基于石墨与黏土矿物的煤矸X射线识别机理

灰度值是光电智能煤矸分离中的一个重要识别特征。实际分选中,井下复杂的环境严重影响基于可见光分选的煤矸石灰度特征,如煤矸石表面附着的水分和空气中的煤灰等,而使用不可见光分选会产生厚度效应,原因是煤和矸石中各矿物组分的密度和厚度均不相同,较厚的煤和较薄的矸石产生的灰度特征相同无法分离。基于此,研究不同矿物的厚度与灰度值的关系。首先基于煤和矸石的矿物组分分析,制作石墨、石英、高岭土和蒙脱石4种单一矿物和利用单一矿物相互叠加的混合矿物样品;其次提出像素体积电子数(N_(e-p))的概念,得到N_(e-p)和厚度关系,建立单一矿物和混合矿物的灰度函数关系,验证后得到输出灰度值和实测灰度值之间的Pearson相关性达98%以上;最后将混合矿物模型推导至单一模型,结果表明在某一单一矿物中加入另一种矿物会改变其原有的X射线吸收系数,这与加入矿物的量无关,各矿在7~21 mm厚度可被区分,揭示了X射线识别煤和矸石的机理。