[发明专利]一种矿物分析装置

说明书

技术领域

本发明为一种矿物样品分析的装置，适用于在矿业勘探或开采过程中的现场矿物样品分析，涉及利用高光谱成像技术对样品中的矿物类型进行扫描，利用X射线荧光技术对样品中的元素含量进行分析。 

背景技术

目前，在矿业领域，能够用于野外和现场勘探或开采过程的便携分析仪器，主要是能量色散型的X射线荧光仪器(XRF)，采用微型X射线管和半导体制冷探测器，能够对矿物样品的元素含量进行分析。比较著名的是美国赛默飞世尔科技尼通公司公司(Thermofisher Niton)的Niton XL系列和美国伊诺斯公司(Innov-X)公司的Delta系列矿石分析仪。由于矿石的不均匀性以及复杂性，便携的X射线荧光分析仪器只能对矿石的大致含量进行分析，且单纯的元素分析，不能判断矿物类型，存在较大的局限。便携X射线荧光仪目前主要用于寻找地表“异常”。在矿业领域，传统上，一般采用昂贵的X射线衍射仪器来辨别矿物类型，近几年来，近红外和高光谱分析技术也逐步用于“蚀变”矿种识别。将高光谱成像技术与带有快速制样功能的小型X射线荧光技术结合，将在矿业领域带来革命性的变化。 

发明内容

本发明的目的在于提出一种模块化的能够应用于现场的融合X射线荧光技术与高光谱成像技术的矿物成分与类型分析装置。 

本发明的技术解决方案是： 

1.将矿物样品放置在小型平台固定或特定沟槽内(如岩芯盒内)。 

2.通过小型高光谱成像模块，从前到后逐步完成对矿物样品的高光谱成像扫描，同时依据在不同波长下的高光谱图像，对矿物样品的不同矿物类型进行辨识，并以不同颜色或深浅进行标识，记录样品的空间位置。 

3.快速样品制备模块，利用圆形岩石切割刀具瞬时快速切割，完成对矿物样品的干燥和粉末化，对粉末样品进行收集，并自动传送到特定位置并压实，即可作为X射线荧光分析的理想样品。 

4.收集和压实的样品被传送到小型化X射线荧光分析模块，进行元素成分分析。 

5.通过空间位置信息，将高光谱矿物类型标识数据与X射线荧光成分分析数据进行结合，最后由系统分析给出矿物样品的全地质学信息，实现矿物的现场自动编录。 

整个装置由高光谱成像模块，样品快速制备模块，样品推送系统，X射线荧光分析模块以及控制与分析模块组合而成。高光谱模块对矿物“蚀变”类型的识别与标识，可通过搜寻样品的特征光谱区域完成。在波长1400nm和2200nm区域，白云母具有强吸收特征。在1950nm处，斜长石具有强吸收特征。X射线荧光模块，采用小型化的X光管及电制冷探测器，并使用基本参数分析方法来消除或降低模块对样品模型和基体的依赖。而如果没有有效的快速制样设备，岩芯的不均匀性所带来的误差，将使现场无法有效应用任何分析技术。快速样品制备模块，可以瞬时完成样品的快速制备，获取XRF模块所需要的理想样品。在控制与分析模块中，通过获取的高光谱矿物种类数据结合XRF分析的元素含量数据，可以获得某些矿物种类的含量。如利用高光谱在岩石样品中的发现了赤铁矿，而XRF模块得到了Fe元素的含量42.18％，综合两个数据即可得出，赤铁矿Fe₂0₃的含量大约为60.26％。了解矿物的组成和含量对矿业的开采及选矿都具有极其重要的意义。获取的特征模块系统最后获取的全地质数据信息，还可嵌入取样地域的地理学信息，并与GIS(地理信息系统)软件或该地域的高光谱遥感图像结合在一起。 

附图及实施例： 

图1为该矿物全分析装置的实施结构图，依照分析顺序，样品6被固定于平台或沟槽中，首先样品的高光谱成像模块3对样品进行图像扫描、类型标识和空间信息记录，随后样品制备模块2，对样品进行快速制样。在取得一定的样品量后，经过推送模块5，传送到X射线荧光分析模块1进行元素分析，分析模块4对来自高光谱模块3和X射线荧光模块1的数据进行分析与整合后，给出全地质学信息。如该装置用 于岩芯分析，由于样品为圆柱形，则样品平台可以设置为旋转平台，由皮带带动岩芯旋转，从而完成整个岩芯的高光谱成像扫描。 

图2为快速样品制备模块的实施结构，样品制备模块对XRF分析结果的准确性至关重要，因为以基本参数法为分析基础的能量色散XRF要求样品是均匀干燥的样品，而该快速样品制备模块可以通过圆盘形切割刀具A瞬时实现样品C的快速制备-粉末化，由于样品与高速切割刀具接触时，与刀具摩擦获得的大量热能消耗了样品中的水分，因而所得到的最终样品为已经成为干燥的的粉末状样品，而这些粉末状干燥的样品在离开刀具时获得了一定的速度，沿着刀具和样品最后接触点的切线方向抛离出去。在一定距离处设置的样品收集漏斗B利用粉末的惯性和重力，实现了样品的自动收集和均匀化。