الفحم والشوائب هما مادتان مختلفتان يتم إنتاجهما أثناء تعدين الفحم ومعالجته. الفحم هو وقود أحفوري يتكون بشكل رئيسي من عناصر مثل الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكبريت والفوسفور، وله كثافة طاقة عالية وقيمة حرارية للاحتراق. عادة ما يكون الفحم أسود اللون، وله قوام مضغوط نسبيًا ويحتوي على عدد أقل من الشوائب. في المقابل، الشوائب عبارة عن نفايات صلبة يتم إنتاجها أثناء تعدين الفحم واختياره، والتي تحتوي على محتوى أقل من الكربون ومحتوى أعلى من الرماد. عادة ما يكون لونه رمادي أو رمادي غامق ويحتوي على المزيد من الشوائب. كثافة الشوائب أقل من كثافة الفحم، لذلك تزن أكبر في نفس الحجم. بالإضافة إلى ذلك، فإن صلابة الشوائب أعلى أيضًا من صلابة الفحم، وليس من السهل كسرها يدويًا.

ومن ناحية أخرى، كان يُنظر إلى الجانج في كثير من الأحيان على أنه التخلص من النفايات في الماضي بسبب انخفاض قيمته من الطاقة وارتفاع احتمالية التلوث البيئي. ومع ذلك، مع تحسين الاستخدام الشامل للموارد والوعي بحماية البيئة، تم تطوير تكنولوجيا الاستخدام الشامل للشوائب، وزاد تطبيقها تدريجياً في إنتاج مواد البناء، وملء الجواف، واستصلاح الأراضي، وإنتاج المنتجات الكيميائية.

إذا أخذنا مجال مواد البناء كمثال، فإن لشوائب الفحم التطبيقات الرئيسية التالية:

إنتاج الأسمنت: يمكن استخدام شوائب الفحم كمادة خام لإنتاج أسمنت السيليكات العادي والأسمنت الخاص والأسمنت الخالي من الكلنكر، ويمكن أن يحل محل الطين جزئيًا أو كليًا لتحضير المواد الخام للأسمنت.

إنتاج الطوب الملبد: الطوب الملبد بشوائب الفحم ذو نوعية جيدة ولون موحد، وهو مادة بناء شائعة الاستخدام.

إنتاج الركام خفيف الوزن: الركام خفيف الوزن هو ركام مسامي يستخدم لتقليل الكثافة النسبية للخرسانة. ويمكن استخدام شوائب الفحم لإنتاج مثل هذه المواد.

إنتاج الأسبستوس شوائب الفحم: الأسبستوس شوائب الفحم المصنوع من شوائب الفحم والجير كمواد خام وذاب في درجة حرارة عالية هو مادة بناء.

إنتاج الكتل: يمكن أيضًا استخدام شوائب الفحم لإنتاج مواد البناء مثل الكتل.

إنتاج مواد بناء أخرى: وفقاً للتركيب المعدني لشوائب الفحم، يمكن استخدامه كمادة خام سيليسية أو مادة خام ألمنيوم، ويستخدم في إنتاج العديد من مواد البناء الخزفية (البورسلين) الملبدة.

إنتاج المنتجات الكيميائية: يمكن استخدام الغانج لإنتاج المنتجات الكيميائية مثل كلوريد الألومنيوم البلوري، وزجاج الماء، وكبريتات الأمونيوم.

الردم والاستصلاح: يمكن استخدام الشوائب لملء مناطق هبوط تعدين الفحم والمناجم المفتوحة لاستصلاح الأراضي.

بالإضافة إلى ذلك، يحتوي جانجو على التطبيقات الملائمة التالية:

تحويل الشوائب إلى سماد عضوي: من خلال معالجة محددة للتكنولوجيا الحيوية، يمكن تحويل الشوائب إلى سماد عضوي بيولوجي لتحسين إنتاجية النظم البيئية للتربة. ولا تحقق هذه التكنولوجيا الاستفادة من موارد الشوائب فحسب، بل تساعد أيضًا في تحسين جودة التربة وتعزيز التنمية الزراعية المستدامة.

الاستخدام عالي القيمة للشوائب: بعد الطحن والطحن والتصنيف وغيرها من المعالجات العملية، يمكن استخدام الشوائب لإنتاج منتجات ذات قيمة مضافة عالية مثل المحفزات والأصباغ والمواد المالئة. يتم استخدام هذه المنتجات على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل البلاستيك والمطاط والطلاءات، مما يحقق الاستفادة من الموارد وإعادة تدوير الشوائب.

تكنولوجيا الحشو والحشو لعزل الأثقال الغائرة: هذه هي التكنولوجيا التي تقوم بحقن الشوائب كمواد تعبئة في منطقة فصل الأثقال من خلال الحفر الأرضي، مما يمنع ويبطئ هبوط الأرض بشكل فعال. تحل هذه التكنولوجيا بشكل أساسي مشكلة معالجة الشوائب في مناجم الفحم، وتوفر تكاليف المعالجة، وتوفر حلاً جديدًا للتخلص من الشوائب.

