一种油页岩分选方法及装置与流程

1.本发明涉及矿物加工技术领域，尤其是涉及一种油页岩分选方法及装置。


背景技术：

2.油页岩是一种含有可燃有机物的沉积岩，它在500摄氏度左右低温干馏可以获得页岩油、干馏气及页岩半焦。油页岩制作页岩油的方法是500摄氏度低温干馏，但如果油页岩中的无机矿物质含量高，在升温时会消耗大量的能量，从而增加能耗，降低效率，而且大量无机矿物质的存在不利有油母质的转化，因此进行干馏需要的油页岩的含油率要在5%以上并且越高越好。现有的油页岩分选的方法有重介质分选法和浮选分选法。重介质分选法是通过重介质旋流器对油页岩进行分选，采用重介质分选法的成本较高且分选效果不好。浮选分选法的步骤是先将油页岩用万能粉碎机粉碎并过筛，接着油页岩与水混合形成矿浆；调整矿浆的ph值，开动浮选机，以一定速率向矿浆中通入空气，并收集上面的泡沫产品；停止浮选后，泡沫产品（精矿）和尾矿经过滤脱水干燥后得到油页岩精矿和尾矿；采用浮选分选法的效率主要依靠捕收剂，由于油页岩以硅铝酸盐黏土矿为主，可选性差，回收率偏低，浮选效果不明显，且浮选效果受粒度分布影响较大，不易控制，成本较高。
3.传统的油页岩分选方法识别精度低，很难真正对油页岩进行有效分选。因此，如何从油页岩中挑选含油率高的岩石成为了从业者的挑战。


技术实现要素：

4.本发明的第一个目的是识别精度高、分选高效且成本低的油页岩分选方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种油页岩分选方法，包括以下步骤：对每个待测油页岩物料通过核磁共振检测，测量对应的油页岩物料的弛豫时间和核磁共振信号强度；根据油页岩物料的弛豫时间和核磁共振信号强度判断对应的油页岩物料中的含氢量是否小于第一预设值，将含氢量大于或等于第一预设值的待测油页岩物料标记为精矿，将含氢量小于第一预设值的待测油页岩物料标记为尾矿。
6.进一步地，步骤：根据油页岩物料的弛豫时间和核磁共振信号强度判断对应的油页岩物料中的含氢量是否小于第一预设值，包括：以油页岩物料的核磁共振信号强度为纵坐标，以油页岩物料的弛豫时间为横坐标，绘制弛豫时间谱图；计算所述弛豫时间谱图中设定峰的峰面积；所述设定峰为预设弛豫时间常数t处对应的峰；通过所述峰面积，判断每个油页岩物料中的含氢量是否小于第一预设值。
7.进一步地，步骤：通过所述峰面积，判断每个油页岩物料中的含氢量是否小于第一预设值，包括：
测量第二预设值，所述第二预设值为油页岩物料中的含氢量在第一预设值时，对应油页岩物料的所述设定峰的峰面积；将每一个待测油页岩物料的所述峰面积与第二预设值比较，将所述峰面积大于或等于第二预设值的油页岩物料标记为精矿，将所述峰面积小于第二预设值的油页岩物料标记为尾矿。
8.进一步地，所述弛豫时间为所述待测油页岩物料的横向弛豫时间。
9.进一步地，所述预设弛豫时间常数t为所述弛豫时间谱图在10ms处的横向弛豫时间常数t2。
10.进一步地，步骤：对每个待测油页岩物料通过核磁共振检测，包括：将每个油页岩物料依次输送至核磁共振线圈内，所述核磁共振线圈用于使通过其内部的油页岩物料进行核磁共振。
11.进一步地，在步骤识别对应的油页岩物料为精矿或尾矿后，还包括步骤：将精矿和尾矿分离。
12.进一步地，步骤：将精矿和尾矿分离，包括：通过输送皮带分别将多个所述油页岩物料依次输送至分离设备处，分离设备将识别为精矿或尾矿的油页岩物料从输送皮带上清除。
13.本发明的第二个目的是提供一种识别精度高、分选高效且成本低的油页岩分选装置。
14.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种油页岩分选装置，包括核磁共振线圈、信号接收器和识别设备；所述核磁共振线圈用于使通过其内部的油页岩物料进行核磁共振；所述信号接收器用于检测对应的油页岩物料的弛豫时间信号和核磁共振强度信号，并将所述弛豫时间信号和所述核磁共振强度信号传递给所述识别设备；所述识别设备根据所述弛豫时间信号和所述核磁共振强度信号将对应的油页岩物料标记为精矿或尾矿。
15.进一步地，还包括输送皮带和分离设备；所述输送皮带从所述核磁共振线圈内部穿过，所述油页岩物料放置于所述输送皮带上，通过所述输送皮带输送至所述核磁共振线圈内；所述分离设备设置在所述输送皮带的末端，用于分离所述尾矿和所述精矿。
