[发明专利]一种基于微波辐射的煤矸高效分选方法

说明书

一种基于微波辐射的煤矸高效分选方法，利用上下间隔设置的上振动筛和下振动筛对煤和矸石按粒度大小进行分级；通过溜料板将筛选出的原煤导入到单层布料机中进行布料，使原煤在皮带输送机上形成多条煤带；利用微波加热装置对原煤进行加热，同时，通过温度传感器采集原煤的温度变化数据，采用摄像机实时采集原煤的图像数据，工业计算机通过温度变化识别出煤和矸石，通过边缘特征识别出异物，并将识别结果发送给PLC控制器；PLC控制器控制对应分选执行机构动作以进行煤、矸石和异物的分离。该方法能快速高效的实现煤矸分选和精煤的分级，能有效降低原煤中的各种杂质、降低原煤中灰和硫含量，提高煤炭的质量和利用率的目的，降低企业的运营成本。

技术领域

本发明属于煤矸分选技术领域，具体是一种基于微波辐射的煤矸高效分选方法。

背景技术

近年来，随着综采工作面机械化程度的不断提高,所采集的原煤中矸石的含量也在不断的增加。另外，在采煤过程中，因机械设备零部件的损坏而混杂着像螺丝等其他异物都会导致煤炭利用率的降低，同时，还会加重对环境的污染。因此，煤矸分选环节已成为煤炭开采过程当中不可或缺的一个重要步骤。目前国内存在的煤矸筛选方法主要有湿法选煤和干法选煤。其中干法选煤在空气中进行选煤作业，而湿法选煤利用水作为介质进行煤矸分选。由于我国煤矿多存在于中西部地区，水资源短缺问题较为严重，并且湿法选煤会造成水资源的大量浪费以及受到季节的限制问题较为明显，因此湿法选煤的应用受到了一定的限制。

