專利名稱：：快速檢測分析絹云母質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種快速檢測分析絹云母質(zhì)量的方法。
背景技術(shù)：
：我國絹云母資源豐富，分布廣，陜西、安徽、福建、湖北、黑龍江、內(nèi)蒙古、山東等省區(qū)均有大的絹云母礦存在。這一資源優(yōu)勢為絹云母開發(fā)提供了必要的條件，對絹云母的研究具有重要的意義。提高絹云母的產(chǎn)量和質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，保護礦山周圍環(huán)境，提高礦山資源綜合利用率是礦山可持續(xù)發(fā)展的主要課題。絹云母開發(fā)主要通過絹云母礦的開采和尾礦中回收絹云母，開采和回收絹云母的質(zhì)量直接影響絹云母的應(yīng)用與售價，尤其是近幾年絹云母開發(fā)水平的不斷提高，對絹云母的質(zhì)量要求也不斷提高。因此，對絹云母純度的檢測非常重要。絹云母是一種天然細粒白云母，屬白云母的亞種，是層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽，結(jié)構(gòu)由兩層硅氧四面體夾著一層鋁氧八面體構(gòu)成的復(fù)式硅氧層。絹云母化學(xué)式為KAl2[AlSi30nj](0H)2，化學(xué)成分標準理論值為Si0245.2%、A120338.5%、K2011.8%、H204.5%。自然界的絹云母礦石常伴生有石英、長石等其它礦物。晶格中還往往含有少量的Fe、Mn、Cr、V等元素。目前主要的檢測方法是采用顯微鏡觀察法，同時采用化學(xué)分析法檢測其中Si02、AL203和K20的含量，最后確定絹云母的純度。但是這種方法，存在操作步驟比較繁瑣且測量需要消耗大量樣品和試劑，樣品不能得到全面的、快速的分析，提供的實驗數(shù)據(jù)往往都滯后于實際生產(chǎn)，造成開采絹云母不能得到及時的、充分的利用，從而導(dǎo)致了開發(fā)的成本提高，影響了周圍環(huán)境。為此對開采的絹云母純度的快速檢測勢在必行。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中采用顯微鏡觀察法和化學(xué)分析法對絹云母質(zhì)量進行檢測時存在檢測費時費力和生產(chǎn)效率低的問題，提供了一種快速檢測分析絹云母質(zhì)量的方法，該方法為采用傅立葉變換近紅外光譜分析儀采集待檢測絹云母樣品的光譜信息，采用最佳校正模型對所述待檢測的絹云母樣品的光譜信息進行分析，獲得待測絹云母的質(zhì)量分析結(jié)果；所述最佳校正模型是通過下述方法獲得的步驟一采用傅立葉變換近紅外光譜分析儀在波長為10000cm—^4000cm—工范圍內(nèi)采集多個絹云母樣品的光譜，獲得多個光譜信息；步驟二統(tǒng)計步驟一獲取的多個光譜信息，并建立絹云母的樣品光譜圖庫；步驟三在步驟二獲得的樣品光譜圖庫中采用數(shù)學(xué)方法選擇具有代表性的光譜信息，根據(jù)獲得的所述具有代表性的光譜信息建立校正樣品集；步驟四將步驟三建立的校正樣品集采用交叉驗證的方法逐步優(yōu)化樣品光譜信息的定量分析模型，最終獲得最佳校正模型。本發(fā)明的優(yōu)點一、本發(fā)明的方法操作步驟簡單且檢測時不需要消耗被測的樣品，并且在30s內(nèi)即可獲得檢測分析結(jié)果。二、本發(fā)明的檢測分析過程可以與生產(chǎn)過程同步進行，在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)全面、快速的監(jiān)測產(chǎn)品質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)隱患，從而提高絹云母的生產(chǎn)質(zhì)量，對實際絹云母的應(yīng)用和銷售，提高礦山資源綜合利用率很有指導(dǎo)意義。