應用推介 | 礦物勘探：光譜分析助力孔雀石含量檢測
在礦物勘探和礦物加工過程中，準確測定礦石組成對選礦工藝制定和過程優化具有重要意義。 礦石中各種礦物的含量及有價成分的品位測定可以通過實驗室專業的化學方法來測定。
但傳統方法過程繁瑣、復雜，耗時長，并且需要檢測人員具有一定的專業知識和技能，再者還存在檢測儀器復雜昂貴、檢測成本較高的問題，不能實現生產現場的快速檢測。因此，開發一種快速、方便的檢測方法成為一個迫切的需求。
光譜分析：礦石勘探新選擇
傳統勘探技術的痛點
在礦石勘探應用上，傳統技術曾長期占據主導地位，但隨著行業發展，其局限性愈發凸顯。
化學分析法作為經典手段，需經過復雜的樣品溶解、分離、滴定等步驟，周期長，從采樣到得出結果往往需要數天甚至數周
傳統測定手段成本高，不僅消耗大量化學試劑，對專業人員操作要求也高。在需要快速判斷礦脈走向、及時調整勘探方案的場景下，難以滿足實時監測需求，可能導致錯失最佳勘探時機。
化學分析過程具有強破壞性，樣品被溶解或分解，原始礦物的結構、構造等信息永&久喪失，不利于后續對礦物成因、演化等深入研究。
傳統的勘探方法還存在數據采集效率低的問題。傳統單點采樣后需送回實驗室分析，無法在現場快速獲取大量有效數據，難以應對復雜地質環境下對勘探全面性和及時性的要求。
現今，伴隨光譜分析技術的飛速發展，光纖光譜儀以其靈敏度、信噪比、穩定性及場景適用性等方面優勢，得以在礦石勘探、成分檢測中得以應用。ATP2000P光譜儀：核心優勢
1. 全光譜覆蓋：
光譜范圍達到 200 -1100nm，在這個寬廣區間內，能夠有效捕捉各類礦物的特征吸收峰。以孔雀石為例，它在特定波長下有獨特吸收峰，ATP2000P可清晰識別，為含量檢測提供關鍵依據，相比傳統技術覆蓋范圍窄、易遺漏關鍵信息，有著極大優勢。
2. 高靈敏度：
光譜分辨率在 0.5-4.0nm，最&低檢測限達 μg/kg 級。這意味著它能夠檢測到極其微量的元素，在檢測低品位礦石或尋找稀有元素礦時，能發現傳統技術難以察覺的礦化信息，不放過任何潛在價值。在數據處理上，
3. 支持二次開發：
搭載智能化軟件，實現自動數據校正，排除外界干擾因素對檢測結果的影響，并根據大量已有的礦物光譜數據，通過神經網絡模型訓練，快速準確地預測礦物含量。
4. 輕量化設計與 USB 供電特性：
體積小巧、攜帶方便，無需外接復雜的電源設備。這一特點使得它非常適用于移動實驗室、現場檢測等場景，更具實用價值。
實驗案例：孔雀石綠的快速檢測
樣品及實驗裝置
試驗樣品來自福建紫金銅業有限公司，將較高純度的綠泥石、方解石、石英、孔雀石、赤鐵礦用球磨機粉碎為粉末，取0.074～0.038mm 粒級。5種礦物粉末按一定的體積比配制成多組混合礦物，來模擬天然氧化銅礦石。
混合礦物樣品光譜測量總系統由可見近紅外光譜采集單元、控制單元和計算機圖像顯示單元組成。 采集單元由奧譜天成ATP2000P 型可見近紅外光譜儀（波長范圍 200～1080nm）、鹵素燈光源、標準矯正白板、紫外石英光纖組成。控制單元由一個可以提升、平移和旋轉的控制臺組成。控制臺控制光纖探頭的垂直運動以及樣品的水平和旋轉運動。
孔雀石含量預測建模流程如下所示
選取積分時間為300ms、平均次數為50次、像素平滑參數為7pix、波長間隔為0.4nm，積分球探頭與樣品的距離保持2-3nm，保證照射到礦物樣品的表面積最大（直徑為10mm），從而減小試驗誤差。
采集的原始樣品光譜如下：
光譜預處理及特征波長選擇
由于用微型光譜儀采集的光譜數據會受到噪音和基線漂移等影響，會影響模型的準確性和穩定性。為了消除這些影響，在建模前需要對光譜進行預處理。
本研究選取卷積平滑（SG）、一階導數（FD）、標準正態變換（SNV）以及多元散射矯正（MSC）4 種方 法［13］ 對原始數據進行預處理。
原光譜數據波長范圍 400～1100nm，其中包含1744個波長點。數據體積龐大會造成模型分析速度變慢，此外，光譜之間存在著共線問題，會干擾模型的建立。因此，本研究通過特征波長選擇來減少模型輸入變量的維度，同時也可以消除無用信息的光譜數據，提高模型的準確性。
模型建立與結果分析
將經過特征波長挑選的樣品按照4∶1劃分，其中訓練集樣品93個，測試集樣品23個。
由上圖可以看出，BP模型的預測值和真實值之間相關性較高，預測誤差較小，認為建立的模型具備較高的可行性，可用于礦物含量的檢測。
結論：利用光譜分析技術，采用ATP2000P光纖光譜儀可對孔雀石礦物中含量進行有效預測。
研究表明，通過光纖光譜儀對礦物進行快速檢測，具備其可行性，若再輔以拉曼、熒光等檢測手段，兼及光譜分析技術的高效性以及準確性，在礦石勘探領域具有廣闊應用前景！
