[发明专利]煤质分析的红外结构参数法

权利要求书

1.一种煤质分析的红外结构参数法，步骤如下：

(1)制取满足红外光谱测试条件的煤样，同时将傅里叶变换红外光谱仪调节至满足测试的参数，最终得到高信噪比的煤样原始红外谱图；

(2)根据不同官能团不同振动形式的特定波数范围，以原始谱线相应波谷的最低点为分界点，将原始红外谱图划分为六个波段；

(3)分别在上述各个波段的原始谱线上选定一系列基点，以定义各个波段的基线；

所述的基点按照以下步骤和原则选定：a.选定波段两端的分界点；b.如果有波段原始谱线上的特征波谷的最低点，选定波段原始谱线上的特征波谷的最低点，并保证对于所有的煤样，均在原始谱线的相近位置作出类似的选择；

所述的基线按照以下步骤和原则确定：a.将每对相邻的所述基点以线段连接，则所有线段即组成了该所述波段的基线；b.如果原始谱线上出现位于所述基线之下的波谷最低点，则将其选定为基点，然后按照步骤a重新确定基线；如果原始谱线上出现位于所述基线之下的非波谷点，则将其值归零；

(4)遵循原始谱线二阶导数的每一个波谷对应一个原始谱线中隐藏的波峰的原则，对各个波段的原始谱线进行曲线拟合处理，将各峰之间的重叠部分分离，分解出若干个拟合子峰；

(5)计算每一个拟合子峰的面积，并确定其归属；

(6)以全部波段所有拟合子峰的面积之和为基准，构建并计算一系列表征某一类官能团结构相对含量的红外结构参数；同时构建并计算两个分别表征脂肪性和芳香性组分内部特征的红外结构参数；

(7)比较不同煤样的上述红外结构参数值的相对高低，根据各个参数的表征意义，对每个煤样的煤质特征进行综合分析与评价。

2.根据权利要求1所述的煤质分析的红外结构参数法，其特征在于：所述的煤样原始红外谱图的波数范围为4000～400cm^-1；所述的六个波段分别为3720～3581cm^-1、3099～2800cm^-1、1874～1365cm^-1、1334～950cm^-1、950～671cm^-1、622～439cm^-1。

3.根据权利要求1所述的煤质分析的红外结构参数法，其特征在于：所述曲线拟合处理采用Voigt分布函数和固定子峰峰位的方式进行。

4.根据权利要求3所述的煤质分析的红外结构参数法，其特征在于：所述的红外结构参数包括：

Ia1——无机矿物质振动峰面积之和与所有所述拟合子峰面积之和的比值，即A_{无机矿物质}/A_总，表征煤中无机矿物质的相对含量；

Ia2——粘土类矿物质振动峰面积之和与所有所述拟合子峰面积之和的比值，即A_{粘土类矿物质}/A_总，表征煤中粘土类矿物质的相对含量；

Ib1——脂肪氢振动峰面积之和与所有所述拟合子峰面积之和的比值，即A_脂肪氢/A_总，表征煤中脂肪性结构的相对含量；

Ib2——芳香氢振动峰面积之和与所有所述拟合子峰面积之和的比值，即A_芳香氢/A_总，表征煤中芳香性结构的相对含量；

Ib3——脂肪氢和芳香氢振动峰面积之和与所有所述拟合子峰面积之和的比值，即I_b1+Ib2，表征煤中总氢的相对含量；

Ib4——脂肪氢振动峰面积之和与芳香氢振动峰面积之和的比值，即I_b1/I_b2，表征煤中氢原子在脂肪性和芳香性结构之间分配比例的相对多少；

Ic1——碳氧单键C—O振动峰面积之和与所有所述拟合子峰面积之和的比值，即A_C—O/A_总，表征煤中碳氧单键结构的相对含量；

Ic2——碳氧双键C＝O振动峰面积之和与所有所述拟合子峰面积之和的比值，即A_C＝O/A_总，表征煤中碳氧双键结构的相对含量；

Ic3——羧酸基团COOH振动峰面积之和与所有所述拟合子峰面积之和的比值，即A_COOH/A_总，表征煤中羧酸基团的相对含量；

Ic4——碳氧单键C—O和碳氧双键C＝O振动峰面积之和与所有所述拟合子峰面积之和的比值，即Ic1+Ic2，表征煤中总氧的相对含量；

Ic5——碳氧单键C—O振动峰面积之和与碳氧双键C＝O振动峰面积之和的比值，即Ic1/Ic2，表征煤中氧原子在碳氧单键C—O和碳氧双键C＝O结构之间分配比例的相对多少；

Id1——脂肪性结构中CH2振动峰面积与CH3振动峰面积的比值，即A_CH2/A_CH3，表征煤中脂肪侧链及桥键的长度或分支程度，此参数值越大，表明脂肪侧链及桥键越长，或分支程度越低；

Id2——芳香性结构中孤立或二相邻氢振动峰面积之和与芳香氢伸缩振动峰面积的比值，即A_1H+2H/A_{芳香氢伸缩}，表征芳香环体系中高取代或缩合程度的环的相对比例。