三、本發(fā)明采用傅立葉變換近紅外光譜分析儀分析采集被測絹云母的光譜信息進行測量，進而獲得檢測結(jié)果，省時、省力、操作容易，對被測的絹云母沒有破壞性，檢測過程安全、環(huán)保，對人員沒有危害也不會影響周圍的環(huán)境，并且在絹云母的生產(chǎn)過程中能夠快速、實時地反應(yīng)原礦開采和尾礦中回收的絹云母純度的變化。圖l是具體實施方式一中，通過傅立葉變換近紅外光譜分析儀獲得的待測絹云母樣品的光譜圖。具體實施例方式具體實施方式一:本實施方式中所述的快速檢測分析絹云母質(zhì)量的方法的過程為采用傅立葉變換近紅外光譜分析儀采集待檢測絹云母樣品的光譜信息，采用最佳校正模型對所述待檢測的絹云母樣品的光譜信息進行分析，獲得待測絹云母的質(zhì)量分析結(jié)果；所述最佳校正模型是通過下述方法獲得的步驟一采用傅立葉變換近紅外光譜分析儀在波長為10000cm—^4000cm—工范圍內(nèi)采集多個絹云母樣品的光譜，獲得多個光譜信息；步驟二統(tǒng)計步驟一獲取的多個光譜信息，并建立絹云母的樣品光譜圖庫；步驟三在步驟二獲得的樣品光譜圖庫中采用數(shù)學(xué)方法選擇具有代表性的光譜信息，根據(jù)獲得的所述具有代表性的光譜信息建立校正樣品集；步驟四將步驟三建立的校正樣品集采用交叉驗證的方法逐步優(yōu)化樣品光譜信息的定量分析模型，最終獲得最佳校正模型。本實施方式所述的步驟四中的定量分析模型的評價指標包含決定系數(shù)R2和校正均方差RMSEC，根據(jù)所述決定系數(shù)R」和校正均方差RMSEC能夠確定定量分析模型中的主成分數(shù)和光譜的預(yù)處理方法、最佳光譜區(qū)間。所述決定系數(shù)R2表示校正樣品集中樣品預(yù)測值與理論值的相關(guān)程度，它由公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>獲得，式中n表示校正集樣品的數(shù)量；yi表示第i個樣品的真實值；，表示真實值的平均值；^表示第i個近紅外模型對樣品的預(yù)測值。A根據(jù)決定系數(shù)P的計算公式可知，^和y呈正線性關(guān)系，當12=100%時，所有的觀測點全部落在斜率為l的直線上，預(yù)測結(jié)果最好，即所測量的絹云母的質(zhì)量最好。決定系數(shù)R2越接近100%，預(yù)測結(jié)果越好，即所測量的絹云母的質(zhì)量越好。校正均方差RMSEC，用于衡量校正集樣品預(yù)測結(jié)果的準確性。它通過公式:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>獲得。校正均方差RMSEC是交叉驗證中的一個重要參數(shù)，校正均方差RMSEC越小，所述定量分析模型對校正集樣品的預(yù)測結(jié)果越接近理論值。本實施方式中采用傅立葉變換近紅外光譜分析儀在波長為10000cm—^4000cm—工范圍內(nèi)采集的待測絹云母樣品的光譜圖參見圖l，其中橫坐標為波長，縱坐標為吸收度。本實施方式所述的步驟三中的數(shù)學(xué)方法選自為聚類法、主成分因子法或網(wǎng)格法中的一種本實施方式所述的步驟四中建立絹云母的樣品定量分析模型的方法是化學(xué)計量學(xué)方法。所述的化學(xué)計量學(xué)方法采用偏最小二乘方法、主成分分析或多元線形回歸法，其中采用偏最小二乘方法建立模型的效果最好。本實施方式所述的步驟四中優(yōu)化絹云母的樣品的定量分析模型之前，對校正樣品集中的每個樣品光譜進行預(yù)處理。