本發(fā)明涉及選煤技術領域，尤其涉及一種選煤設備及選煤方法。

背景技術：

目前，在煤炭開采及加工過程中，煤塊的矸石分選是依靠人工分選來完成。人工分選存在勞動強度大、效率低、分選質量因人而異不穩(wěn)定、工作環(huán)境的粉塵對勞動者的健康造成影響和損害等問題，需要亟待解決。而且，煤矸分選是在煤塊進入洗煤廠時進行，隨之帶來的是選出的矸石要在地面設置的排矸場地存放，造成環(huán)境影響，煤炭生產成本中還要增加征地和覆墾費用，漏選的矸石會增加洗選成本和影響商品煤質量。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的缺陷，提供一種能夠實現(xiàn)自動的選煤的裝置及方法。

本發(fā)明技術方案一種選煤設備，包括殼體；在所述殼體的上方設置進料斗，在所述殼體內位于所述進料斗的下方設置有振動床；所述振動床的四周邊緣與所述殼體之間形成有用于混煤下落的主下落通道；在所述振動床的下方設置有煤塊排料斗，所述煤塊排料斗與所述主下落通道之間通過煤塊下落通道連通；在所述煤塊排料斗的下方設置有矸石排料斗，所述矸石排料斗與所述主下落通道之間通過矸石下落通道連通；在所述振動床與所述煤塊排料斗之間設置有矸石識別系統(tǒng)，所述矸石識別系統(tǒng)包括X射線發(fā)射裝置、X射線接收裝置和中央控制器，所述X射線發(fā)射裝置、所述X射線接收裝置分別與所述中央控制器信號連接；所述X射線發(fā)射裝置和所述X射線接收裝置相對設置在所述主下落通道的兩側；在矸石識別系統(tǒng)和所述煤塊排料斗之間還設置有用于將矸石吹入所述矸石下落通道內的矸石分選系統(tǒng)；所述矸石分選系統(tǒng)包括空氣壓縮機、噴氣嘴和用于控制所述噴氣嘴開閉的電磁閥；所述空氣壓縮機設置在所述殼體內，所述噴氣嘴位于所述X射線接收裝置與所述煤塊下落通道之間，所述噴氣嘴與所述空氣壓縮機之間通過供氣管道連接，所述電磁閥分別與所述中央控制器和所述噴氣嘴信號連接。

進一步地，所述矸石分選系統(tǒng)還包括有位置傳感器，所述位置傳感器位于所述X射線接收裝置的下方，所述位置傳感器與所述中央控制器信號連接。

進一步地，在所述殼體內設置有多個所述噴氣嘴，多個所述噴氣嘴組成噴氣嘴矩陣；每個所述噴氣嘴上配置有一個所述電磁閥；在所述殼體內設置有多個所述位置傳感器，多個所述位置傳感器組成位置傳感器矩陣。

進一步地，所述中央控制器包括用于將獲得的數(shù)據(jù)進行編碼的數(shù)據(jù)編碼器、存儲有矸石數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫和用于將數(shù)據(jù)編碼器中的編碼數(shù)據(jù)與所述數(shù)據(jù)庫中的矸石數(shù)據(jù)進行對比分析處理的數(shù)據(jù)處理中心；所述數(shù)據(jù)編碼器與所述X射線接收裝置信號連接，所述數(shù)據(jù)編碼器與所述數(shù)據(jù)處理中心信號連接，所述數(shù)據(jù)庫與所述數(shù)據(jù)處理中心信號連接。

進一步地，所述矸石下落通道位于所述煤塊下落通道的外側，且所述矸石下落通道的矸石入口正對所述噴氣嘴。

進一步地，在所述振動床包括床面和用于驅動所述床面上下轉動的振動器；所述床面呈錐形，且所述床面的中部的高度高于所述床面的四周邊緣的高度；在所述殼體上設置定位軸，在所述定位軸上設置有振動彈簧，所述振動彈簧的上端與所述床面連接；所述振動器位于所述床面的下方，且所述振動器的輸出端與所述床面連接。

