[發(fā)明專利]基于鏡下影像鐵酸鈣總量和形態(tài)反演檢測燒結礦還原性能的方法

在審

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• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112444517A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發(fā)明（設計）人: 韓秀麗;汪金花;李鳴鐸;李孟倩;劉磊;司天航
• 申請（專利權）人: 華北理工大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N33/24
• 代理公司: 唐山永和專利商標事務所 13103
• 代理人: 張云和

本發(fā)明涉及一種基于鏡下影像鐵酸鈣總量和形態(tài)反演檢測燒結礦還原性能的方法，包括以下步驟：測定燒結礦樣本的還原性能指標、光簿片中鐵酸鈣含量和針狀鐵酸鈣比例，建立燒結礦中鐵酸鈣對燒結礦還原性能的經(jīng)驗模態(tài)方程；對待檢測樣本光薄片進行等間隔采樣拍照，獲取燒結礦微觀影像集，拼接鑲嵌后制作燒結礦鏡下總影像；運用面向對象方法，自動提取燒結礦影像中鐵酸鈣的圖斑，并結合形態(tài)因子參數(shù)，檢測針狀鐵酸鈣的圖斑；根據(jù)檢測出實際鐵酸鈣總量和針狀鐵酸鈣比例數(shù)學反演待檢測燒結礦樣本的還原性能。本發(fā)明采用影像識別與數(shù)學經(jīng)驗模態(tài)分析方法，對燒結礦樣本的還原性能快速、智能分析鑒定，成本低，精度高，是對燒結礦性能檢測技術的有益補充。

技術領域

本發(fā)明涉及燒結礦還原性能檢測分析的技術領域，具體是一種基于鏡下影像鐵酸鈣總量和形態(tài)反演檢測燒結礦還原性能的方法。

背景技術

燒結礦是高爐煉鐵的主要原料之一，其礦物組成和顯微結構是影響燒結礦質量的重要因素。具有較好還原性的燒結礦可以降低熔劑用量、礦石消耗，提高冶煉強度，促進高爐的平穩(wěn)運行，以提高煉鐵生產(chǎn)效率。目前燒結礦還原性能是依據(jù)國家標準規(guī)定試驗條件和設備下測定。

鐵酸鈣是燒結礦中重要礦物之一，具有較高的強度和較好的還原性能，是燒結礦中最理想的粘結相礦物。燒結礦中鐵酸鈣的含量、顆粒大小、結晶形態(tài)、化學成分及分布特征等礦物學特性對燒結礦質量起著關鍵性作用。燒結礦中現(xiàn)有燒結礦鐵酸鈣測定方法主要有目估法、面測法、線測法、工藝礦物自動定量分析系統(tǒng)(MLA自動檢測法MineralLiberation Analyser)、X射線衍射分析法(XRD)、顯微圖像像素統(tǒng)計分析法等。目估法是在偏光顯微鏡下，對不同視域進行觀察，借助參考圖，大致確定鐵酸鈣的含量，其測定精度較低，但測定速度快；面測法適用于顆粒較大的礦物測定，利用帶方格網(wǎng)的顯微鏡進行測量，將每個視域中鐵酸鈣在網(wǎng)格中所占面積比來確定其含量，其精度相對較高，但測定效率較低；線測法的測定方法與面測法類似，用鐵酸鈣所占的總線段長度比來反映鐵酸鈣含量，其適用于粒度較小的礦物且精度更高，但相應測定速度更慢；MLA自動檢測法是利用掃描電鏡結合現(xiàn)代圖像分析技術快速獲取目標礦物含量。X射線衍射分析法是根據(jù)衍射花樣的強度，確定各礦物含量，這只是一個半定量的方法，操作繁瑣且精度不高。顯微圖像像素統(tǒng)計分析法是利用光學顯微鏡通過人眼觀察及經(jīng)驗分析統(tǒng)計的微觀影像中某種物質結構像素總數(shù)所占總像素的比例，這種方法工作量較大且精度不高。關于燒結礦中鐵酸鈣影像的影像分析和識別技術，申請?zhí)枮?01510887620.6的發(fā)明專利公開了一種基于燒結礦顯微圖像確定鐵酸鈣的方法，它利用photoshop軟件計算燒結礦中不同礦物的像素數(shù)量，以得到燒結礦中鐵酸鈣的含量；申請?zhí)枮?00610030318.X的發(fā)明專利公開了一種燒結礦主要礦物相自動識別方法，該方法基于期望最大化方法，通過對一批燒結礦數(shù)字顯微圖像進行分析得到不同礦相的最優(yōu)閾值參數(shù)，進而計算各礦相面積含量。申請?zhí)枮?01811041996.5的發(fā)明專利公開了一種燒結礦中復合鐵酸鈣礦相含量的自動測量方法，該方法對利用數(shù)字攝像頭采集燒結礦樣品的礦相圖像進行二值化處理，進而對二值化圖像進行Canny邊緣提取和Gabor紋理特征提取，從而獲得燒結礦中復合鐵酸鈣的含量。這些已公開的鐵酸鈣含量微觀檢測方法，均是采用顯微鏡下影像的像素灰度閾值判定的方法，進行鐵酸鈣數(shù)量像素統(tǒng)計，從而估算鐵酸鈣的含量。關于顯微鏡下鐵酸鈣影像的面向對象分割后，采用空間形態(tài)和光譜特征組合的識別方法還未見報導。一些研究關于燒結礦中鐵酸鈣影像分析時，主要描述了鐵酸鈣、針狀鐵酸鈣生成和分布對燒結礦礦相結構的影響，研究了燒結礦鐵酸鈣、針狀鐵酸鈣的形成過程和影響因素。這些鏡下鐵酸鈣分析只是單獨考慮了燒結礦中鐵酸鈣含量，定量分析針狀鐵酸鈣的研究還未見報導。尚未有燒結礦中針狀鐵酸鈣比例影響燒結礦還原性能的研究報導。特別是關于燒結礦中鐵酸鈣含量和針狀鐵酸鈣比例兩個因子與燒結礦還原性能之間數(shù)學建模和估算方法的研究尚未有報導。

在燒結礦中，鐵酸鈣在還原過程中的行為對燒結礦的冶金性能有決定性作用，燒結礦中鐵酸鈣形態(tài)差異和空間分布特征與燒結礦還原性有明顯的相關性。不同形態(tài)的鐵酸鈣會直接影響燒結礦還原性能。因此，高效準確測定的微觀鏡下鐵酸鈣總量和針狀鐵酸鈣比例對鑒別燒結礦還原性能具有重要意義。

發(fā)明內容