所述預(yù)處理的方法選自直線扣除、矢量歸一化、最大最小歸一化、多元散射校正、一階導(dǎo)數(shù)法、二階導(dǎo)數(shù)法、線性補償差減法、一階導(dǎo)數(shù)法和直線扣除、一階導(dǎo)數(shù)法和矢量歸一化、一階導(dǎo)數(shù)法和最大最小歸一化、一階導(dǎo)數(shù)法和多元散射校正、一階導(dǎo)數(shù)法和二階導(dǎo)數(shù)法或一階導(dǎo)數(shù)法和線性補償差減法組合中的一種，其中所述一階導(dǎo)數(shù)法和矢量歸一化方法的預(yù)處理效果最好。本實施方式所述定量分析模型中的最佳光譜區(qū)間為5242cm—^4096cm—工或最佳光譜值為7070cm—、本實施方式中所述的步驟一的傅立葉變換近紅外光譜分析儀，可以采用在線型的傅立葉變換近紅外光譜分析儀，如配置光纖附件和光源非接觸方式。也可以采用離線型的傅立葉變換近紅外光譜分析儀，如配置積分球附件和光柵附件。具體實施方式二本實施方式為具體實施方式一所述方法的一個具體實施例；本實施方式中的最佳校正模型采用下述方法獲得步驟一采用分辨率為8cm—、掃描次數(shù)為64次的傅立葉變換近紅外光譜分析儀，在波長為10000cm—^4000cm—工范圍內(nèi)采集多個絹云母樣品的光譜，獲得多個光譜信息；步驟二統(tǒng)計步驟一獲取的多個光譜信息，并建立絹云母樣品的光譜圖庫；步驟三在步驟二中獲取的樣品光譜圖庫中采用數(shù)學(xué)方法選擇具有代表性的光譜信息，根據(jù)獲得的所述具有代表性的光譜信息建立校正樣品集；步驟四將步驟三建立的校正樣品集采用交叉驗證的方法逐步優(yōu)化樣品光譜信息的定量分析模型，所述定分析模型是以模型評價指標的決定系數(shù)R2為0.86、校正均方差RMSEC為0.72的參數(shù)值建立的，最終獲得最佳校正模型；采用獲得的最佳校正模型對待測的絹云母樣品的光譜信息進行分析，獲得待測絹云母的質(zhì)量結(jié)果；采用傅立葉變換近紅外光譜分析儀預(yù)測的絹云母純度與通過傳統(tǒng)的顯微鏡觀察和化學(xué)分析方法得到的實際絹云母純度的偏差，如表l所示表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>-0.62694.4792.08-1.39789.0289.560.54從表l可以看出采用傅立葉變換近會]:外光譜分析儀預(yù)測的絹云1辱的純度與通過傳統(tǒng)的顯微鏡和化學(xué)分析方法得到的實際絹云母的純度的偏差較小，從兩種方法獲得的結(jié)果可以看出沒有顯著性差異，說明可以使用近紅外光譜的方法分析絹云母的純度。權(quán)利要求1.快速檢測分析絹云母質(zhì)量的方法，其特征是快速檢測分析絹云母質(zhì)量的方法為采用傅立葉變換近紅外光譜分析儀采集待檢測絹云母樣品的光譜信息，采用最佳校正模型對所述待檢測的絹云母樣品的光譜信息進行分析，獲得待測絹云母的質(zhì)量分析結(jié)果；所述建立最佳校正模型的過程為步驟一采用傅立葉變換近紅外光譜分析儀在波長為10000cm-1~4000cm-1范圍內(nèi)采集多個絹云母樣品的光譜，獲得多個光譜信息；步驟二統(tǒng)計步驟一獲取的多個光譜信息，并建立絹云母的樣品光譜圖庫；步驟三在步驟二獲得的樣品光譜圖庫中采用數(shù)學(xué)方法選擇具有代表性的光譜信息，根據(jù)獲得的所述具有代表性的光譜信息建立校正樣品集；步驟四將步驟三建立的校正樣品集采用交叉驗證的方法逐步優(yōu)化樣品光譜信息的定量分析模型，最終獲得最佳校正模型。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的快速檢測分析絹云母質(zhì)量的方法，其特征在于步驟四中的定量分析模型的評價指標包含決定系數(shù)R2和校正均方差RMSEC，根據(jù)決定系數(shù)R2和校正均方差RMSEC確定定量分析模型中的光譜區(qū)間、主成分數(shù)和光譜的預(yù)處理方法；所述決定系數(shù)R2表示校正樣品集中樣品預(yù)測值與理論值的相關(guān)程度，它由公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>獲得，式中n表示校正集樣品的數(shù)量；yi表示第i個樣品的真實值；^表示真實值的平均值；表示第i個近紅外模型對樣品的預(yù)測值；由上述決定系數(shù)R2的計算公式得，當R2越接近100。