[發明專利]一種基于X射線衍射技術的煤矸識別方法

在審

• 申請號: 202110655930.0
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113390909A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 郭永存;趙艷秋;王爽;何磊;劉普壯;王鑫泉
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N23/207
• 分類號: G01N23/207
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 廖娜

本發明公開一種基于X射線衍射技術的煤矸識別方法，所述煤矸識別方法包括以下步驟：S1：使用X射線衍射儀采集煤與煤矸石的XRD圖譜；S2：對采集的煤與煤矸石XRD圖譜進行降噪預處理；S3：根據降噪后煤與煤矸石XRD圖譜的差異提取二者的識別特征；S4：建立煤與煤矸石識別特征的訓練集及其識別模型。本發明煤矸識別方法結合X射線衍射技術在物相分析方面的應用，從物質的組成成分及結構分析出發，通過煤與煤矸石在XRD圖譜中呈現的顯著差異來識別煤與煤矸石，此方法識別特征明顯且易于提取、識別準確率高、時效性強。同時，X射線衍射技術對于小粒徑(≤10mm)的煤或煤矸石可以進行有效的識別。

技術領域

本發明涉及一種煤矸石識別技術領域，具體是一種基于X射線衍射技術的煤矸識別方法。

背景技術

在煤炭的開采過程中，原煤中會夾雜著許多煤矸石，不僅影響分選工作，還會降低煤炭品質與燃燒質量。因此，煤矸分選技術勢在必行，這也將是煤炭行業發展的重要方向之一。目前傳統的選矸技術主要為人工選矸、動篩跳汰選矸、重介質淺槽選矸等，新型的選矸技術主要為基于圖像識別選矸、基于射線識別選矸等。以上方法均是利用煤與煤矸石的物理、化學性質差異來實現煤與煤矸石的識別，比如，密度、灰度與紋理、硬度、能量吸收以及反射光譜等特征差異，以上特征均屬于間接提取煤與煤矸石的識別特征。歸根結底，以上識別特征的差異主要還是由煤與煤矸石的組成成分不同而造成的，其中煤的主要組成成分是碳，而煤矸石的主要組成成分是氧化鋁和石英，另外還有一些微量的稀有金屬和重金屬元素，由于碳與氧化鋁、石英、金屬的物理、化學性質不同，進而導致煤與煤矸石呈現的物理、化學性質不同。

傳統的選矸技術中，人工選矸需要大量勞動且非自動化；動篩跳汰選矸以及重介質淺槽選矸消耗大量的水資源，排放的物料會污染周圍環境，且跳汰機不適合在缺水地區使用。新型的選矸主要結合計算機視覺技術的發展，探討了在煤矸石分選中采用圖像識別的可能性，但在光照不均勻、光照條件差等多種干擾因素的影響下，圖像的表面和紋理差異可能不明顯。此外，煤矸石周圍的粉塵也會影響識別性能。針對這種情況，現提出一種基于X射線衍射技術的煤矸識別方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于X射線衍射技術的煤矸識別方法，能夠有效解決背景技術中的不足，本發明煤矸識別方法結合X射線衍射技術在物相分析方面的應用，從物質的組成成分及結構分析出發，通過煤與煤矸石在XRD圖譜中呈現的顯著差異來識別煤與煤矸石，此方法識別特征明顯且易于提取、識別準確率高、時效性強。同時，X射線衍射技術對于小粒徑(≤10mm)的煤或煤矸石可以進行有效的識別。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種基于X射線衍射技術的煤矸識別方法，所述煤矸識別方法包括以下步驟：

S1：使用X射線衍射儀采集煤與煤矸石的XRD圖譜；

S2：對采集的煤與煤矸石XRD圖譜進行降噪預處理；

S3：根據降噪后煤與煤矸石XRD圖譜的差異提取二者的識別特征；

S4：建立煤與煤矸石識別特征的訓練集及其識別模型。

進一步的，所述識別方法是檢測煤與煤矸石的物相組成而非間接提取外部特征識別煤矸。

進一步的，所述S1中，煤與煤矸石XRD圖譜中2θ的范圍根據煤與煤矸石XRD圖譜的差異或實際需求更改。

進一步的，所述S3中，提取的識別特征包括煤與煤矸石特征衍射峰的2θ值及其強度，特征衍射峰的2θ值及其強度的比值，2θ范圍為20-30°的XRD圖譜。

進一步的，所述煤與煤矸石的XRD圖譜中提取的識別特征可以根據實際需求更改組合。

進一步的，所述煤矸識別方法能夠識別其他在物相組成有明顯差異的物料。

本發明的有益效果：