在煤炭行业持续追求高效、绿色与可持续发展的今天，如何精准高效地实现煤炭与煤矸石的分离，以及煤矸石的综合利用，已成为矿业企业转型升级的关键课题。随着科技的飞速进步，X射线成像技术以其独特的优势，在煤炭干选与煤矸石利用领域展现出了前所未有的潜力。本文以山西某矿区提供的代表性原矿样为例，约翰芬雷好朋友科技的研发团队深入探讨了这一技术的前沿应用与显著价值。

 

一、原煤种类与特性深度剖析

山西矿区寄送代表性原煤矿样2860kg，来样可以分为精煤矿石和煤矸石矿石、高岭土矿石、砂岩矿石四部分：

1、精煤矿石

黑色，主要由煤和灰分（泥质）组成，质轻易碎，表面有较亮的反光。该精煤发热量高。

2、煤矸石矿石

黑色，主要由泥质和炭质组成，局部夹有微层精煤，形成煤线，不同的煤矸石中，炭质和煤线含量不同，含量多的，则质较轻，发热量较高，含量少的，则质较重，发热量低。

3、高岭土矿石

黑色、棕灰色。该废石主要由粘土矿物组成，含有少量炭质。

4、砂岩矿石

白色，该废石由石英、长石、方解石、白云石组成。

所到煤矿样品顶板为灰、深灰色薄层状灰岩及厚层状泥质粉砂岩及细砂岩，底板为深灰色薄——中厚层状粉砂岩、炭质粘土岩及页岩，另外来样中还见有很少量的黄铁矿砂岩碎块，这些为主要矸石成分。

对原矿进行分析，验证高岭土、精煤、砂岩回收利用可行性。

二、矿石粒度组成分析

原矿样经筛分后，得到-300+60mm、-60+10mm、-10mm三种粒级产品，对三种粒级产品进行称重确定其粒级组成。本次矿样中+60mm粒级占比达到60.42%，-60+10mm样品产率24.48%，-10mm产率15.10%。

矿石筛分数据统计表

 

三、原矿分析与价值评估

根据原矿分析数据可以得出以下结论：

由原矿分析数据可知：

1.-60+10mm原矿综合高位发热量1012kcal/kg、低位发热量885kcal/kg。ρ＜1.6精煤综合高位发热量6285kcal/kg、低位发热量6123kcal/kg，1.6＜ρ＜1.8夹矸煤综合高位发热量4048kcal/kg、低位发热量3892kcal/kg，ρ＞1.8矸石综合高位发热量1255kcal/kg、低位发热量1100kcal/kg。

2.可将ρ＜1.6精煤、1.6＜ρ＜1.8夹矸煤作为精矿，ρ＞1.8矸石作为尾矿，此时理论精矿高位发热量为4908kcal/kg、低位发热量为 4750kcal/kg，可通过天元智能X射线选矿机进行分选，在原矿中产率为6.03%。

3.不同密度矿石发热量差异明显，且矿石密度与发热量成负相关关系，该矿样在理论情况下精矿发热量可以达到3500kcal/kg以上，为后续成像及效果优化提供有利前提。

4.-60+10mm原矿中高岭土占比10.84%，高岭土烧白度83.4。

5.-60+10mm原矿中砂岩占比29.10%，纯净度较高，含炭率低，白度较高与其余几类矿石差异性较大。

6.矸石中存在煤炭资源，高岭土资源和砂岩资源。高岭土用途广泛，砂岩符合国标GB/T14684和GB/T6566，可做建筑用砂、装饰材料使用，余下黑矸可用于矿井采空区充填或其它用途。具备矸石综合利用的价值。

 

四、成像分析

1.射线分析

约翰芬雷好朋友选煤机使用X射线成像技术对-60+10mm各原矿分析矿样进行分析，其中ρ＜1.6、1.6<ρ<1.8两类成像较其余样品差异明显，有良好的区分度。所得射线图像效果如下：

根据图中分布，结合各类样品射线下的成像区分度，可知：

ρ＜1.6精煤与ρ＞1.8矸石、高岭土、砂岩区分度大，可选性较好。

1.6＜ρ＜1.8夹矸煤、ρ＞1.8矸石以及高岭土、砂岩存在部分重合现象，这部分矿石可选。

砂岩及高岭土两类样品在射线条件下无法被分离。

2.光学成像分析

约翰芬雷好朋友选煤机使用光学成像方法对原矿-60+10mm各样品进行成像，探索光学成像下的可选性。

本次图像效果如下：

 

在光学相机条件下，砂岩相较于其余四类黑色样品特征突出，表面呈现白色，有很好的区分度。部分高岭土表面光滑，整体呈现黑色，与其余三类黑色样品差异性较小。精煤ρ＜1.6、夹矸1.6＜ρ＜1.8及黑矸ρ>1.8三类样品特征相似，均呈现黑色，表面纹理粗糙。

 

根据本次光学成像及分析，可知：

精煤ρ＜1.6、夹矸1.6＜ρ＜1.8、黑矸ρ>1.8无法在光学条件下分离。

高岭土部分表面光滑，与其余三类黑色样品存在差异。但整体可选性一般，此类矿石可选出50%。

砂岩区分度明显，可很好的选别。

3.可选性分析

通过对本次的矿石性质研究、粒度组成分析、原矿分析、成像分析可得出以下结论：

1、本次矿石中砂岩在智能光电选矿中矿废差异性较大，可选性较好。

2、本次矿石中ρ＜1.8精煤及夹矸煤在智能光电选矿中矿废差异性较大，可选性较好。

3、本次矿石中高岭土在智能光电选矿中矿废差异性一般，烧白度（1200摄氏度）为83.4。

4、结合各项资料及分析结果，该矿区原煤可回收砂岩、ρ＜1.8精煤及夹矸煤矿石以及高岭土。

五、综合评估与未来展望

综合矿石性质研究、粒度分析、原矿评估及成像技术应用的成果，我们得出以下结论：该矿区中的砂岩、ρ＜1.8精煤及夹矸煤均具备良好的可选性，通过智能光电选矿技术可实现高效回收。同时，高岭土资源也展现出了广阔的应用前景。

X射线及光学成像技术在煤炭干选与煤矸石综合利用中展现出了显著优势。通过该技术，我们可以显著提升煤炭与煤矸石的分离效率与纯度，同时实现对煤矸石资源的最大化利用。这不仅有助于降低煤矿企业的生产成本，提高经济效益，还有助于推动矿业的绿色、可持续发展。展望未来，随着射线识别技术的不断成熟与普及，我们有理由相信，煤炭干选与煤矸石综合利用将迎来更加广阔的发展前景。