导向工位。通过数字化仪控系统04的控制，对应性调整推拉杆2033的导向，顺势改变导槽2031转动到不同位置，即可实现矿料的快速分选。

本系统结构简单，操作使用方便，适应范围广，分选效率高，便于拆装、运输、安装，保证工作环境和大气不受粉尘污染，矿物识别采用无损无辐射的高科技型在线检测装置03，保证了使用的安全性和环保性，应用价值极高，将成为吨矿料分选最小功率消耗的典范；本分选方法不用水，也不怕水，节约水资源，节能环保，利国利民。