GDRT系统工业试验分析

王磊 王猛 王得涛 雷际辉

摘  要：GDRT智能选矸系统是通过γ射线与复合传感器相结合，依据识别数学模型运算，实现了对矸石的识别与分选。根据工业试验结果分析，在额定处理量条件下，选后产品质量的决定因素为原煤含矸率与设备选净率。在原煤煤质较差情况下选后产品也可保证良好的分选效果，原煤含矸率为60%时，设备选净率在95%以上，选后块煤含矸率为7%以下。GDRT系统具有操作简单、维护量小、能耗低、分选精度较高、安全系数较高的特点，能创造较好的经济效果和社会效益，降低了人工功劳强度，符合建设节能高效环保型现代化矿井的需求。

关键词：GDRT系统  工业试验  智能选矸  煤矸识别  γ射线

中图分类号：TD235                           文獻标识码：A                    文章编号：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

智能选矸系统是对矿物加工方式的变革和创新，目前被国内选煤厂主要选用代替人工手选，用于40～200mm粒级大、中块原煤分选，选后产品进入重选系统或直接作为销售产品。本文通过对GDRT系统在新维煤矿的工业试验结果分析，为本套设备的分选效果及经济效益分析提供理论基础。

1  GDRT系统工作原理

该系统集核物理技术、计算机控制技术及煤炭输送技术于一体，将煤矸在输送带上进行分离。基于煤和矸石分子结构不同，对γ射线的衰减差异实现煤、矸识别，通过计算机控制，利用高压气将识别的矸石剔除。一定粒度范围的块状煤矸在输送带上，经排队机顺序排队，依次穿过由单光子γ射线源和复合传感器构成的检测点。复合传感器获得的信号经处理之后，由计算机依据识别数学模型进行运算，将计算值与经预先标定得出的判别阀值进行比较，若大于该值，则被判定为矸石，当被选物料脱离皮带端点下落时，打开相应的高压气阀，高压气冲击在矸石上，使之在被抛落过程中偏离原轨迹，落入矸石料斗。

GDRT煤矸智能分选系统的总体设计是遵循集散控制系统的构成原则，采用的是积木式结构，其结构的最小单元为“通道”。每个通道各自设置一套放射源、传感器和对应的执行机构，并有独立设置的一套识别与分选控制仪表单元。积木式结构一方面可以灵活的根据用户需求来配置系统规模，另一方面在某一个通道的检测、识别、执行机构出现故障时不需全系统停机，可以实现系统降级运行，以确保整机系统工作的连续性。

煤和矸石内部分子结构的不同导致其对特定放射源射线吸收量的不同，该系统通过对物料厚度、皮带速度、射线通过物料后的衰减量、环境温度等多项指标采样并换算为一个统一标准下可比较的特征值，是区别煤、中煤、矸石的依据。

2  GDRT系统性能分析

新维煤业公司GDRT系统对新场井煤样进行了工业试验，测试过程如下。

2.1 测试方法

选用不同原煤含矸率（32%、44%、61%）煤样，每种煤样分别取样三次，每次采取重量为1000kg，在产品皮带机上采取分选后的块煤与矸石，分别挑选出精煤产品中的纯煤与纯矸、矸石产品中的纯煤与纯矸，通过选后产品占比计算GDRT系统选净率。

2.2 测试标准

设定选后煤量为A及选后矸石量为B，A中选出纯煤为A1、纯矸为A2，其中A2中超过200mm及小于40mm的矸石应剔除。在矸石量B中分别选出纯煤B1及纯矸B2，其中B1中小于40mm的纯煤应剔除。A中中煤根据统一设定为煤，B中中煤根据统一设定为矸石。数据计算：入选总量=A+B;原煤含矸率=（A2+B2）/（A+B）;选后矸中含煤率=B1/B;选净率=B2/（A2+B2）;选后煤中含矸率=A2/A;考核標准为选净率不低于90%。选后矸石含煤率不高于3%。

2.3 测试数据

测试数据见表1-3。

2.4 数据分析

根据测试数据结果显示，随原煤中矸石量增加，选后精煤产品与矸石产品质量逐渐变差，精煤产品发热量降低，矸石产品含煤率增大。当原煤含矸率为60%时，精煤产品中矸石含量达到6.32%，矸石含煤率虽随原煤含矸率增大而增大，但都低于3%。原煤含矸率对系统选净率影响较小，影响系统选净率的主要因素为设备运行状态与完好情况。全部测试结果的选净率都在95%以上，说明GDRT系统在新维煤业公司的的运行情况已达到理想状态。

3  结语

GDRT煤矸智能分选系统作为基于γ射线传感器的干法块煤自动化分选技术，填补了国内该领域的技术空白，已在国内许多选煤厂得到了成功应用。根据GDRT系统工业试验数据分析，影响GDRT分选效果的主要因素为原煤含矸率与选净率。原煤含矸率由矿井煤层特性及采掘方式决定。而系统选净率主要由设备的运行状态、完好情况、参数设定等因素决定。通过巨龙融智机电技术有限公司与新维煤业公司现场调试与技术改造，目前新维煤业公司GDRT系统已满足技术协议要求，选净率已达到95%以上。GDRT系统操作简单，检修维护量小，分选精度高，安全系数较高，提高了煤矿自动化生产程度。减少了手选工人数，减少了在恶劣环境下工作的人数，降低了职业病的发生率，降低了安全事故的发生率，减少人工误捡煤率，节约了煤炭资源，符合建设节能高效环保型现代化矿井的需求。

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