[发明专利]用于钨浮选精矿品位在线检测的光纤拉曼系统及方法

权利要求书

1.一种用于钨浮选精矿品位在线检测的光纤拉曼系统，其特征在于，包括激光发生装置、光谱装置和工业计算机，所述的激光发生装置产生激光并竖直的照射至钨浮选槽内的浮选泡沫层上以激发泡沫层矿物产生拉曼光谱，所述的光谱装置采集浮选泡沫层被照射后产生的拉曼光谱，所述的工业计算机通信连接至光谱装置并接收采集的拉曼光谱信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的激光发生装置和光谱装置通过光学装置来发射激光和收集光谱，所述的光学装置包括复合型拉曼光纤探头和光学准直透镜，所述的复合型拉曼光纤探头设置于浮选槽上方并竖直朝向泡沫层，所述的光学准直透镜固定于复合型拉曼光纤探头下，所述的激光发生装置通过复合型拉曼光纤探头朝向浮选泡沫层发射激光，所述的光谱装置通过光学准直透镜和复合型拉曼光纤探头采集拉曼光谱。

3.一种用于钨浮选精矿品位在线检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：设置采集钨浮选泡沫层拉曼光谱的系统；

步骤S2：在预设时间区间内，设定固定的光谱积分时间，从此时间区间内获得泡沫层样本的多个拉曼光谱采样结果，从而构成拉曼光谱集合；

步骤S3：持续采集一段时间内泡沫层样本的拉曼光谱，基于步骤S2构建多个拉曼光谱集合，同时人工采集与拉曼光谱集合相对应的钨精选泡沫层样本，基于ICP-MS方法获取其精矿品位值；

步骤S4:对各个集合中所包含的拉曼光谱进行预处理，滤除拉曼光谱的随机噪声及扣除其荧光散射背景信号；

步骤S5：对各个集合中预处理后的拉曼光谱求取其平均光谱作为代表性光谱，消除泡沫层矿物分布不均带来的检测误差；

步骤S6：基于含钨矿物的分子结构特征及其拉曼光谱表征方法获取泡沫层中含钨矿物的特征峰峰位信息；

步骤S7：结合步骤S6中所获取的特征峰峰位，基于高斯谱峰拟合方法获取含钨矿物特征谱峰的峰高、峰面积和谱峰区域信息，从而获取含钨矿物的特征谱段；

步骤S8：利用所述泡沫层样本的代表性拉曼光谱作为训练样本集合，提取其每个样本所对应光谱的特征谱段信息，基于偏最小二乘回归方法建立泡沫层拉曼光谱与钨浮选精矿品位间的回归模型；

步骤S9：对钨浮选中在线采集的泡沫层拉曼光谱基于所述步骤S3至所述步骤S7进行预处理，得到滤除随机噪声、扣除荧光散射背景和冗余光谱波长影响的含钨矿物拉曼光谱的特征谱段信息，其后将该特征谱段信息作为所述步骤S8中所建立回归模型的输入，从而获取钨浮选中的实时精矿品位。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中人工采样的泡沫层样本的精矿品位值基于ICP-MS方法离线测定。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中对泡沫层矿物拉曼光谱的预处理包括平滑滤波、荧光背景扣除和光谱归一化。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S6中含钨矿物的分子结构特征及其拉曼光谱表征方法是通过匹配含钨矿物分子键与拉曼光谱特征峰获取。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S7中高斯谱峰拟合方法是基于高斯谱峰的数学模型实现，数学模型公式为：

其中，R是拉曼位移，I是一定拉曼位移下的拉曼散射强度，I₀为基线强度，当原始拉曼光谱经过基线校正后，I₀的值为0，S为单个高斯谱峰的峰面积，W为高斯谱峰的半高宽，R_c为最大光谱散射强度所对应的谱峰处的拉曼位移，π为圆周率，因此，单个高斯峰由S、W和R_c三个参数决定。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S7中获取含钨矿物的特征谱段，是提取光谱的特征谱段基于高斯分峰拟合结果中特征谱峰的峰面积和半高宽，来确定其特征谱段范围，即多个特征谱峰所包含的拉曼光谱波长点的范围。