本發(fā)明技術方案還提供一種選煤方法，包括如下步驟：

S001：將混合有煤塊和矸石的混煤輸入進料斗；

S002：混煤經振動床的振動從主下落通道落下；

S003：X射線發(fā)射裝置發(fā)射X射線矩陣，X射線矩陣在遇到煤塊和矸石時發(fā)生衰減，X射線接收裝置接收衰減后的X射線，并通過中央控制器進行數(shù)據(jù)處理，確定矸石；

S004：在矸石經過噴氣嘴時，中央控制器控制相應的電磁閥開啟，噴氣嘴噴氣，并將矸石吹入矸石下落通道，最后經矸石排料斗排出；

煤塊以自由落體的方式進入煤塊下落通道，最后經煤塊排料斗排出。

進一步地，在步驟S003中還包括：

數(shù)據(jù)編碼器從X射線接收裝置中接收衰減后的X射線，并進行數(shù)據(jù)處理編碼獲得編碼數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)處理中心從數(shù)據(jù)庫中調取存儲的矸石數(shù)據(jù)，并將矸石數(shù)據(jù)與編碼數(shù)據(jù)對比；

如編碼數(shù)據(jù)與矸石數(shù)據(jù)相匹配，則確定為矸石，開啟電磁閥；

如編碼數(shù)據(jù)與矸石數(shù)據(jù)不相匹配，則保持電磁閥關閉。

進一步地，在編碼數(shù)據(jù)與矸石數(shù)據(jù)相匹配時，還包括如下步驟：

從位置傳感器獲得矸石的矸石下落位置；

將與矸石下落位置重合的噴氣嘴通過電磁閥開啟，其余噴氣嘴保持關閉。

進一步地，編碼數(shù)據(jù)與矸石數(shù)據(jù)相匹配時，還包括如下步驟：

數(shù)據(jù)處理中心還計算出矸石的投影形狀和下落速度。

采用上述技術方案，具有如下有益效果：

應用本發(fā)明提供的選煤設備，可以將其設置在煤礦井下綜采工作面上，將矸石就地在轉載機上膠帶輸送機之前進行分選出來，轉載到增設一部跟隨轉載機同步前移的膠帶輸送機，該膠帶輸送機將矸石充填到采空區(qū)；或者將煤矸分選系統(tǒng)固定設在順槽膠帶輸送機的轉載點，分選后的煤塊上主運輸膠帶輸送機，矸石進入矸石中轉倉，再通過運輸車運到順槽聯(lián)巷，在聯(lián)巷通過拋矸機將矸石拋到采空區(qū)，使矸石不升井，無需在地面建立排矸場，降低煤礦生產成本。

應用本發(fā)明提供的選煤設備及選煤方法，達到簡化選煤工藝，降低選煤成本；沒有廢水排放，節(jié)能環(huán)保；風力選煤不使用水和浮選介質，即提高了煤的發(fā)熱量又節(jié)能環(huán)保，提高商品煤炭的銷售價格，其是對洗選煤工藝的一項重大改進。

應用本發(fā)明提供的選煤設備及選煤方法，實現(xiàn)了選矸或者選煤工藝的自動化，替代了人工選矸，節(jié)省人力資源，降低人工成本，提高選矸質量和效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例提供的選煤設備的立體圖；