16.本发明的有益效果：本发明提供了一种油页岩分选方法及装置，该方法包括以下步骤：对每个待测油页岩物料通过核磁共振检测，测量对应的油页岩物料的弛豫时间和核磁共振信号强度；根据油页岩物料的弛豫时间和核磁共振信号强度判断对应的油页岩物料中的含氢量是否小于第一预设值，将含氢量大于或等于第一预设值的油页岩物料标记为精矿，将含氢量小于第一预设值的油页岩物料标记为尾矿。现有技术中的油页岩的分选方法都是基于物料的密度进行的。相比于现有的油页岩分选方法，本技术提供的方法利用油页岩物料中的含氢量来识别油页岩的品质，油页岩物料中的含氢量越高，则油页岩物料中的含油量也越高。本技术基于所要筛选的物料特性，通过油页岩物料中的含氢量，识别判断油页岩物料为精矿或尾矿，具有识别精度高、分选高效且成本低的优势。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1 为本发明实施例二提供的油页岩分选装置的结构示意图；图2为本发明实施例一提供的油页岩分选方法中油页岩样品的横向弛豫时间谱图。
19.图标：1-油页岩物料；2-核磁共振线圈；3-信号接收器；4-输送皮带；5-分离设备；51-气瓶；52-喷头；53-管道；54-控制阀。
具体实施方式
20.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“连接”和“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介相连；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.实施例一本实施例提供了一种油页岩分选方法，包括以下步骤：对每个待测油页岩物料通过核磁共振检测，测量对应的油页岩物料的弛豫时间和核磁共振信号强度；根据油页岩物料的弛豫时间和核磁共振信号强度判断对应的油页岩物料中的含氢量是否小于第一预设值，将含氢量大于或等于第一预设值的油页岩物料1标记为精矿，将含氢量小于第一预设值的油页岩物料1标记为尾矿。
24.油页岩中含有油的物质是干酪根，其主要成分是脂肪烃，而脂肪烃中含有大量的氢元素，因此，通过检测油页岩中的含氢量的高低能够识别油页岩中的含油量的高低。
25.现有技术中的油页岩的分选方法都是基于物料的密度进行的。相比于现有的油页岩分选方法，本技术提供的方法利用油页岩物料1中的含氢量来识别油页岩的品质，油页岩物料1中的含氢量越高，则油页岩物料1中的含油量也越高。本技术基于所要筛选的物料特性，通过比较油页岩物料1中的含氢量与第一预设值的大小，识别判断油页岩物料1为精矿
或尾矿，具有识别精度高、分选高效且成本低的优势。
26.进一步地，步骤：根据油页岩物料的弛豫时间和核磁共振信号强度判断对应的油页岩物料中的含氢量是否小于第一预设值，包括：以油页岩物料1的核磁共振信号强度为纵坐标，以油页岩物料1的弛豫时间为横坐标，绘制弛豫时间谱图；计算所述弛豫时间谱图中设定峰的峰面积；所述设定峰为预设弛豫时间常数t处对应的峰；通过所述峰面积，判断每个油页岩物料中的含氢量是否小于第一预设值。
27.步骤：对每个待测油页岩物料通过核磁共振检测，包括：将每个油页岩物料1依次送入核磁共振线圈2内，核磁共振线圈2能够使通过其内部的油页岩物料1进行核磁共振。
28.弛豫是指原子核在发生共振，且处在高能状态时，会在射频脉冲停止后迅速恢复到原来低能状态的现象，这个恢复的过程即称为“弛豫过程”。完成弛豫过程分两步进行，即纵向磁化强度矢量mz恢复到最初平衡状态的过程和横向磁化强度矢量mxy衰减到零的过程，这两步是同时开始但独立完成的。
29.mz由最小恢复到原来大小的过程称为纵向弛豫，它是自旋-晶格弛豫的反映，或称t1弛豫。它的快慢用时间常数t1来表示，即纵向磁化矢量从最小值恢复至平衡态的63%所经历的弛豫时间。不同组织的t1时间不同，产生的信号强度上就存在差别。
30.mxy由最大逐步消失的过程称为横向弛豫，它是自旋-自旋弛豫的反映，又称之为t2弛豫。t2为横向弛豫时间常数，它等于横向磁化矢量由最大值衰减至37%所经历的时间，是衡量组织横向磁化衰减快慢的一个尺度。
