铁矿石类鉴别系统Oreids技术方案：单波长X射线荧光光谱仪

　　一、应用概述

　　 我国80%的铁矿石需求来自进口，2020年铁矿石进口量达到创纪录的11.7亿吨。随着我国对进口“洋垃圾”的明令禁止，若在大宗进口铁矿石中掺杂废渣与尾渣等各类固体废物，对海关监管带来新的风险与挑战。

　　 铁矿石除了品位之外，还要充分考虑其物质组成和利用价值，铁矿石类样品在物相组成、元素含量与其它物质存在差异，铁矿石鉴别系统（OreIDs）采用单波长X射线荧光光谱法（HS XRF®）对铁矿石类样品进行元素含量成分分析和谱图鉴别，通过全息基本参数法（Holospec FP 2.0）得到铁矿石中各元素含量与背景组成，进一步通过谱图库检索与成分鉴别算法得到铁矿石相似度判定。

　　• 单波长 X 射线荧光光谱仪原理

　　 单波长X射线荧光光谱仪（HS XRF）采用全聚焦型双曲面弯晶技术，全聚焦型双曲面弯晶将X射线光管出射谱中靶材特征射线衍射聚焦到样品一点，大幅降低或消除X射线管出射谱中连续散射线背景对样品元素谱的干扰，提升元素检测信噪比，相对传统XRF检出限降低1-2个数量级，单波长X射线荧光光谱仪实现对微量和痕量元素的检测分析。

　　• 全息基本参数法（Holospec FP 2.0）

　　 参数法（FP: Fundamental Parameters method）是X射线荧光领域的核心算法和研究重点。安科慧生研发人员历时十几年，颁布全息基本参数法-Holospec FP 2.0，将基本参数法的应用提升到前所未有的水平。

　　Holospec FP与常规FP区别：

　　1) 全谱拟合：当前唯一采用全谱拟合的基本参数法

　　2) 完整性：基本参数库结合先进的数学模型（Advanced MM），从而完成对XRF整个物理学过程的数字化描述

　　3) 快速：CPU多核并行运算结合GPU单元，采集谱图与海量运算同步完成

　　4) 可视化与支持用户开发：可视化图形界面与开放的参数设置

　　Holospec FP功能与优势：

　　1) 通过精确计算消除（或减少）XRF物理学各种效应

　　2) 达到元素无标定量分析精度

　　3) 减少标准物质要求，快速建立XRF元素分析方法

　　4) 提升元素定量精度和扩展样品适应性

　　• 铁矿石类三维鉴别数学模型OreIDs

　　 XRF能谱包括元素谱、背景谱、主量元素散射线谱等丰富信息，为成分鉴别提供科学数据信息，进而也可以建立相关的标准谱库。

　　 三维鉴别模型的建立，一维是建立铁矿石单波长X射线荧光光谱与基本参数参比数据库，扫描大量的实际铁矿石样品和标准铁矿石样品的谱图，并对谱图进行聚类算法分析，建立铁矿石类参比数据库；二维是进行正常铁矿石主成分分析（PCA），设定主量元素含量区间；三维是扫描分析各类矿渣、尾渣、其它矿石、各类固体废物，建立伪铁矿石谱图与元素含量库，并进行聚类分析，得到可靠的数学模型。

　　 铁矿石类三维鉴别数学模型OreIDs具有扩展和学习功能，可以扩展到其它矿石类鉴别，通过分析大量样品，算法自学习，不断提升其判断准确度。