圖2為圖1所示的選煤設備的內部結構示意圖；

圖3為圖2所示的選煤設備在選煤時，煤塊和矸石移動方向示意圖；

圖4為圖1所示的選煤設備的主視圖；

圖5為圖4所示的選煤設備沿著A-A向的剖視圖；

圖6為圖4所示的選煤設備沿著B-B向的剖視圖；

圖7為中央控制器的模塊示意圖。

附圖標記對照表：

1-殼體； 11-進料斗； 12-煤塊排料斗；

13-矸石排料斗； 2-振動床； 21-床面；

22-振動器； 23-振動彈簧； 3-主下落通道；

31-煤塊下落通道； 32-矸石下落通道； 321-矸石入口；

4-矸石識別系統(tǒng)； 41-X射線發(fā)射裝置； 42-X射線接收裝置；

43-中央控制器； 431-數(shù)據(jù)編碼器； 432-數(shù)據(jù)庫；

433-數(shù)據(jù)處理中心； 434-顯示單元； 435-校正預警單元；

436-觸發(fā)信號編碼器； 437-同步掃描信號發(fā)生器；

438-PWM脈沖驅動矩陣； 5-矸石分選系統(tǒng)； 51-空氣壓縮機；

52-噴氣嘴； 53-電磁閥； 54-位置傳感器；

55-供氣管道； 6-混煤； 61-煤塊；

62-矸石。

具體實施方式

下面結合附圖來進一步說明本發(fā)明的具體實施方式。其中相同的零部件用相同的附圖標記表示。需要說明的是，下面描述中使用的詞語“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附圖中的方向，詞語“內”和“外”分別指的是朝向或遠離特定部件幾何中心的方向。

如圖1-7所示，本發(fā)明一實施例提供的選煤設備，包括殼體1。

在殼體1的上方設置進料斗11，在殼體1內位于進料斗11的下方設置有振動床2，振動床2的四周邊緣與殼體1之間形成有用于混煤下落的主下落通道3。

在振動床2的下方設置有煤塊排料斗12，煤塊排料斗12與主下落通道3之間通過煤塊下落通道31連通。在煤塊排料斗12的下方設置有矸石排料斗13，矸石排料斗13與主下落通道3之間通過矸石下落通道32連通。

在振動床2與煤塊排料斗12之間設置有矸石識別系統(tǒng)4，矸石識別系統(tǒng)4包括X射線發(fā)射裝置41、X射線接收裝置42和中央控制器43，X射線發(fā)射裝置41、X射線接收裝置42分別與中央控制器43信號連接。X射線發(fā)射裝置41和X射線接收裝置42相對設置在主下落通道3的兩側。

在矸石識別系統(tǒng)4和煤塊排料斗12之間還設置有用于將矸石62吹入矸石下落通道32內的矸石分選系統(tǒng)5。

矸石分選系統(tǒng)5包括空氣壓縮機51、噴氣嘴52和用于控制噴氣嘴51開閉的電磁閥53。

空氣壓縮機51設置在殼體1內，噴氣嘴52位于X射線接收裝置42與煤塊下落通道31之間，噴氣嘴52與空氣壓縮機51之間通過供氣管道55連接，電磁閥53分別與中央控制器43和噴氣嘴52信號連接。

也即是，該選煤設備主要由殼體1、振動床2、主下落通道3、矸石識別系統(tǒng)4和矸石分選系統(tǒng)5組成。

本發(fā)明中所涉及的混煤6是指混合有煤塊61和矸石62的混合物，也可以是煤礦生產出來的未經洗選、未經加工的毛煤，當然除了這兩種物質之外，還可能混合有其它物質，但是以煤塊和矸石為主。

本發(fā)明中所涉及到的原煤是指從地上或地下采掘出的毛煤經篩選加工去掉矸石、黃鐵礦等后的煤。

殼體1的上方設置進料斗11，在下方分別設置有煤塊排料斗12和矸石排料斗13，其中矸石排料斗13位于煤塊排料斗12的下方。

煤塊排料斗12主要用于排出煤塊，經煤塊排料斗12排出的煤為原煤，也可稱之為原煤排料斗。矸石排料斗13主要用于將篩選后的矸石排出。

振動床2位于殼體1內，并位于進料斗11的下方，其四周邊緣與殼體1之間形成有環(huán)形的主下落通道3，主要用于混煤6或毛煤落下。

在振動床2的作用下，在主下落通道3中的混煤6形成煤矸瀑布狀，厚度較薄，利于篩選。

在振動床2的下方設置有矸石識別系統(tǒng)4，其用于確定矸石62。矸石識別系統(tǒng)4中X射線發(fā)射裝置41可以發(fā)射X射線矩陣，X射線接收裝置42可以接受X射線矩陣，在矸石62經過X射線矩陣時，X射線會產生衰減，中央控制器43接收到X射線接收裝置42傳來的衰減信號之后，確定矸石62的位置、形狀及下落速度。

