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              解決方案

              THE SOLUTION

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              鐵礦石類鑒別系統Oreids技術方案
              2022-02-03 10:52:19   


              一、應用概述
                我國80%的鐵礦石需求來自進口,2020年鐵礦石進口量達到創紀錄的11.7億噸。隨著我國對進口“洋垃圾”的明令禁止,若在大宗進口鐵礦石中摻雜廢渣與尾渣等各類固體廢物,對海關監管帶來新的風險與挑戰。

                    鐵礦石除了品位之外,還要充分考慮其物質組成和利用價值,鐵礦石類樣品在物相組成、元素含量與其它物質存在差異,鐵礦石鑒別系統(OreIDs)采用單波長X射線熒光光譜法(HS XRF®)對鐵礦石類樣品進行元素含量成分分析和譜圖鑒別,通過快速基本參數法(Fast FP®)得到鐵礦石中各元素含量與背景組成,進一步通過譜圖庫檢索與成分鑒別算法得到鐵礦石相似度判定。



              • 單波長 X 射線熒光光譜儀原理

                 單波長X射線熒光光譜儀(HS XRF)采用全聚焦型雙曲面彎晶技術,全聚焦型雙曲面彎晶將X射線光管出射譜中靶材特征射線衍射聚焦到樣品一點,大幅降低或消除X射線管出射譜中連續散射線背景對樣品元素譜的干擾,提升元素檢測信噪比,相對傳統XRF檢出限降低1-2個數量級,單波長X射線熒光光譜儀實現對微量和痕量元素的檢測分析。






              • 快速基本參數法
                 基本參數法(FP)是XRF定量分析的一項重要技術,其通過對X射線熒光物理學明確的物理現象建立基本參數庫和數學模型,經過大量計算直接得到樣品中各元素的含量,解決了XRF基體效應、元素間吸收增強效應、譜線重疊干擾、探測器各種效應等對定量分析的復雜性和不確定性,實現欠缺標準樣品情況下的樣品元素定量分析。北京安科慧生研發的快速基本參數法(Fast FP)是全面的基本參數法,在樣品適應性、定量精度、擴展性等方面處于領先地位。




              • 鐵礦石類三維鑒別數學模型OreIDs
                 XRF能譜包括元素譜、背景譜、主量元素散射線譜等豐富信息,為成分鑒別提供科學數據信息,進而也可以建立相關的標準譜庫。
                 三維鑒別模型的建立,一維是建立鐵礦石單波長X射線熒光光譜與基本參數參比數據庫,掃描大量的實際鐵礦石樣品和標準鐵礦石樣品的譜圖,并對譜圖進行聚類算法分析,建立鐵礦石類參比數據庫;二維是進行正常鐵礦石主成分分析(PCA),設定主量元素含量區間;三維是掃描分析各類礦渣、尾渣、其它礦石、各類固體廢物,建立偽鐵礦石譜圖與元素含量庫,并進行聚類分析,得到可靠的數學模型。
                 鐵礦石類三維鑒別數學模型OreIDs具有擴展和學習功能,可以擴展到其它礦石類鑒別,通過分析大量樣品,算法自學習,不斷提升其判斷準確度。




              二、鑒別結果統計分析

              鐵礦石類鑒定系統OreIDs對鐵礦石類、其它礦石類、固體廢物(廢渣、礦渣、污泥等)相似度鑒別結果統計如下:


              樣品類別 樣品數量(個) 相似度區間(0-100%)
              鐵礦石樣品 97 91.8-99.7
              鐵礦石標準物質 22 91.5-99.7
              疑似鐵礦石 2 69.6-71.6
              其它礦石樣品 20 75.0-46.8
              固體廢物類樣品 25 44.9-74.2


              進一步驗證了鐵礦石標準樣品與鐵合金爐渣一定比例混合后Oreids相似度得分值:

              樣品 Oreids相似度得分值
              鐵礦石標準樣品ZbK308 99.5
              鐵合金爐渣3# 64.1
              Zbk90%+爐渣10% 88.7
              Zbk80%+爐渣20% 82.5
              Zbk70%+爐渣30% 78.5
              Zbk60%+爐渣40% 73.9


              三、系統方案
               


               
              四、應用特點
                  樣品處理簡單
                   除了取樣代表性外,僅需對鐵礦石樣品現場粉碎至細度為毫米級別的顆粒;

                  鑒別速度快
                   單個從樣品制備、儀器分析到得到鑒別結果8分鐘以內;

                相似度統計結果
                90%-99.9%為鐵礦石類,85%-89.9%為可疑樣品,<85%為非鐵礦石類或鐵礦石摻雜樣品;

                危害元素定量信息
               單波長X射線熒光光譜儀與基本參數法,可以直接得到鐵礦石中30多個元素定量結果,包括鐵元素含量、雜質元素含量、危害重金屬元素含量;

                   擴展性強
                Oreids可以擴展分析其它類礦石樣品,建立其它類礦石的鑒別算法;

                   環境適應性強
                    適應-10℃~40℃環境下檢測,可以完成現場和實驗室分析。




              五、說明
               鐵礦石摻雜固體廢物的鑒別是一項十分復雜的分析過程,本方法僅就鐵礦石元素成分與含量并建立全球鐵礦石數據庫,并不能代表鐵礦石所有物理化學特性。




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