现有技术中，无论是湿法选煤还是干法选煤，均不能快速高效的实现煤矸分选和精煤的分级，同时，自动化分选的效率均较低。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于微波辐射的煤矸高效分选方法，该方法有助于提高原煤分选的自动化，并能快速高效的实现煤矸分选和精煤的分级；还能有效降低原煤中的各种杂质、降低原煤中灰和硫含量，提高煤炭的质量和利用率的目的，降低企业的运营成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于微波辐射的煤矸高效分选方法，包括煤矸高效分选系统，所述煤矸高效分选包括煤矸初选机构、第一煤矸识别机构、第一单层布料机、多个第一分选执行机构、第二煤矸识别机构、第二单层布料机、多个第二分选执行机构、数据采集卡、工业计算机和PLC控制器；所述煤矸初选机构包括机架、上振动筛、下振动筛、下料缓冲单元B、集料漏斗和集料箱；所述上振动筛左高右低倾斜的安装在机架的顶部；所述下振动筛位于上振动筛的下方，下振动筛的筛孔小于上振动筛的筛孔，且左低右高倾斜的安装在机架的中部；所述下料缓冲单元B设置在上振动筛和下振动筛之间，下料缓冲单元B由横向排布的多根弹力绳组成，所述弹力绳的长度沿前后方向延伸，且前后两端均与机架连接； 所述集料漏斗设置在下振动筛的下方，并固定连接在机架的下部，且其进料口罩设在下振动筛外部的四周；所述集料箱设置在集料漏斗出料口的下方；第一煤矸识别机构设置在机架的左侧，第一煤矸识别机构包括第一皮带输送机、第一摄像头A、第一摄像头B、第一微波加热装置和第一温度传感器；第一皮带输送机左右方向的延伸，其左端和右端分别为出料端和进料端，其上方架设有左右方向延伸的第一支架；所述第一摄像头B和第一摄像头A分别设置在第一皮带输送机左部和右部的上方，且分别安装在第一支架的左右两端；所述第一微波加热装置和第一温度传感器相间隔的设置在第一皮带输送机中部的上方，且第一微波加热装置安装在第一支架中部靠左的位置，第一温度传感器安装在第一支架中部靠右的位置；所述第一单层布料机安装在第一皮带输送机右端的上方，且第一单层布料机的进料口通过左低右高倾斜设置的第一溜料板与下振动筛的左端连接，第一单层布料机的出料口连通到第一皮带输送机的表面；所述第一溜料板的下部沿其宽度方向开设有多个第一落料凹槽，第一落料凹槽为上端开口小下端开口大的结构，且由上端开口到下端开口平滑过渡；所述第一单层布料机包括第一机壳、第一导料辊和第一传送带和多个第一挡板；所述第一机壳的右端上部开设有进料口，左端下部开设有出料口，所述第一传送带横向的设置在第一机壳内腔的底部，并由设置在第一机壳外部的第一电机驱动，所述第一导料辊可转动的设置在第一机壳的进料口处，且位于第一传送带的上部，并由设置在第一机壳外部的第二电机驱动；第一导料辊的表面沿其轴向开设有多排第一弧形凹槽组，每排第一弧形凹槽组均由周向均匀开设的第一弧形凹槽组成；多个第一挡板设置在第一导料辊的左侧，其沿第一传送带宽度方向均匀分布，且上端均与第一机壳的顶板固定连接，下端均与第一传送带的承载段间隙配合；多个所述第一分选执行机构设置在第一皮带输送机左端的下方，并沿第一皮带输送机宽度方向依次布置，其包括第一喷吹直筒、第一气缸、第二气缸、第一支撑柱和第一支撑座；所述第一喷吹直筒左端为敞口结构，右端封装有第一端板；所述第一端板的上部和下部分别开设有第一通孔A和第一通孔B；所述第一气缸的内部设置有第一活塞杆，第一气缸与第一喷吹直筒的长度方向一致，且其缸筒的上端固定连接有第一导向套，第一导向套中滑动的连接有与第一活塞杆相平行设置的第一刚性管路；第一气缸缸筒的左端固定连接在第一端板的右端下部，且第一刚性管路的左端和第一活塞杆的端部分别由第一通孔A和第一通孔B滑动的穿入第一喷吹直筒中并与第一滑块的右端固定连接；第一滑块径向限位且轴向可滑动的设置在第一喷吹直筒的内腔中，且其左端中心固定插装有轴向设置的第一喷枪；第一喷枪的出气端朝向第一喷吹直筒的敞口端，第一喷枪的进气端通过设置在第一滑块内部的第一通道与第一刚性管路的左端连通，第一刚性管路的右端通过软管A与第一气源连接；第二气缸和第一支撑柱均竖直的设置第一喷吹直筒下方的左部和右部，第二气缸的底座和第一支撑柱的下端均固定连接在第一支撑座的上端，第二气缸的活塞杆端和第一支撑柱的上端分别与第一喷吹直筒下端的左部和右部铰接；第二煤矸识别机构设置在机架的右侧，第二煤矸识别机构包括第二皮带输送机、第二摄像头A、第二摄像头B、第二微波加热装置和第二温度传感器；第二皮带输送机左右方向的延伸，其左端和右端分别为出料端和进料端，其上方架设有左右方向延伸的第二支架；所述第二摄像头A和第二摄像头B分别设置在第二皮带输送机左部和右部的上方，且分别安装在第二支架的左右两端；所述第二微波加热装置和第二温度传感器相间隔的设置在第二皮带输送机中部的上方，且第二微波加热装置安装在第二支架中部靠左的位置，第二温度传感器安装在第二支架中部靠右的位置； 所述第二单层布料机安装在第二皮带输送机左端的上方，且第二单层布料机的进料口通过左高右低倾斜设置的第二溜料板与上振动筛的右端连接，第二单层布料机的出料口连通到第二皮带输送机的表面；所述第二溜料板的下部沿其宽度方向开设有多个第二落料凹槽，第二落料凹槽为上端开口小下端开口大的结构，且由上端开口到下端开口平滑过渡；所述第二单层布料机包括第二机壳、第二导料辊和第二传送带和多个第二挡板；所述第二机壳的左端上部开设有进料口，右端下部开设有出料口，所述第二传送带横向的设置在第二机壳内腔的底部，并由设置在第二机壳外部的第三电机驱动，所述第二导料辊可转动的设置在第二机壳的进料口处，且位于第二传送带的上部，并由设置在第二机壳外部的第四电机驱动；第二导料辊的表面沿其轴向开设有多排第二弧形凹槽组，每排第二弧形凹槽组均由周向均匀开设的第二弧形凹槽组成；多个第二挡板设置在第二导料辊的右侧，其沿第二传送带宽度方向均匀分布，且上端均与第二机壳的顶板固定连接，下端均与第二传送带的承载段间隙配合；多个所述第二分选执行机构设置在第二皮带输送机左端的下方，并沿第一皮带输送机宽度方向依次布置，其包括第二喷吹直筒、第三气缸、第四气缸、第二支撑柱和第二支撑座；所述第二喷吹直筒左端为敞口结构，右端封装有第二端板；所述第二端板的上部和下部分别开设有第二通孔A和第二通孔B；所述第三气缸的内部设置有第三活塞杆，第三气缸与第二喷吹直筒的长度方向一致，且其缸筒的上端固定连接有第二导向套，第二导向套中滑动的连接有与第三活塞杆相平行设置的第二刚性管路；第三气缸缸筒的左端固定连接在第二端板的右端下部，且第二刚性管路的左端和第三活塞杆的端部分别由第二通孔A和第二通孔B滑动的穿入第二喷吹直筒中并与第二滑块的右端固定连接；第二滑块径向限位且轴向可滑动的设置在第二喷吹直筒的内腔中，且其左端中心固定插装有轴向设置的第二喷枪；第二喷枪的出气端朝向第二喷吹直筒的敞口端，第二喷枪的进气端通过设置在第二滑块内部的第二通道与第二刚性管路的左端连通，第二刚性管路的右端通过软管B与第二气源连接；第四气缸和第二支撑柱均竖直的设置第二喷吹直筒下方的左部和右部，第四气缸的底座和第二支撑柱的下端均固定连接在第二支撑座的上端，第四气缸的活塞杆端和第二支撑柱的上端分别与第二喷吹直筒下端的左部和右部铰接；所述工业计算机与PLC控制器电性连接，还通过数据采集卡分别与第一摄像头A、第一摄像头B、第一温度传感器、第二摄像头A、第二摄像头B和第二温度传感器电性连接，所述PLC控制器分别与第一微波加热装置、第一电磁换向阀A、第一电磁换向阀B、第一电磁阀C、第二微波加热装置、第二电磁换向阀A、第二电磁换向阀B和第二电磁阀C电性连接；第一电磁换向阀A与第一气缸气路连接，用于通过换向动作来控制第一气缸中活塞杆的伸缩；第一电磁换向阀B与第二气缸气路连接，用于通过换向动作来控制第二气缸中活塞杆的伸缩；第一电磁阀C串接在软管A上，用于控制第一喷枪与第一气源之间气路通断的控制；第二电磁换向阀A与第三气缸气路连接，用于通过换向动作来控制第三气缸中活塞杆的伸缩；第二电磁换向阀B与第四气缸气路连接，用于通过换向动作来控制第四气缸中活塞杆的伸缩；第二电磁阀C串接在软管B上，用于控制第二喷枪与第二气源之间气路通断的控制；