X射線發(fā)射裝置41和X射線接收裝置42設置在主下落通道3的相對兩側，從而可以對經過矸石62進行檢測。X射線發(fā)射裝置41設置在主下落通道3的外環(huán)面上，X射線接收裝置42設置在主下落通道3的內環(huán)面上，從而可以對經過環(huán)形的主下落通道3內的所有矸石62進行檢測。

主下落通道3的下端連接有煤塊下落通道31，其與煤塊排料斗12連通，主下落通道3內的煤塊61能夠以自由落體的方式進入煤塊下落通道31內，最終經煤塊排料斗12排出。

主下落通道3的下端還連接有矸石下落通道32，其用于矸石62落入。

在X射線接收裝置42或X射線發(fā)射裝置41的下方設置有矸石分選系統(tǒng)5，其能夠將被矸石識別系統(tǒng)4確定的矸石62吹入矸石下落通道32內。

矸石分選系統(tǒng)5主要由空氣壓縮機51、噴氣嘴52和電磁閥53組成?？諝鈮嚎s機51通過供氣管道55向噴氣嘴52供氣，噴氣嘴52用于向矸石62吹風，以將矸石62吹離自由落體軌跡，而落入矸石下落通道32內。

電磁閥53用于控制噴氣嘴51開閉，電磁閥53分別與中央控制器43和噴氣嘴52信號連接，通過中央控制器43控制電磁閥53動作，進而控制噴氣嘴51開閉。

本發(fā)明中的信號連接包括無線連接和導線連接或電連接。

在矸石62經過X射線發(fā)射裝置41和X射線接收裝置42之間，并被中央控制器43確定為矸石62之后，中央控制器43控制電磁閥53動作，使噴氣嘴51開起，噴氣嘴52向矸石62吹風，并將矸石62吹離自由落體軌跡，以拋物線的軌跡落入矸石下落通道32內，最后經矸石排料斗13排出。

在煤塊61經過X射線發(fā)射裝置41和X射線接收裝置42之間時，中央控制器43確定不是矸石62，則保持噴氣嘴51關閉，從而使得煤塊61不會偏離自由落體軌道，進而煤塊下落通道31內，最終經煤塊排料斗12排出。

優(yōu)選地，煤塊下落通道31垂直設置在主下落通道3的下方，利于煤塊61順利落入。

由此，本發(fā)明提供的選煤設備，達到簡化選煤工藝，降低選煤成本；沒有廢水排放，節(jié)能環(huán)保；風力選煤不使用水和浮選介質，即提高了煤的發(fā)熱量又節(jié)能環(huán)保，提高商品煤炭的銷售價格，其是對洗選煤工藝的一項重大改進。

本發(fā)明提供的選煤設備，實現(xiàn)了選矸或者選煤工藝的自動化，替代了人工選矸，節(jié)省人力資源，降低人工成本，提高選矸質量和效率。

較佳地，如圖7所示，矸石分選系統(tǒng)5還包括有位置傳感器54，位置傳感器54位于X射線接收裝置42的下方，位置傳感器54與中央控制器43信號連接。

通過設置位置傳感器54可以檢測到矸石62的具體下落位置，進而開啟矸石62投影處或正對矸石62的噴氣嘴52吹風，實現(xiàn)精確篩選。

較佳地，在殼體1內設置有多個噴氣嘴52，多個噴氣嘴52組成噴氣嘴矩陣，每個噴氣嘴52上配置有一個電磁閥53，多個電磁閥53也組成電磁閥矩陣。

在殼體1內設置有多個位置傳感器54，多個位置傳感器54組成位置傳感器矩陣，提高檢測效果和篩選矸石的精度。

由于設置了多個位置傳感器54和多個噴氣嘴52，同時可以檢測多個對象(矸石和煤塊)，當某個對象被中央控制器43確定為矸石62時，則開啟正對矸石62的噴氣嘴52或處于矸石62投影內的噴氣嘴52或與矸石62下落位置重合的噴氣嘴52，而保持其它的噴氣嘴52關閉，從而能夠將矸石62與煤塊61精確地分離。