31.由于纵向弛豫过程所用的时间较短，检测纵向弛豫时间较为困难，因此，本实施例中，所述弛豫时间为待测油页岩物料的横向弛豫时间，在步骤：测量对应的油页岩物料的弛豫时间的过程中，测量对应的油页岩物料的横向弛豫时间。相应的，在测量对应的油页岩物料的横向弛豫时间之后，以油页岩物料1的核磁共振信号强度为纵坐标，以油页岩物料1的横向弛豫时间为横坐标，绘制横向弛豫时间谱图；所述设定峰为预设横向弛豫时间常数t2处对应的峰。
32.进一步地，步骤：通过所述峰面积，判断每个油页岩物料中的含氢量是否小于第一预设值，包括：测量第二预设值，所述第二预设值为油页岩物料1中的含氢量在第一预设值时，对应油页岩物料1的所述设定峰的峰面积；将每一个待测油页岩物料1的所述峰面积与第二预设值比较，将所述峰面积大于或等于第二预设值的油页岩物料1标记为精矿，将所述峰面积小于第二预设值的油页岩物料1标记为尾矿。
33.本实施例中，第二预设值为：油页岩物料1中的含氢量在第一预设值时，对应的油页岩物料1的横向弛豫时间谱图中，预设横向弛豫时间常数t2处对应的峰的峰面积。
34.由于油页岩物料1的横向弛豫时间谱图中，预设弛豫时间常数t处对应的峰的峰面积和含氢量存在一定的对应关系，油页岩物料1的所述峰面积越大，则相应的油页岩物料1的含氢量越高。因此，通过测量每一个待测油页岩物料1的所述峰面积，并将测得的所述峰面积与第二预设值相比较，能够识别出油页岩物料1中含氢量是否小于第一预设值。具体而
言，当油页岩物料1的所述峰面积大于或等于第二预设值时，油页岩物料1的含氢量大于或等于第一预设值，则对应的油页岩物料1为精矿；当油页岩物料1的所述峰面积小于第二预设值时，油页岩物料1的含氢量小于第一预设值，则对应的油页岩物料1为尾矿。
35.进一步地，在步骤：识别对应的油页岩物料为精矿或尾矿后，还包括步骤：将精矿和尾矿分离。
36.本实施例中，步骤：将精矿和尾矿分离，包括：通过输送皮带4分别将多个所述油页岩物料1依次输送至分离设备5处，分离设备5将识别为精矿或尾矿的油页岩物料1从输送皮带4上清除。
37.作为一个可选的实施例，分离设备5包括气瓶51、喷头52、连接气瓶51和喷头52的管道53以及设置于管道53上的控制阀54，喷头52喷射出的气体能够将尾矿或精矿从输送皮带4上吹落，通过尾矿和精矿下落位置的不同，将尾矿和精矿分离。
38.参照图1，核磁共振线圈2、信号接收器3和分离设备5沿着输送皮带4的输送方向依次设置，且输送皮带4穿设于核磁共振线圈2；检测时，输送皮带4先将油页岩物料1输送至核磁共振线圈2内，通过核磁共振线圈2使油页岩物料1进行核磁共振；接着，油页岩物料1被输送至信号接收器3处，信号接收器3检测对应的油页岩物料1的弛豫时间信号和核磁共振强度信号，并将弛豫时间信号和核磁共振强度信号传递给识别设备；识别设备根据油页岩物料1的弛豫时间和核磁共振信号强度绘制横向弛豫时间谱图，并计算对应的油页岩物料1的横向弛豫时间谱图中预设峰的峰面积；然后，识别设备将油页岩物料1的所述峰面积与第二预设值比较，根据比较结果将油页岩物料1标记为精矿或尾矿；最后，标记后的油页岩物料1被输送至分离设备5处，当尾矿被输送到分离设备5时，控制端发出指令，控制阀54工作，喷头52喷射出气体将尾矿从输送皮带4上吹落。
39.识别设备可包括智能计算机，通过智能计算机自动完成横向弛豫时间谱图的绘制和横向弛豫时间谱图中预设峰的峰面积的计算。
40.下面根据实际的检测结果对本技术进行阐述。
41.选取5件油页岩样品，将5件油页岩样品分别标记为：第一样品、第二样品、第三样品、第四样品和第五样品；分别检测5件油页岩样品中的含油量，根据检测结果得出，第一样品、第二样品、第三样品、第四样品和第五样品中的含油量依次降低。
42.将5件油页岩样品依次放置于输送皮带4上，输送皮带4将5件油页岩样品依次输送至核磁共振线圈2内；通过核磁共振线圈2的样品中的氢元素在核磁共振的作用下发生弛豫反应，并在对应的样品被输送至信号接收器3时，信号接收器3检测到样品的弛豫时间信号和核磁共振强度信号，并将弛豫时间信号和核磁共振强度信号传递给识别设备。
