[發(fā)明專利]基于微波共振吸收的鐵礦分析方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310438251.3
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN103472073A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聞心怡;王磊;陳虹;錢家昌;趙愛國;肖前進(jìn);張輝意;夏興隆
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所
• 主分類號(hào): G01N22/00
• 分類號(hào): G01N22/00
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮(zhèn)西;胡紅林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵礦中成分的物相分析，具體地指一種基于微波共振吸收的鐵礦分析方法及裝置。

背景技術(shù)

鐵礦是用于提煉單質(zhì)生鐵、煉鋼的含鐵的礦物質(zhì)，其主要成分包括：磁鐵礦（Fe₃O₄），赤鐵礦（Fe₂O₃），褐鐵礦（FeO(OH)），鈦鐵礦（FeTiO₃），菱鐵礦（FeCO₃），黃鐵礦（FeS₂）。由于不同產(chǎn)地的鐵礦成分存在巨大的差異，因此，在開采、冶煉或是進(jìn)出口貿(mào)易檢驗(yàn)過程中，需要確定鐵礦的成分。

傳統(tǒng)的鐵礦石檢驗(yàn)方法主要有濕法化學(xué)分析法和X射線熒光光譜分析法。

其中，濕法化學(xué)分析法首先使用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶解礦石，再使用不同的化學(xué)試劑轉(zhuǎn)化、沉淀溶液中不同價(jià)態(tài)礦物離子以便進(jìn)行計(jì)量。這種方法不僅耗費(fèi)大量時(shí)間與精力，而且涉及有毒化學(xué)試劑，對環(huán)境和操作人員健康不利。

X射線熒光光譜分析法是基于不同價(jià)態(tài)元素離子會(huì)引起X射線特征譜精細(xì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的原理，在分析時(shí)使用不同能量或者不同頻率的X射線照射礦石粉末，檢測反射光線中的X射線特征譜線的變化，再結(jié)合相應(yīng)的軟件定量計(jì)算鐵礦石的成分。但是，X射線熒光設(shè)備通常體積較大，由X射線管、高壓電源及穩(wěn)壓裝置、分光晶體、準(zhǔn)直器、檢測器、脈沖輻射分析器、定標(biāo)計(jì)、計(jì)時(shí)器、積分器、記錄器、真空泵、液氮冷卻系統(tǒng)等昂貴的配件組成，使用和維護(hù)成本都很高。

因此，有必要研究一種能夠簡單、快速、準(zhǔn)確分析鐵礦中成分的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種基于微波共振吸收的鐵礦分析方法及裝置，該分析方法簡單，分析結(jié)果準(zhǔn)確，且該裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是：一種基于微波共振吸收的鐵礦分析方法，包括以下步驟：

將待測的鐵礦粉末樣品置于磁場空間中，所述磁場空間包括磁場方向相互垂直的一低頻磁場及一高頻微波磁場；

改變所述低頻磁場的強(qiáng)度，檢測不同低頻磁場強(qiáng)度下經(jīng)所述鐵礦粉末樣品吸收后的微波能量；

對經(jīng)所述鐵礦粉末樣品吸收后的微波能量進(jìn)行積分，得到所述鐵礦粉末樣品的微波共振吸收曲線；

將所述鐵礦粉末樣品的微波共振吸收曲線與各種成分的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比對獲得所述鐵礦粉末樣品中的成分，以及與標(biāo)準(zhǔn)樣品的微波共振曲線相比獲得所述鐵礦粉末樣品中各成分的比例。

所述獲得所述鐵礦粉末樣品中各成分的比例包括：

分別測量相同質(zhì)量的不同成分的標(biāo)準(zhǔn)微波共振曲線；

計(jì)算所述標(biāo)準(zhǔn)微波共振曲線中各成分對應(yīng)曲線所覆蓋面積的標(biāo)準(zhǔn)比值；

參考所述標(biāo)準(zhǔn)微波共振曲線所對應(yīng)的橫坐標(biāo)，對所述鐵礦粉末樣品的微波共振吸收曲線中各對應(yīng)成分進(jìn)行標(biāo)定；

使用多峰擬合方法對所述鐵礦粉末樣品的微波共振吸收曲線各成分的峰進(jìn)行分離，計(jì)算各峰覆蓋面積的實(shí)測比值；

將標(biāo)準(zhǔn)比值和實(shí)測比值中相同成分相比后再與其它成分相比，從而得到各成分的質(zhì)量比例。

此外，本發(fā)明還提供一種基于微波共振吸收的鐵礦分析裝置，該裝置包括：

一微波循環(huán)器，其包括三個(gè)端口，所述三個(gè)端口分別連接有入射波導(dǎo)、檢測波導(dǎo)和用于放置待測鐵礦粉末樣品的短路波導(dǎo)，所述入射波導(dǎo)和檢測波導(dǎo)位于一直線上，所述短路波導(dǎo)與所述直線垂直；

一微波源，與所述入射波導(dǎo)連接；

一電磁鐵，包括兩個(gè)鐵芯，所述短路波導(dǎo)位于所述兩個(gè)鐵芯之間的間隙中；以及

一檢波二極管，與所述檢測波導(dǎo)連接；

所述微波源產(chǎn)生的高頻微波從入射波導(dǎo)進(jìn)入微波循環(huán)器，微波循環(huán)器控制高頻微波的傳輸方向，將入射波導(dǎo)中的高頻微波傳入短路波導(dǎo)中，高頻微波在短路波導(dǎo)底部反射后再經(jīng)循環(huán)器傳入檢測波導(dǎo)，進(jìn)入短路波導(dǎo)中的高頻微波與電磁鐵產(chǎn)生的低頻磁場在空間上相互垂直。

進(jìn)一步地，所述電磁鐵還包括：

一亥姆霍茲調(diào)制線圈，繞于所述兩鐵芯上；以及

一音頻放大器，其輸出端與所述亥姆霍茲調(diào)制線圈連接。

本發(fā)明根據(jù)微波共振吸收的原理，將待測的鐵礦粉末樣品置于磁場方向相互垂直的低頻磁場及高頻微波磁場的磁場空間中，通過改變所述低頻磁場的強(qiáng)度，得到不同低頻磁場強(qiáng)度下經(jīng)所述鐵礦粉末樣品吸收后的微波共振吸收曲線，然后將微波共振吸收曲線與各成分的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比對，從而得出所述鐵礦粉末樣品中的成分及各成分的比例。

附圖說明