如兩個或多個對象重合，例如一塊煤塊61和一塊矸石62重合，如果檢測到矸石62，同樣開啟與之對應的噴氣嘴52，將矸石62和煤塊61吹出。此時矸石62中混合有煤塊61，可以通過多次循環(huán)篩選的方式，將煤塊61從矸石62中分離。

為了提高操作的方便性，可通過運輸皮帶連接矸石排料斗13和進料斗11，通過電機帶動運輸皮帶運轉，實現(xiàn)循環(huán)作業(yè)。

較佳地，如圖7所示，中央控制器43包括用于將獲得的數(shù)據(jù)進行編碼的數(shù)據(jù)編碼器431、存儲有矸石數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫432和用于將數(shù)據(jù)編碼器431中的編碼數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫432中的矸石數(shù)據(jù)進行對比分析處理的數(shù)據(jù)處理中心433。

數(shù)據(jù)編碼器431與X射線接收裝置42信號連接，數(shù)據(jù)編碼器431與數(shù)據(jù)處理中心433信號連接，數(shù)據(jù)庫432與數(shù)據(jù)處理中心433信號連接。

預先通過計算機收集矸石62的數(shù)據(jù)，例如密度、形狀、體積、質量等等數(shù)據(jù)，然后將其存儲在數(shù)據(jù)庫432中。

數(shù)據(jù)編碼器431從X射線接收裝置42中獲取衰減的X射線信號，并對該衰減的X射線信號進行編碼處理，將衰減的X射線信號轉換為編碼數(shù)據(jù)，例如密度、形狀、體積、質量等等，然后將轉換的編碼數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理中心433。

數(shù)據(jù)處理中心433同時從數(shù)據(jù)庫432中獲取存儲的矸石數(shù)據(jù)，并與從編碼數(shù)據(jù)進行對比：

如編碼數(shù)據(jù)與矸石數(shù)據(jù)相匹配，則確定為矸石62，開啟電磁閥53；

如編碼數(shù)據(jù)與矸石數(shù)據(jù)不相匹配，則保持電磁閥53關閉。

中央控制器43還包括有顯示單元434，用于將對比數(shù)據(jù)輸出。

中央控制器43還包括有校正預警單元435，用于對X射線接收裝置42的數(shù)據(jù)進行校正。

中央控制器43還包括有觸發(fā)信號編碼器436、同步掃描信號發(fā)生器437和PWM脈沖驅動矩陣438，用于控制電磁閥53動作和與位置傳感器54發(fā)生互動獲得矸石62的位置信息。

較佳地，如圖2所示，矸石下落通道32位于煤塊下落通道31的外側，且矸石下落通道32的矸石入口321正對噴氣嘴52，利于直接將矸石62吹入矸石下落通道32內。該處所指的外側是指遠離噴氣嘴52的一側。

較佳地，如圖2和圖6所示，在振動床2包括床面21和用于驅動床面21上下轉動的振動器22。

床面21呈錐形，且床面21的中部的高度高于床面21的四周邊緣的高度，在殼體1上設置定位軸14，在定位軸14上設置有振動彈簧23，振動彈簧23的上端與床面21連接，振動器22位于床面21的下方，且振動器22的輸出端與床面21連接。

通過垂直振動器22來驅動床面21振動，定位軸14的方向與振動器22的伸縮方向相同，振動彈簧23套接在定位軸上，起到緩沖振動和限位的作用。而且床面21中間高四周低，從而在床面21上的混煤6經過振動后以煤矸瀑布的方式落入主下落通道3。

