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申请/专利权人：鞍钢集团矿业有限公司

摘要：本发明针对于现有技术中化学分析法测定鞍山式铁矿中二氧化硅含量存在的问题，提供了一种基于热红外光谱的鞍山式铁矿中二氧化硅含量测定方法，属于矿山地质与遥感应用技术领域。该方法包括采集矿样、制备样品、样品光谱测定、构建光谱吸收深度SAD指标，建立SAD与SiO2含量的线性拟合模型。该方法基于样品的热红外光谱特征，提出了一种新的指标——光谱吸收深度SAD，用于SiO2含量反演，实现了矿山现场铁矿石SiO2含量实时原位测定，为矿山采场矿体边界实时快速圈定与精准区划奠定基础。

主权项：1.一种基于热红外光谱的鞍山式铁矿中二氧化硅含量测定方法，其特征在于，包括如下步骤：1在鞍山式铁矿所在地，采集矿样，处理成圆形薄片状样品；2利用热红外光谱辐射计对样品的两个表面分别进行光谱测定，取两个表面的热红外光谱曲线均值作为该样品的热红外光谱曲线；3计算光谱吸收深度指标：SAD=EB-EB’式中：SAD为光谱吸收深度，EB为该样品的热红外光谱曲线中B点发射率值，EB’为B’点发射率值；其中，所述B点为热红外光谱曲线中波长8.55~8.70um间曲线的峰顶，其发射率值为EB，所对应的波长为B点波长；所述热红外光谱曲线中B’点为：热红外光谱曲线中点A为在热红外光谱曲线中B点左侧的第一个谷底，热红外光谱曲线中点C为在热红外光谱曲线中B点右侧的第一个谷底；将所述点A与点C连成一条直线LAC，在直线LAC上于B点波长处对应的点即为B’点，其发射率值为EB’；4再根据下述的反演预测模型计算SiO2含量： SiO 2=332.68•SAD+34.779。