43.识别设备以样品的核磁共振信号强度为纵坐标，以油页岩样品的横向弛豫时间为横坐标，绘制横向弛豫时间谱图，即附图2。如图2所示，不同含油率的油页岩样品有明显的信号强度区别。
44.参照图2，虽然小于1ms的t2信号强度更明显，但是小于1ms的t2信号较难捕获，对信号接收器3的精度要求较高，因此，出于检测成本和难度考虑，本实施例中，预设弛豫时间常数t为弛豫时间谱图在10ms处的横向弛豫时间常数t2，测量弛豫时间谱图中在10ms处的横向弛豫时间常数t2所对应峰的峰面积，也可以对油页岩的含油率进行区分。
45.在检测弛豫时间为10ms处的峰面积的基础上，可设置输送皮带4的速度为3m/s，在
距离核磁共振线圈3cm的输送皮带4下设置信号接收器3。
46.经过实验，5件油页岩样品中，第一样品中的含氢量为0.87％（本实施例中，含氢量为氢元素与油页岩物料1重量的比值），弛豫时间谱图中在10ms处的横向弛豫时间常数t2所对应峰的峰面积为1690；第二样品中的中的含氢量为0.83％，所述峰面积为1674；第三样品中的中的含氢量为0.45％，所述峰面积为1450；第四样品中的中的含氢量为0.23％，所述峰面积为1386；第五样品中的中的含氢量为0.12％，所述峰面积为1294。根据实验结果，油页岩物料1的所述峰面积越大，则油页岩物料1的含氢量越高，相应的，油页岩物料1的含油率越高。
47.在本实施例中，选择所述峰面积为1500（即第二预设值）的油页岩作为分选界限，根据计算的结果，对矿石进行分类。将所述峰面积大于或等于1500的油页岩物料1标记为精矿；将所述峰面积小于1500的油页岩物料1标记为尾矿。
48.由于油页岩物料1中的含氢量越高，则油页岩物料1中的含油量也越高，因此，本技术通过将每个油页岩物料1的含氢量与第一预设值比较，对油页岩物料1进行分选。然而，直接测量油页岩物料1的含氢量存在过程繁琐、费用高以及时间长的缺点，不能快速地将多个待测油页岩物料1分为含氢量大于或等于第一预设值的精矿和含氢量小于第一预设值的尾矿。
49.基于此，申请人经过试验，发现油页岩物料1中的含氢量与油页岩物料1所测得的弛豫时间谱图中，预设弛豫时间常数t处对应峰的峰面积存在一定的对应关系，即油页岩物料1的所述峰面积越大，则油页岩物料1的含氢量越高。因此，根据本技术的分选方法进行识别分选之前，需要通过实验确定待分选油页岩的第二预设值（即油页岩物料1中的含氢量在第一预设值时，对应的油页岩物料1的弛豫时间谱图中设定峰的峰面积），将待分选的油页岩物料1的测量值与第二预设值比较，并标记为精矿或尾矿。通过本技术所提供的分选方法，能够对大批量油页岩物料进行有效分选，且具有识别精度高、成本低以及效率高等优势。
50.实施例二本实施例提供了一种油页岩分选装置，包括核磁共振线圈2、信号接收器3和识别设备；所述核磁共振线圈2用于使通过其内部的油页岩物料1进行核磁共振；所述信号接收器3用于检测对应的油页岩物料1的弛豫时间信号和核磁共振强度信号，并将弛豫时间信号和核磁共振强度信号传递给识别设备；识别设备根据弛豫时间信号和核磁共振强度信号将对应的油页岩物料1标记为精矿或尾矿。
51.进一步地，该装置还包括输送皮带4和分离设备5；所述输送皮带4从所述核磁共振线圈2内部穿过，所述油页岩物料1放置于所述输送皮带4上，通过所述输送皮带4输送至所述核磁共振线圈2内；所述分离设备5设置在所述输送皮带4的末端，用于分离所述尾矿和所述精矿。
52.具体地，分离设备5包括气瓶51、喷头52、连接气瓶51和喷头52的管道53以及设置于管道53上的控制阀54，喷头52喷射出的气体能够将尾矿从输送皮带4上吹落。
53.结合附图，核磁共振线圈2、信号接收器3和分离设备5沿着油页岩物料1的输送方向依次设置，识别设备将通过核磁共振线圈2和信号接收器3的油页岩物料1标记为精矿或
尾矿，当尾矿被输送到分离设备5时，控制端发出指令，控制阀54工作，喷头52喷射出气体将尾矿从输送皮带4上吹落。
54.可选地，该装置还包括尾矿回收框，喷头52和尾矿回收框分别设置于输送皮带4的两侧，从输送皮带4上吹落的尾矿落入尾矿回收框内，便于工作人员回收。
55.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。