[發明專利]基于近紅外光譜分析的快速確定礦石中粘土礦物種類及含量的方法

有效

• 申請號: 202310430858.0
• 申請日: 2023-04-21
• 公開（公告）號: CN116148212B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 馮凱;葉小璐;肖儀武;方明山;劉娟;張聿隆
• 申請（專利權）人: 礦冶科技集團有限公司
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359;G01N21/3563
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王闖

本申請提供一種基于近紅外光譜分析的快速確定礦石中粘土礦物種類及含量的方法，涉及分析領域。該方法包括：S1.采集礦石樣品，并對樣品進行預處理；S2.對樣品采用化學分析、礦物自動分析進行綜合分析，得到樣品中粘土礦物的類型與含量；S3.利用近紅外光譜儀采集樣品的近紅外光譜原始數據；S4.對所述近紅外光譜原始數據進行預處理并剔除異常樣品；S5.將剩余樣品隨機分為校正樣品集和驗證樣品集；S6.利用所述校正樣品集的數據進行校正模型建立；S7.對所述校正模型進行優化得到預測模型；S8.使用預測模型對待分析樣品中的粘土礦物種類及含量進行預測確定。該方法解決了現有技術中無法快速獲取礦石中粘土礦物含量的難題。

技術領域

本申請涉及分析領域，尤其涉及一種基于近紅外光譜分析的快速確定礦石中粘土礦物種類及含量的方法。

背景技術

作為斑巖型-淺成低溫熱液型銅/金礦、紅土型鎳礦、離子吸附型稀土礦以及煤礦等眾多礦產資源中重要的組成礦物，粘土礦物是一類以含鋁、鎂等為主的含水層狀或層鏈狀硅酸鹽礦物，主要包括有蒙脫石、伊利石、高嶺石和葉臘石等。眾多研究表明，在浮選過程中，粘土礦物極易分散成單元晶層，進一步影響氣泡的穩定性、消耗浮選藥劑和改變礦漿的流變性等，從而嚴重惡化浮選環境；而在堆浸過程中，粘土礦物也易與酸性溶浸液發生泥化反應，?使堆場中礦堆的滲透性急劇變差，從而直接影響有用組分的最終浸出效果。因此，快速簡便地獲取礦石中粘土礦物的種類與含量信息，已成為礦山企業生產現場礦石分級分類、合理配礦及工藝流程調整優化的迫切需求。

近紅外光譜分析是一種新興的綠色、快速、經濟、無損的礦物分析技術，目前已逐步用于含羥基硅酸鹽、硫酸鹽及碳酸鹽等礦物的快速識別鑒定、相對含量分析及晶體結構特征等研究應用中。高嶺石、伊利石、地開石、葉臘石、蒙脫石等不同類型的粘土類礦物因含有不同類型的羥基基團和化學組分，其對近紅外光的吸收特性（如吸收峰位置、深度、寬度等特征參數）有明顯的差別（如圖1所示），因此可根據特征吸收光譜特征識別區分這些粘土礦物是可行的。礦物的定量分析則主要依據是近紅外光譜信息近似符合Lambert-Beer定律，即特征礦物的含量與其特征吸收峰的強度呈正比。由于礦石樣品礦物組分復雜多樣，其近紅外光譜特征變化差異大、且吸收峰強度較弱，帶寬比較寬且部分重疊嚴重，故傳統普遍適用的基于標準礦物圖譜庫的光譜歸一化和迭代擬合校正方法最多只能識別1~3種粘土礦物類型和相對比例。隨著統計學、應用數學和計算機技術的原理方法在處理光譜數據中應用的日益廣泛和深入，化學計量學理論和方法有助于從混合礦物復雜光譜數據中提取反映粘土礦物組成和結構的有效信息，從而建立光譜信息和粘土礦物成分之間定量數學模型，目前相關研究和報道還比較少。

當前傳統的粘土礦物識別與定量分析方法主要可分為兩種，一是人工肉眼識別與估測，但其主要是憑借經驗，常存在較大的誤差與不確定性；二是綜合多元素化學分析、顯微鏡觀測法（包括光學顯微鏡鑒定、電子顯微鏡分析）、基于掃描電鏡的礦物自動分析、X射線衍射分析等多種分析檢測手段，雖然其準確度相對較高，但該方法樣品制備繁瑣、周期長、成本大、專業操作難度也較高。國內外利用近紅外光譜對的部分粘土類礦物識別和分析也已有一定的探索和應用，但大多直接利用商業儀器自帶的軟件自動定性獲取礦物種類、特征吸收峰位置參數變化與成因演化規律、1~3種主要礦物的相對比例等有限信息，且分析結果誤差較大，重現性效果不好。

發明內容

本申請的目的在于提供一種基于近紅外光譜分析的快速確定礦石中粘土礦物種類及含量的方法，以解決上述問題。

為提高預測分析準確度，本申請針對不同類型粘土礦物（高嶺石、伊利石、葉臘石、蒙脫石）分別選取不同的光譜特征參數，并分別建立混合光譜數據與特征粘土礦物含量之間的定量預測模型。

為實現以上目的，本申請采用以下技術方案：

一種基于近紅外光譜分析的快速確定礦石中粘土礦物種類及含量的方法，包括：

S1.采集礦石樣品，并對樣品進行預處理；