全文数据：基于热红外光谱的鞍山式铁矿中二氧化硅含量测定方法技术领域[0001]本发明属于矿山地质与遥感应用技术领域，特别是涉及一种基于热红外光谱的鞍山式铁矿中二氧化硅含量测定方法。背景技术[0002]鞍山式铁矿在我国分布最广，资源开采量最大，而矿山确定铁矿石样品的品位是地质勘探以及采矿工程中很重要的一个环节，因此品位确定方法对于矿山的生产效率是非常重要的。由于这种矿石中主要含有3种矿物成分，即石英化学式SiO2、磁铁矿Fe3O4、赤铁矿Fe2O3，要确定矿石的铁含量，必须首先要确定SiO2的含量。[0003]目前，鞍山式铁矿的成分确定方法主要为化学分析法，这种方法程序多、过程复杂、化验周期较长，使得矿石品位测试结果相对配矿流程存在滞后效应，这将导致选厂指标波动，使得配矿质量和效果也会受到极大影响。同时，矿体测试样本数量也会受到限制，必然导致采场取样密度偏低，难以满足采场精细区划的要求。并且，化学分析法不能完成矿体品位的原位即时测定，因此其难以满足露天采场矿体实时精准圈定与区划的技术要求。[0004]在地表岩石成分定量反演方面，国内外学者利用热红外光谱的方法对岩矿Si〇2含量反演进行了大量研究。Copper、闫柏琨以光谱库为数据源研究了硅酸盐矿物SiO2含量与光谱特征的关系，并建立了发射率光谱克里斯琴森特征CF、透射特征TF、CF+TF特征与岩石Si〇2含量指数的统计关系。GreenhagenBT以克里斯琴森特征CF处的光谱作为组成矿物的权重，探测月球的主要岩石。杨长保等通过建立SiO2含量的多元回归分析模型对岩石SiO2含量进行定量反演，反演结果与地质图和实地考察结果较相符。杨杭等通过建立基于9.38、11.18、12.36和12.82um波段的归一化SiO2光谱指数，实现了对SiO2含量的高精度提取。郭帮杰、曾江维等利用TASI数据中余辉带特征（ReststrahlenFeatures简称RF的B5、B6、B12、B17四个波段进行了岩石中石英含量定量分析。但是上述研究多是基于样品光谱的10〜Hum波段进行的研究，且上述研究建立的反演预测模型多是基于多波段的多元回归模型，模型较繁琐。[0005]并且，上述研究均是利用光谱特征对自然界岩石和沙子中的SiO2含量的反演研究，但未见对于鞍山式变质型铁矿中SiO2含量的反演研究，因此，亟需对鞍山式变质型铁矿矿石现场实时原位测试方法。发明内容[0006]本发明针对于现有技术中化学分析法测定鞍山式铁矿中二氧化硅含量存在的问题，提供了一种基于热红外光谱的鞍山式铁矿中二氧化硅含量测定方法。该方法基于样品的热红外光谱特征，提出了一种新的指标一一光谱吸收深度SAD，用于SiO2含量反演，实现了矿山现场铁矿石SiO2含量实时原位测定，为矿山采场矿体边界实时快速圈定与精准区划奠定基础。[0007]本发明的技术方案为，一种基于热红外光谱的鞍山式铁矿中二氧化硅含量测定方法，包括如下步骤：[0008]1在鞍山式铁矿所在地，采集矿样，处理成圆形薄片状样品；[0009]较好的，圆形薄片状样品直径为6-10cm、厚度为0.8-1.5cm;[0010]进一步的，当所述矿样内部分布有石英条带时，制作的样品的表面与内部分布的石英条带相垂直；[0011]当所述矿样内部没有分布石英条带，而分布有铁矿条带时，制作的样品的表面与内部分布的铁矿条带相垂直；[0012]当所述矿样内部即没有分布石英条带、也没有分布铁矿条带时，则直接处理成圆形薄片状样品；[0013]2利用热红外光谱辐射计对样品的两个表面分别进行光谱测定，取两个表面的热红外光谱曲线均值作为该样品的热红外光谱曲线；[0014]较好的，所述样品光谱测定方法为：[0015]辐射计的光谱测试范围为2.55〜16um，光谱分辨率优于4CHT1，下行辐射的测试选用金板进行;将扫描镜头对准金板，镜头与金板成90°，距离在0.5-lm左右，获得下行辐射；然后将扫描镜头垂直对准样品表面，距离在0.5-1米，视场角以覆盖样品测试表面为准，采集光谱曲线；[0016]3构建光谱吸收深度SAD指标：[0017]SAD=Eb_Eb，[0018]式中：SAD为光谱吸收深度，Eb为该样品的热红外光谱曲线中B点发射率值，Eb，为B’点发射率值；[0019]其中，所述热红外光谱曲线中B点为波长8.55〜8.70um间曲线的峰顶，其发射率值为Eb，所对应的波长为B点波长；[0020]热红外光谱曲线中点A为在热红外光谱曲线中B点左侧的第一个谷底，热红外光谱曲线中点C为在热红外光谱曲线中B点右侧的第一个谷底;将点A与点C连成一条直线Lac，在直线Lac上于B点波长处对应的点即为B’点，其发射率值为Eb’，Eb与Eb’的差值即为该峰的吸收深度SAD;[0021]4建立SAD与SiO2含量的线性拟合模型，作为SiO2含量的反演预测模型，其公式为：[0022]Si02=332.68·SAD+34.779；[0023]通过该模型计算得到SiO2含量。[0024]本发明的原理为:根据热红外光谱理论，石英矿物化学式SiO2在8〜IOum波长处出现双吸收谷，该特征也被称为石英矿物在热红外波段的余晖带特征，它是石英矿物的诊断性特征。根据样品的光谱和化学成分测试结果，可以发现铁矿石中SiO2含量越高，该吸收谷就越深，SiO2含量与吸收谷深度具有很高的相关性。本发明通过样品的热红外光谱特征，根据公式计算即可反演样品中的SiO2含量。[0025]与现有技术相比，本发明的优势在于：[0026]1、本发明的方法，能够实时、快速、经济的确定鞍山式铁矿中二氧化硅的含量，且平均误差小于6%，精度较高。[0027]2、本方法实现了矿山现场铁矿石SiO2含量实时原位测定，为矿山采场矿体边界实时快速圈定与精准区划奠定基础。附图说明[0028]图1、不同Si〇2含量铁矿石样品的热红外光谱。[0029]图2、SAD指数建立示意图。具体实施方式[0030]实施例1[0031]1、测试样品采集[0032]在鞍山式铁矿石采场采集鞍山式铁矿石样品，然后进行钻孔、取芯、切割、磨平处理，形成直径6-10cm、厚度为Icm的圆形薄片状实验样品。[0033]为保证光谱测试样品表面的成分与整个样品的一致性，要求在加工的过程中，当所述矿样内部分布有石英条带时，制作的圆形薄片样品的表面与内部分布的石英条带相垂直；[0034]当所述矿样内部没有分布石英条带，而分布有铁矿条带时，制作的圆形薄片样品的表面与内部分布的铁矿条带相垂直；[0035]当所述矿样内部即没有分布石英条带、也没有分布铁矿条带时，则直接处理成圆形薄片状样品。[0036]2、测试设备[0037]1使用便携式红外光谱辐射计，对样品进行光谱测定，辐射计光谱测试范围为2.55〜16um，光谱分辨率优于4cm1O[0038]2视场角以覆盖样品测试表面为准。[0039]3下行辐射的测试应选用漫反射好的金板进行。[0040]3、测试方法[0041]1在进行目标地物波谱测量前，首先要进行金板波谱的采集，获得下行辐射，将扫描镜头对准金板，镜头与金板成90°，距离在0.5-lm左右。[0042]2金板测定完毕后对样本红外辐射进行测试，采集波谱曲线。测试时将扫描镜头垂直对准样品表面，距离在0.5-1米左右，要求测试范围基本覆盖样品的表面。[0043]4、把测试过光谱的实验样品粉碎、研磨成粉，然后进行化学分析，确定其中SiO2成分的含量。[0044]5、根据热红外光谱理论，石英矿物化学式SiO2在8〜IOum波长处出现双吸收谷，该特征也被称为石英矿物在热红外波段的余晖带特征，它是石英矿物的诊断性特征，见图1不同以〇2含量铁矿石样品的热红外光谱。对照样品的光谱和化学成分测试结果，可以发现铁矿石中SiO2含量越高，该吸收谷就越深，SiO2含量与吸收谷深度具有很高的相关性。[0045]6、根据样品的热红外光谱曲线，计算于8〜IOum波长处的光谱吸收深度SAD指标，SAD计算公式为：[0046]SAD=Eb-Eb,，[0047]如图2的SAD指数建立示意图所示，在光谱8〜IOum波长之间取8.62um处的峰顶作为点B，其发射率为Eb，于峰顶的左侧第一个谷底即双吸收谷的左谷部位8.48um处取点A作为左肩部，其发射率为Ea;于峰顶的右侧第一个谷底即双吸收谷的右谷部位8.75um处取点C作为右肩部，其发射率为Eu左肩部点A与右肩部点C连成一条直线Lac，在直线1^上于8.62um处对应的点为点B’，其发射率为Eb’与Eb’的差值即为该峰的吸收深度。[0048]7、在确定SAD后，根据下面的反演预测模型来确定SiO2含量：[0049]Si02=332.68·SAD+34.779〇[0050]通过10组样品的化学实测和本发明反演计算的结果可以看出，二者对SiO2测定误差小于6%，具体见表1。[0051]表1、样品的3102测定数据表[0052]