من أجل تحسين كفاءة الربح الشاملة للفحم والشوائب، فإن فصل الفحم والشوائب له أهمية خاصة كخطوة مهمة في عملية معالجة الفحم.

فيما يلي بعض الطرق الحالية لفصل الفحم والشوائب:

1. نظام فصل الشوائب بالغربلة الاهتزازية: من خلال إنشاء نظام فصل الشوائب بالغربلة الاهتزازية على الحزام المركزي تحت الأرض، يتم تحقيق الفصل الفعال للفحم والشوائب. يمكن لهذا النظام تحقيق التحميل المباشر ورفع الشوائب، وتقليل رفع العمود الرئيسي وغسل الشوائب في محطة غسيل الفحم، وتقليل محتوى الرماد للفحم المغسول، وتحسين معدل استرداد الفحم الخام.

يعتمد مبدأ عمل هذا النظام على ميكانيكا الاهتزاز ومبادئ الفحص. في هذه العملية، يتم تشغيل الشاشة الاهتزازية بواسطة محرك لجعل جسم الشاشة يهتز بتردد عالي، وتقفز المادة على سطح الشاشة. بسبب الخصائص الفيزيائية المختلفة للفحم والشوائب، فإن حالات حركتهم على سطح الشاشة الاهتزازية تختلف أيضًا، مما يؤدي إلى الفصل الفعال بين الاثنين.

على وجه التحديد، عندما يهتز سطح الشاشة للشاشة الاهتزازية، سيتم طرح جزيئات كبيرة من المواد فوق سطح الشاشة بسبب القصور الذاتي، في حين ستسقط جزيئات صغيرة من المواد من خلال الشاشة. وبهذه الطريقة، يتم فصل المواد ذات أحجام الجسيمات المختلفة. عادة ما يأخذ تصميم الغربال الاهتزازي في الاعتبار الاختلافات في خصائص الفحم والشوائب، بما في ذلك كثافتهما ورطوبتهما وشكلهما، لضمان الفرز الفعال.

يتكون نظام فرز الشوائب بالغربلة الاهتزازية بشكل أساسي من صندوق الغربلة، الغربال، الهزاز، زنبرك تخميد الاهتزاز والمكونات الأخرى. توجد طبقات متعددة من الشاشة داخل صندوق الشاشة، وكل طبقة من الشاشة تتوافق مع متطلبات حجم الجسيمات المختلفة. يقوم الهزاز بتوليد قوة اهتزاز، مما يتسبب في اهتزاز صندوق الغربلة والغربلة بتردد عالي، وبالتالي تحقيق فصل المواد. يتم استخدام زنبرك تخميد الاهتزاز لامتصاص الاهتزاز الناتج عن غربال الاهتزاز أثناء التشغيل وتقليل انتقال الاهتزاز إلى الأرض أو المعدات الأخرى.

تتضمن عملية التشغيل عادةً ثلاث خطوات: التغذية والفحص والتفريغ. أولاً، يتم تغذية خليط الفحم الخام والشوائب إلى منفذ التغذية الخاص بالغربلة الاهتزازية. بعد ذلك، تبدأ الغربال الاهتزازي في العمل ويتم غربلة المواد على سطح الغربال الاهتزازي. أخيرًا، يتم تفريغ الفحم والشوائب التي تم غربلتها من كلا جانبي الغربلة على التوالي لإكمال عملية الفرز.

في التطبيقات العملية، الشاشة الاهتزازية نظام فرز الشوائب يمكن تحسينها وتحسينها وفقًا للظروف المحددة لمناجم الفحم المختلفة لتحسين كفاءة الفرز وتقليل استهلاك الطاقة. على سبيل المثال، يمكن تعديل تردد وسعة الغربال الاهتزازي للتكيف مع خصائص المواد المختلفة، أو يمكن تحسين دقة الغربلة من خلال تحسين تصميم الغربال. وبالإضافة إلى ذلك، فإن إدخال أنظمة التحكم الذكية يمكن أن يزيد من تحسين أتمتة النظام واستقراره.

2. نظام فرز الشوائب استنادًا إلى الأشعة السينية والرؤية الآلية: استخدم تقنية الأشعة السينية والرؤية الآلية لتحديد الفحم والشوائب، وحساب قيمة سمك الفحم والشوائب من خلال خوارزمية معالجة الصور، ودمج سمك الفحم والشوائب التي تم تحديدها بواسطة الصور المرئية مع صور التوهين بالأشعة السينية للحصول على معلومات قرار التعرف.

يتضمن تطبيق تقنية الأشعة السينية والرؤية الآلية في فرز شوائب الفحم بشكل أساسي الخطوات التالية:

استخدام نظام التصوير: استخدم نظام التصوير بالأشعة السينية لمسح الفحم وشوائب الفحم للحصول على معلومات البنية الداخلية وتكوين المادة. وعادة ما تتجلى هذه المعلومات عندما تمتص المواد المختلفة الأشعة السينية بدرجات مختلفة، وبالتالي تشكل التباين في التصوير.

