TDS智能干选系统的技术分析与应用研究

1 TDS智能干选系统工作原理分析
与传统的利用密度分选煤矸的原理不同，TDS 智能干选机是基于朗伯比尔定律，根据性质不同的物质对光的吸收系数不同，利用煤和矸石对X射线的吸收、反射、散射程度的不同，把煤块和矸石作为一个个独立的个体进行智能分选的，分选精度高；通过合理的设置分选值X，可以调整分选密度，能很好的适应不同含矸量的原煤。

TDS智能干选技术是建立在伪双能X射线透射系统的基础上的。

根据射线源能量的大小不同，X射线透射系统可以分为单能和双能两种，前者是从宏观角度识别物体的不同形状进行分辨的，后者可以从微观的角度分辨物体，双能可以准确的排列出物质的原子序数及其他相关信息。

根据射线源的不同，双能系统又可以分为真双能系统和伪双能系统，前者采用的X射线源能够形成两种分别被探测器检测到的大小不同的能量。

而伪双能系统则是采用单一射线源和两组探测器来获得双能量值，与真双能系统不同，这两个能量值的大小基本相同。

如公式I=I
e-μhp，其中：I0为入射前的X射线强度；I为穿透原煤后的X射线强度；μ为质量吸收系数；h为被测物体厚度；ρ为被测物体密度；e为自然常数，值约为2.71828。

根据朗伯比尔定律公式：A=log（1/T）=Kbc，式中：A为吸光度；T为透光度；K为摩尔吸光系数；c为吸光物质的浓度，mol/L；b为
吸收层厚度，cm。

摩尔吸光系数K的计算方法为：将TDS智能干选系统内探测器检测到的X射线在未透射物体之前的高能X射线强度I
0高
与低能X射线强度I
0低
，
以及X射线在透射物体后的高能X射线强度I
高
与
低能X射线强度I
低
，分别代入朗伯比尔定律公式：
将以经测得的I
0高
、I
0低
、I
高
、I
低
带入上式可以得到
TDS智能干选技术的关键是设置合理的X值，通过计算得到不同每种吸收X射线的K值，当K ＞X时，判定被测物体为矸石；当K＜X时，判定被测物体为煤，根据选煤要求的不同，适当调整X值，可以得到不同含矸量的煤。

2 TDS智能干选系统结构
TDS智能干选系统主要装置有：给料装置、布料装置、识别装置、X射线线阵探测、智能阵列式空气喷嘴、供风系统、精煤收集溜槽、矸石
TDS智能干选系统的技术分析与应
用研究
□ 张晓东 太原煤气化（集团）有限责任公司生产技术部 山西太原 030032
我国传统的煤矸分选采用的是重介质浅槽分选机和动筛跳汰机。

传统的分选系统无法准确分辨粒径相同的煤和矸石，容易对煤矸分选效率产生不利影响。

TDS智能干选机
利用煤矸石中不同成分的原子对X射线吸收、反射、散射能力不同，从个体级别上对原
煤进行分选，适用于25~300 mm粒径范围内的原煤分选，矸石带煤率＜3%，煤中带矸率
＜3%，分选精度高，且工艺简单、智能，需要的操作人员少，可以有效的提高煤炭的利
用率，改善出煤品质，同时减少生产成本。

TDS智能干选系统因其选煤的优越性，逐渐
取代传统的重介质浅槽分选法和动筛跳汰法，逐渐成为煤矸分选应用的热点。

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收集溜槽、电控系统、除尘系统等。

它的关键设施是识别装置，位于布料装置上，块状原煤通过给料装置和布料装置后被一个个分离，通过胶带运输机后逐个被识别装置识别，识别信号反馈给电控系统，电控系统根据识别装置的识别信号控制智能阵列式空气喷嘴，根据预先设置好的程序对识别信号进行逻辑判断，当识别出矸石信号时，喷嘴将储气罐中的高压气体喷出，矸石受风力作用进入矸石溜槽，实现煤、矸的分离，选煤精细化程度较高。