結合圖1-7所示，本發(fā)明一實施例提供一種采用選煤設備進行選煤的選煤方法，包括如下步驟：

S001：將混合有煤塊61和矸石62的混煤6輸入進料斗12；

S002：混煤6經振動床2的振動從主下落通道3落下；

S003：X射線發(fā)射裝置41發(fā)射X射線矩陣，X射線矩陣在遇到煤塊61和矸石62時發(fā)生衰減，X射線接收裝置42接收衰減后的X射線，并通過中央控制器43進行數(shù)據(jù)處理，確定矸石62；

S004：在矸石62經過噴氣嘴52時，中央控制器43控制相應的電磁閥53開啟，噴氣嘴52噴氣，并將矸石62吹入矸石下落通道32，最后經矸石排料斗13排出；

煤塊61以自由落體的方式進入煤塊下落通道31，最后經煤塊排料斗12排出。

在矸石62經過X射線發(fā)射裝置41和X射線接收裝置42之間，并被中央控制器43確定為矸石62之后，中央控制器43控制電磁閥53動作，使噴氣嘴51開起，噴氣嘴52向矸石62吹風，并將矸石62吹離自由落體軌跡，以拋物線的軌跡落入矸石下落通道32內，最后經矸石排料斗13排出。

在煤塊61經過X射線發(fā)射裝置41和X射線接收裝置42之間時，中央控制器43確定不是矸石62，則保持噴氣嘴51關閉，從而使得煤塊61不會偏離自由落體軌道，進而煤塊下落通道31內，最終經煤塊排料斗12排出。

由此，本發(fā)明提供的選煤方法，實現(xiàn)了選矸或者選煤工藝的自動化，替代了人工選矸，節(jié)省人力資源，降低人工成本，提高選矸質量和效率。

較佳地，在步驟S003中還包括：

數(shù)據(jù)編碼器431從X射線接收裝置42中接收衰減后的X射線，并進行數(shù)據(jù)處理編碼獲得編碼數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)處理中心433從數(shù)據(jù)庫432中調取存儲的矸石數(shù)據(jù)，并將矸石數(shù)據(jù)與編碼數(shù)據(jù)對比；

如編碼數(shù)據(jù)與矸石數(shù)據(jù)相匹配，則確定為矸石62，開啟電磁閥53；

如編碼數(shù)據(jù)與矸石數(shù)據(jù)不相匹配，則保持電磁閥53關閉。

優(yōu)選地，在編碼數(shù)據(jù)與矸石數(shù)據(jù)相匹配時，還包括如下步驟：

從位置傳感器54獲得矸石62的矸石下落位置；

將與矸石下落位置重合的噴氣嘴52通過電磁閥53開啟，其余噴氣嘴52保持關閉。

由于設置了多個位置傳感器54和多個噴氣嘴52，同時可以檢測多個對象(矸石和煤塊)，當某個對象被中央控制器43確定為矸石62時，則開啟正對矸石62的噴氣嘴52或處于矸石62投影內的噴氣嘴52或與矸石下落位置重合的噴氣嘴52，而保持其它的噴氣嘴52關閉，從而能夠將矸石62與煤塊61精確地分離。

較佳地，編碼數(shù)據(jù)與矸石數(shù)據(jù)相匹配時，還包括如下步驟：

數(shù)據(jù)處理中心433還計算出矸石62的投影形狀和下落速度，以便控制開啟噴氣嘴52的數(shù)量和位置。

綜上所述，本發(fā)明提供的選煤設備及選煤方法，達到簡化選煤工藝，降低選煤成本；沒有廢水排放，節(jié)能環(huán)保；風力選煤不使用水和浮選介質，即提高了煤的發(fā)熱量又節(jié)能環(huán)保，提高商品煤炭的銷售價格，其是對洗選煤工藝的一項重大改進。

本發(fā)明提供的選煤設備及選煤方法，實現(xiàn)了選矸或者選煤工藝的自動化，替代了人工選矸，節(jié)省人力資源，降低人工成本，提高選矸質量和效率。

根據(jù)需要，可以將上述各技術方案進行結合，以達到最佳技術效果。

以上所述的僅是本發(fā)明的原理和較佳的實施例。應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在本發(fā)明原理的基礎上，還可以做出若干其它變型，也應視為本發(fā)明的保護范圍。