权利要求：1.一种基于热红外光谱的鞍山式铁矿中二氧化硅含量测定方法，其特征在于，包括如下步骤：1在鞍山式铁矿所在地，采集矿样，处理成圆形薄片状样品；2利用热红外光谱辐射计对样品的两个表面分别进行光谱测定，取两个表面的热红外光谱曲线均值作为该样品的热红外光谱曲线；3计算光谱吸收深度指标：SAD=Eb-Eb'式中：SAD为光谱吸收深度，Eb为该样品的热红外光谱曲线中B点发射率值，Eb，为B’点发射率值；其中，所述B点为热红外光谱曲线中波长8.55〜8.70um间曲线的峰顶，其发射率值为Eb，所对应的波长为B点波长；所述热红外光谱曲线中B’点为:热红外光谱曲线中点A为在热红外光谱曲线中B点左侧的第一个谷底，热红外光谱曲线中点C为在热红外光谱曲线中B点右侧的第一个谷底;将所述点A与点C连成一条直线Lac，在直线Lac上于B点波长处对应的点即为B’点，其发射率值为Eb’；4再根据下述的反演预测模型计算SiO2含量：SiO2=332.68·SAD+34.779〇2.根据权利要求1所述的一种基于热红外光谱的鞍山式铁矿中二氧化硅含量测定方法，其特征在于，所述圆形薄片状样品直径为6-10cm、厚度为0.8-1.5cm。3.根据权利要求1或2所述的一种基于热红外光谱的鞍山式铁矿中二氧化硅含量测定方法，其特征在于，当所述矿样内部分布有石英条带时，制作的样品的表面与内部分布的石英条带相垂直；当所述矿样内部没有分布石英条带，而分布有铁矿条带时，制作的样品的表面与内部分布的石英条带相垂直。4.根据权利要求1所述的一种基于热红外光谱的鞍山式铁矿中二氧化硅含量测定方法，其特征在于，所述样品光谱测定方法为：辐射计的光谱测定范围为2.55〜16um，光谱分辨率优于4CHT1，下行辐射的测试选用金板;将扫描镜头对准金板，镜头与金板成90°，距离0.5-lm，获得下行福射;然后将扫描镜头垂直对准样品表面，距离在0.5-lm，视场角以覆盖样品测试表面为准，采集光谱曲线。

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