TDS智能干选机的关键装置是识别装置，它位于带式布料器位置，上方是产生X射线X射线源，带式布料器下方的是X射线探测器，上方的X射线源发射的X射线穿透带式布料器上的块状煤矸石，被下方的X射线探测器接收，探测器接收到射线信号后，通过信号转换装置将X射线信号转换为电信号并传递给电控系统，X射线信号越强转换的电信号越强，在电控系统中预先设置合适的电信号判断水平，当探测器传递的电信号高于预设水平时，则判断为被探测的物料是矸石，电控系统控制喷嘴动作喷出高压气流，矸石通过矸石溜槽进入矸石料斗；当探测器传递的电信号低于预设水平时，则判断为被探测的物料是需要的煤块，喷嘴不动作，煤块通过精煤溜槽进入煤产品料斗。

被选出的矸石作为废料由汽车运出分选厂，被选出的精煤和前期预选出的粒径较小的物料块混合后，进行下一步洗选。

3 TDS智能干选系统优缺点分析
与传统的利用密度原理进行群体性选煤作业不同，TDS智能干选系统选煤方法利用不同物质对X 射线的吸收、反射等能力不同，从个体的角度出发，利用数据分析和自动化系统，对原煤进行分选，分选精细化程度高，与传统的分选方法比，TDS智能干选系统具有以下优点。

（1）经济环保。

TDS 智能分选机分选煤矸为干式，选煤过程中不用配置悬浮液，不使用水，不需配备泥水压滤机和重介质回收系统，系统简单，配套设施少，极大的节省了机械设施成本和材料设施成本，同时无需外运渣土、无需配备污水排放系统，
有利于精细化资源开采，有利于保护厂区环境。

（2）精度高。

TDS 智能干选机根据煤块与矸石
的原子组成不同，通过预先设定的逻辑关系式的判
定，可以准确高效的分离煤、矸石，把传统的煤矸
石分选从“群选”改变为“个选”，极大的提高了
选煤的精度，实践表明，TDS 智能干选系统分选出
的煤产品中带矸率<3%，矸石中带煤率<3%，分选
成果优于传统的利用密度原理分选的方法。

（3）降低人工作业强度。

TDS 智能干选机智能
化程度高，需要的操作人员少，数控系统根据预先
设置的程式自动分选煤矸石，人工主要集中在系统
的输入端和输出端，进行上料作业和煤矸分离后的
运输工作，系统内作业人员的作业强度较小。

（4）TDS 智能分选机可根据煤中的矸石含量大
小灵活调整“打矸”还是“打煤”，矸石含量小时
“打矸”；矸石含量大时“打煤”。

正选、反选灵活
切换，减少设备磨损，提高分选精度。

但是，由于TDS 智能干选机利用的是X射线
对煤矸石进行分选，与传统的利用浮力原理相比，
TDS 智能干选机存在一定的放射性，《工业辐射防
护》中规定，放射性工作场所指工作位置的X射
线当量剂量率高于2.5μSv/h的工作场所。

TDS 智
能干选机使用时必须使用铅壳对设备进行全面防护，
并建立干选机辐射率探测巡检制度，做好分选机的
维修工作。

4 结语
（1）TDS 智能干选机利用物料对X射线吸收
散射能力的不同进行煤矸石分选，完全区别于传统
的利用密度原理进行煤矸石分选，把煤矸石分选工
作从群选推进为个选，从根本上改变了煤矸石分选
作业方法。

（2）TDS 智能干选机系统简单，自动化程度
高，无需配置悬浮液和水资源，在减轻作业人员劳
动强度的同时，降低了材料成本和机械设备运维成
本，对生态环境污染少，综合效益较高。

（3）TDS 智能干选机使用X射线对煤矸石进
行分选，存在一定的放射性危险，分选机使用过程
中，对辐射屏蔽措施要求较高，需要建立工作场所
辐射当量剂量率探测巡检制度。

〔张晓东（1973—），男，从事选煤技术工作〕
2020.5 矿业装备 / 173。