[发明专利]一种基于拉曼光谱分析的煤质快速检测方法

说明书

技术领域

本发明专利属于煤质检测领域，更具体的，涉及一种基于拉曼光谱分析的煤质快速检测方法。

背景技术

煤本质上是一种包含水分、有机质及无机质的混合物。而这些成分的含量及组成将决定煤的物理化学特性，进而在很大程度上决定其开采及后续利用过程。因此确定煤炭的煤质成分是煤炭研究及生产与利用的一个前提。煤质的检测通常采用工业分析及元素分析进行测量确定，而随着煤炭智能化生产及利用的开展，原煤煤质成分的检测速度对智能化生产产生了巨大的挑战，也是提高煤炭生产及利用效率的一个技术瓶颈。因此，寻求一种新的能快速并准确获得煤质成分的方法，可以为煤炭高效利用及智能化生产提供理论基础及技术指导。

煤炭的工业分析、元素分析是一种最为精确并被广泛使用的煤质分析方法，其可以精确获得全面的煤质成分数据。然而其是在实验室参照国家标准进行，过程复杂，对测试样品形态要求高，测量耗时较长。

煤炭的岩相分析也是一种较好的煤质分析方法，其因实验操作简单，仪器设备价格相对低廉而被广泛使用。然而其在实验过程中需要选取的测试点数量繁多，耗时长，且测试过程中对样品条件要求较高，需要进行复杂的制样过程，并且很难同时获得煤质的不同特征的多个参数。

核技术测量煤质成分的方法，因其可以获得煤炭中的大部分元素，也受到越来越多研究者的关注。然而其设备投入成本高，测试精度还有待提高，此外测试过程中由于采用核技术，需要较完善的安全防护，危险系数大，工业化应用困难。

专利CN103529012B公开了一种适用于高炉瓦斯灰中碳来源的拉曼光谱定量检测方法，其利用拉曼光谱分析，快速、准确、定量地分析出了煤炭及焦炭占高炉瓦斯灰中的比例。然而却并不适用于原煤的煤质分析，无法获得煤中水分(M)、挥发分(V)、固定碳(FC)、灰分(A)、碳(C)、氢(H)等煤质成分，很难满足煤炭智能化生产及利用的需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于拉曼光谱分析的煤质快速检测方法，其目的在于提供一种快速、可靠、操作简单且能同时获得多种煤质成分特征参数的方法。该方法可适用于煤矿开采、燃煤电厂等的煤质分析及在线检测，也适用于实验室研究过程中的煤质成分测试。

为实现上述目的，本发明提出了一种基于拉曼光谱分析的煤质快速检测方法，包括：

(1)建立煤质-拉曼关联数据库，

选取多种不同煤阶、不同灰分标准煤，获得每种标准煤的拉曼光谱特征参数以及每种标准煤对应含有的煤质成分特征参数，计算拉曼光谱特征参数与煤质成分特征参数的映射关系，建立煤拉曼光谱特征参数与煤质成分的关联数据库；

(2)对待检测原煤采用与步骤(1)相同的方式及基准进行拉曼光谱测试、并对得到的待测原煤的拉曼光谱进行分峰计算，获得待检测原煤拉曼光谱特征参数；

(3)将待检测原煤的拉曼光谱特征参数与已建立的煤质-拉曼关联数据库比对，根据对应的拉曼光谱特征参数与煤质成分特征参数的映射关系，获得待检测原煤的煤质成分特征参数，确定煤质。

进一步地，所选多种标准煤均为原矿煤且各个标准煤是代表性不同的煤种。

进一步地，步骤(1)中对拉曼光谱进行预处理，预处理包括将拉曼光谱进行分段处理，分为一阶拉曼峰和二阶拉曼峰，并分别对一阶拉曼峰和二阶拉曼峰进行去基线处理。

进一步地，拉曼光谱检测范围选择600-3400cm^-1谱段，以600-2200cm^-1为一阶拉曼峰，以2200-3400cm^-1为二阶拉曼峰。

进一步地，步骤(2)中，计算一阶拉曼峰的总峰面积，并对二阶拉曼峰进行分峰计算。

进一步地，二阶拉曼峰的分峰计算采用高斯曲线拟合计算法，分峰数量为八个。

进一步地，步骤(1)中，标准煤拉曼光谱特征参数包括以下参数中的至少一个，