近紅外光譜技術在礦石檢測中的創新應用與技術解析

近紅外光譜（NIRS）技術作為一種非破壞性、高效實時的分析手段，近年來在礦石檢測領域展現出顯著的技術優勢。其通過捕捉礦物分子振動對近紅外光的特定吸收特征，可在短時間內解析礦石成分、水分及礦物相態等關鍵參數，為礦產勘探、選礦優化及質量控制提供科學依據。本文從技術原理、應用場景及技術挑戰三個維度，系統闡述近紅外光譜技術在礦石檢測中的前沿進展。

一、技術原理：分子振動與光譜特征解析

近紅外光譜技術的核心機理源于物質分子振動能級躍遷的特殊響應。礦石中特定化學基團（如羥基、碳酸根、硅氧鍵等）在近紅外波段會形成特征吸收峰，構成“分子指紋”。例如：

· 羥基振動：在特定波段呈現強吸收，可用于黏土礦物的快速識別；

· 碳酸鹽振動：位于特征波段的吸收峰可精準區分碳酸鹽礦物；

· 金屬氧化物：鐵氧化物在特定波段的吸收特性可實現鐵品位的快速反演。

通過高精度光譜儀采集反射或透射光譜數據，結合化學計量學算法構建定量模型，可實現礦石成分的精準預測。研究表明，針對鐵礦石總鐵含量的檢測，模型預測精度顯著優于傳統濕法化學分析。

二、應用場景：全產業鏈技術賦能

1.地質勘探與礦物識別

l 蝕變礦物圈定：利用短波紅外對蝕變礦物的高靈敏度，可快速繪制礦區蝕變分帶圖，指導成礦靶區定位。

l 原位快速篩查：便攜式設備可在野外現場完成礦物種類鑒定，大幅減少實驗室分析的時間成本。

2.選礦流程優化

l 智能分選：基于近紅外光譜的在線分選系統可實時識別礦石與脈石，顯著提升入選品位并降低能耗。

l 過程監控：通過實時監測礦石成分波動，動態調整工藝參數，有效提高金屬回收率。

三、技術優勢與挑戰

核心優勢：

l 非破壞性：無需破碎或化學處理，保留樣品完整性；

l 高效性：秒級響應速度，支持產線連續監測；

l 多指標同步分析：單次掃描可同步獲取多維數據；

l 環保性：避免使用有毒試劑，符合綠色礦業發展需求。

技術瓶頸：

l 基體效應干擾：礦石顆粒度及表面狀態差異可能導致光譜漂移，需通過算法優化解決；

l 模型泛化能力：礦區地質背景差異要求模型具備跨區域適應性；

l 高精度檢測需求：低含量元素的檢測靈敏度仍需提升。

四、工業實踐與創新案例

在工業級應用中，近紅外技術的成熟性已通過多項創新方案得到驗證。以西派特研發的鐵礦石在線分析系統為例，其通過動態光譜補償技術與全息定標算法，實現了對傳送帶礦石的實時成分解析。該系統可同步檢測總鐵、二氧化硅、氧化鋁等多項指標，檢測效率達到行業先進水平，誤差精度滿足工業場景需求。針對復雜工況，系統采用多通道校正與自適應濾波算法，顯著提升了數據穩定性。該系統將傳統實驗室分析周期壓縮至秒級，同時大幅減少化學試劑使用量，成為礦業高效化與綠色化轉型的典型范例。

近紅外光譜技術正推動礦石檢測從“實驗室滯后分析”向“現場實時感知”的范式轉變。隨著技術迭代與行業適配性提升，該技術已逐步滲透至礦山勘探、生產及貿易全鏈條。以工業級解決方案為代表的實踐成果，不僅驗證了近紅外技術的工程化潛力，更為礦業提質增效與低碳發展提供了可復用的技術路徑。