التعرف على الصور وتحليلها: من خلال تقنية الرؤية الآلية، تتم معالجة الصور التي يتم الحصول عليها بواسطة نظام التصوير بالأشعة السينية وتحليلها. تُستخدم خوارزميات التعلم العميق لتدريب النماذج على التعرف تلقائيًا على خصائص الفحم وشوائب الفحم، مثل اللون والكثافة والشكل والملمس وما إلى ذلك.

الفرز الآلي: بعد تحديد الفحم وشوائب الفحم، سيقوم نظام التحكم بتوجيه المشغل، مثل الرياح ذات الضغط العالي أو الذراع الآلية، لفصل الشوائب عن الفحم. يمكن لهذه العملية تحقيق فرز عالي الكفاءة وعالي الدقة، وتقليل تكاليف العمالة، وتحسين جودة الفرز.

النظام الذكي: لا تعتمد أنظمة فرز الشوائب الحديثة على معدات الأجهزة فحسب، بل تدمج أيضًا تحليل البيانات وخوارزميات الذكاء الاصطناعي، بحيث يتمتع النظام بقدرات التعلم الذاتي، ويمكنه ضبط استراتيجية الفرز وفقًا لخصائص جودة الفحم المختلفة والظروف البيئية. تحقيق عملية غير مراقبة.

ويمثل الجمع بين هذه التقنيات المستوى المتقدم في مجال فرز الفحم، مما يساعد على تحسين عملية استخلاص الموارد والحد من التلوث البيئي.

3. نظام الفرز الكهروضوئي: تقنية الفرز الكهروضوئي للشوائب هي طريقة حديثة لفرز الفحم والشوائب باستخدام أجهزة الاستشعار الكهروضوئية وتكنولوجيا معالجة الصور. يمكن لهذه التكنولوجيا أن تحقق تحديدًا سريعًا ودقيقًا للفحم والشوائب، وبالتالي تحسين جودة الفحم ومعدل الاستخدام الشامل للموارد. تشتمل أنظمة الفرز الكهروضوئية عادةً على مكونات مثل مصادر الضوء وأجهزة الكشف ووحدات معالجة الصور وأنظمة التحكم. ومن خلال مسح المواد الموجودة على الحزام الناقل، يمكن للنظام اكتشاف الاختلافات في الخصائص الطيفية للمواد المختلفة وتصنيفها وفقًا لذلك.

تظهر أحدث الأبحاث والتطبيقات أن تكنولوجيا فرز الشوائب الكهروضوئية تتطور نحو الذكاء والكفاءة العالية. على سبيل المثال، اقترحت إحدى الدراسات نظامًا ذكيًا لفرز الشوائب يعتمد على التعلم المعزز العميق، والذي يمكنه تحقيق أكثر من 95% من دقة تحديد الشوائب وأكثر من 90% من كفاءة الفرز. بالإضافة إلى ذلك، هناك دراسات حول التقنيات الشائعة الرئيسية لروبوتات الفرز الذكية متعددة الأذرع، والتي حققت استيعابًا مستقرًا للشوائب الديناميكية المنقولة بسرعة عالية بواسطة المعالج، مما أدى إلى تحسين كفاءة الفرز وقدرة العمل التعاوني للنظام.

ميزة تكنولوجيا الفرز الضوئية الإلكترونية تكمن المشكلة في أنها يمكن أن تحقق الفرز بدون تلامس، وتقلل من الأضرار التي تلحق بالمواد، وتقلل من تلوث الغبار والضوضاء. بالإضافة إلى ذلك، نظام الفرز الذكي يمكن التعلم الذاتي وتحسين استراتيجية الفرز لتحسين دقة وكفاءة الفرز. ويساعد تطبيق هذه التقنيات على تحقيق الاستخدام الفعال لموارد الفحم وحماية البيئة، وهو ما يتماشى مع اتجاه تطوير بناء المناجم الخضراء.

بالإضافة إلى ذلك، فإن تطبيق تكنولوجيا الفرز الإلكتروني الضوئي يمكن أن يقلل أيضًا من معدل فشل المعدات، ويقلل تكاليف الإدارة، ويحسن تدفق العملية، ويحسن معدل استرداد الفحم النظيف، وهو ما ينعكس بشكل مباشر في تحسين كفاءة الإنتاج. إن الجمع بين الإضاءة الذكية ومنصة إدارة مواقع الموظفين يعزز بشكل أكبر مستوى الذكاء في محطات إعداد الفحم ويحسن معايير الإنتاج الآمن.

ال آلة فرز ذكية بالذكاء الاصطناعي التي أطلقها شركة انهوى مينغدي لتكنولوجيا الإلكترونيات الضوئية المحدودة. يستخدم تقنية التعلم العميق والرؤية الآلية لتحديد شوائب الفحم وفرزها تلقائيًا. يمكن لهذه التكنولوجيا تحسين كفاءة الفرز بشكل كبير، وتقليل تكاليف العمالة، وتقليل التلوث البيئي.