/。時，所測量的絹云母的質(zhì)量就越最好校正均方差RMSEC，用于衡量校正集樣品預(yù)測結(jié)果的準確性，它通過公式獲得；校正均方差RMSEC越小，所述定量分析模型對校正集樣品的預(yù)測結(jié)果越接近理論值。3根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的快速檢測分析絹云母質(zhì)量的方法，其特征在于步驟三中所述的數(shù)學(xué)方法選自聚類法、主成分因子法或網(wǎng)格法中的一種。4根據(jù)權(quán)利要求3所述的快速檢測分析絹云母質(zhì)量的方法，其特征在于步驟四中所述建立絹云母樣品的定量分析模型的方法是化學(xué)計量學(xué)方法。5根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速檢測分析絹云母質(zhì)量的方法，其特征在于所述的化學(xué)計量學(xué)方法包括偏最小二乘方法、主成分分析和多元線形回歸法。6根據(jù)權(quán)利要求l、2、4、或5所述的快速檢測分析絹云母質(zhì)量的方法，其特征在于步驟四中優(yōu)化絹云母的樣品的定量分析模型之前，對校正樣品集中的每個樣品光譜進行預(yù)處理。7根據(jù)權(quán)利要求6所述的快速檢測分析絹云母質(zhì)量的方法，其特征在于所述的預(yù)處理方法選自直線扣除、矢量歸一化、最大最小歸一化、多元散射校正、一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)、線性補償差減法、一階導(dǎo)數(shù)法和直線扣除、一階導(dǎo)數(shù)法和矢量歸一化、一階導(dǎo)數(shù)法和最大最小歸一化、一階導(dǎo)數(shù)法和多元散射校正、一階導(dǎo)數(shù)法和二階導(dǎo)數(shù)法或一階導(dǎo)數(shù)法和線性補償差減法組合中的一種。8根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速檢測分析絹云母質(zhì)量的方法，其特征在于所述定量分析模型中的最佳光譜區(qū)間為5242cm-l-4096cm-l或最佳光譜值為7070cm-l。全文摘要快速檢測分析絹云母質(zhì)量的方法，涉及一種快速檢測分析絹云母質(zhì)量的方法，它解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用顯微鏡觀察法和化學(xué)分析法對絹云母質(zhì)量進行檢測存在費時費力和生產(chǎn)效率低的問題。其方法為采用傅立葉變換近紅外光譜分析儀采集待檢測絹云母樣品的光譜信息，采用最佳校正模型對所述光譜信息進行分析，獲得分析結(jié)果；所述最佳校正模型是采用下述方法獲得的采用傅立葉變換近紅外光譜分析儀采集絹云母樣品光譜信息；根據(jù)樣品光譜信息建立光譜圖庫；選擇具有代表性的光譜信息建立校正樣品集；根據(jù)校正樣品集采用交叉驗證的方法逐步優(yōu)化樣品光譜信息的定量分析模型，直到獲得最佳校正模型。本發(fā)明方法適用于快速檢測原礦開采和尾礦中回收的絹云母的純度分析。文檔編號G01N21/35GK101650306SQ200910305500公開日2010年2月17日申請日期2009年8月11日優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日發(fā)明者麗劉,波姜,孟令輝,易寧波,黃玉東申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)