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彩譜FigSpec高光譜相機分選方解石的應(yīng)用

全球天然礦物儲量的有限性與建筑、電子、化工等領(lǐng)域持續(xù)增長的資源需求形成尖銳矛盾。在此背景下，以傳感器為核心的智能分選技術(shù)正成為工業(yè)礦物開采的關(guān)鍵解決方案。除傳統(tǒng)的 X 射線檢測、顏色識別及激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）外，基于高光譜成像的近紅外（NIR）分選技術(shù)憑借其獨特優(yōu)勢，在行業(yè)內(nèi)掀起技術(shù)革新浪潮。

一、方解石是什么？

二、有哪些應(yīng)用？

1、建筑與建材領(lǐng)域
水泥與混凝土：方解石是石灰?guī)r的主要成分，經(jīng)煅燒生成氧化鈣（生石灰），用于制造水泥、石灰等建材。
裝飾材料：純凈方解石晶體可加工成工藝品或裝飾板材，如漢白玉。

2、化工與工業(yè)
填充劑：超細方解石粉廣泛用于造紙、塑料、橡膠中，提升產(chǎn)品白度、硬度和穩(wěn)定性。
中和劑：用于化工廢水處理，中和酸性物質(zhì)，降低環(huán)境污染。

3、醫(yī)藥與食品
補鈣劑：碳酸鈣是常見的鈣補充劑，用于預(yù)防骨質(zhì)疏松。
食品添加劑：作為抗結(jié)劑、增白劑添加到食品中（如面粉、糖果）。

4、農(nóng)業(yè)與環(huán)保
土壤改良：調(diào)節(jié)酸性土壤的 pH 值，促進植物生長。
廢氣處理：用于吸收工業(yè)廢氣中的硫氧化物（如脫硫工藝）。

5、光學(xué)與科研
偏光片：方解石的雙折射特性使其成為制造光學(xué)棱鏡、偏光片的關(guān)鍵材料。
地質(zhì)研究：通過分析方解石的包裹體和同位素，研究地質(zhì)環(huán)境變遷。
  

三、影響方解石價格的因素有哪些？

 
1. 碳酸鈣的類型及其成本影響
 
碳酸鈣有多種形式，每種形式都有獨特的特性和用途。這些形式包括：

• 研磨碳酸鈣 (GCC)：由天然礦物研磨而成，這種碳酸鈣主要用于工業(yè)應(yīng)用，如造紙、塑料和油漆。GCC 與其他形式相比更便宜，因為其加工成本較低。

• 沉淀碳酸鈣 (PCC)： PCC 是通過沉淀過程合成的。其顆粒更細，尺寸和形狀更可控，適合用于藥品、化妝品和食品添加劑等高端應(yīng)用。由于其生產(chǎn)工藝精細，PCC 通常比 GCC 更昂貴。

• 醫(yī)藥級和食品級碳酸鈣：用于膳食補充劑、抗酸劑和食品添加劑，該等級必須符合嚴格的安全和純度標準。醫(yī)藥級或食品級碳酸鈣的價格通常較高，因為需要額外的凈化過程。

 
2、影響碳酸鈣成本的因素
 
有多種因素會影響碳酸鈣的成本。了解這些因素可以幫助消費者和企業(yè)預(yù)測價格變化并做出明智的購買決策。
 
（1）純度和等級
 
碳酸鈣的純度直接影響其成本。對于工業(yè)用途，如果可以接受含有一些雜質(zhì)的較低等級，那么碳酸鈣可能更便宜。然而，在藥品、食品或化妝品中，需要高純度的碳酸鈣，這會導(dǎo)致更高的生產(chǎn)成本，因此單位價格更高。
 
（2）材料來源
 
碳酸鈣的地理來源也會影響其價格。某些地區(qū)碳酸鈣儲量豐富，因此在當?shù)夭少徃阋?。然而，對于高純度礦藏稀少的地區(qū)，進口這種材料可能會因運輸和處理費用而增加成本。石灰石和大理石等天然來源的純度可能因采石場的位置而異。
 
（3）加工技術(shù)
 
如前所述，研磨碳酸鈣更便宜，因為它是由天然礦物機械加工而成的。相比之下，化學(xué)合成的沉淀碳酸鈣需要更先進的加工技術(shù)。該過程中涉及的化學(xué)品、能源和勞動力成本增加了 PCC 的最終價格。
 

四、高光譜技術(shù)測試方解石純度的應(yīng)用

 
針對方解石純度的高通量實時檢測難題，傳統(tǒng)方法依賴覆蓋 2335 nm 特征吸收帶的全波段 SWIR 設(shè)備（1600-2550 nm），本研究提出基于FigSpec高光譜相機FS-17 相機（900-1700 nm）的創(chuàng)新解決方案。

使用FigSpec高光譜相機FS-17獲取的不同方解石樣品的光譜強度，采用Insight標準正態(tài)變量（SNV）； 帶有感興趣區(qū)域（ROI）標記；

 
在基于FigSpec高光譜相機FS-17 設(shè)備獲取的方解石樣品光譜反射率數(shù)據(jù)中，通過一階微分處理可有效提取特征信息。研究發(fā)現(xiàn)，方解石在 1510 nm 與 1640 nm 處存在顯著的吸收特征峰，該特征可直接用于礦物純度分級的光學(xué)分選模型構(gòu)建。值得注意的是，利用偽彩色圖像可視化技術(shù)，即使僅使用短波近紅外（SWIR）波段至 1700 nm 的常規(guī)設(shè)備，仍可實現(xiàn)礦物純度的有效判別，無需依賴覆蓋至 2500 nm 的高端高光譜成像系統(tǒng)。
 
實驗數(shù)據(jù)顯示，若采用覆蓋 2500 nm 的全波段 SWIR 相機，通過提取更多精細光譜特征（如 1900 nm 附近的羥基吸收帶），可顯著提升分選模型的判別精度。這一發(fā)現(xiàn)為礦物分選系統(tǒng)的設(shè)計提供了經(jīng)濟性與準確性的優(yōu)化路徑，在保證基礎(chǔ)檢測需求的前提下，可根據(jù)應(yīng)用場景選擇不同成本效益的技術(shù)方案。