应用推介 | 矿物勘探：光谱分析助力孔雀石含量检测
在矿物勘探和矿物加工过程中，准确测定矿石组成对选矿工艺制定和过程优化具有重要意义。 矿石中各种矿物的含量及有价成分的品位测定可以通过实验室专业的化学方法来测定。
但传统方法过程繁琐、复杂，耗时长，并且需要检测人员具有一定的专业知识和技能，再者还存在检测仪器复杂昂贵、检测成本较高的问题，不能实现生产现场的快速检测。因此，开发一种快速、方便的检测方法成为一个迫切的需求。
光谱分析：矿石勘探新选择
传统勘探技术的痛点
在矿石勘探应用上，传统技术曾长期占据主导地位，但随着行业发展，其局限性愈发凸显。
化学分析法作为经典手段，需经过复杂的样品溶解、分离、滴定等步骤，周期长，从采样到得出结果往往需要数天甚至数周
传统测定手段成本高，不仅消耗大量化学试剂，对专业人员操作要求也高。在需要快速判断矿脉走向、及时调整勘探方案的场景下，难以满足实时监测需求，可能导致错失最佳勘探时机。
化学分析过程具有强破坏性，样品被溶解或分解，原始矿物的结构、构造等信息永&久丧失，不利于后续对矿物成因、演化等深入研究。
传统的勘探方法还存在数据采集效率低的问题。传统单点采样后需送回实验室分析，无法在现场快速获取大量有效数据，难以应对复杂地质环境下对勘探全面性和及时性的要求。
现今，伴随光谱分析技术的飞速发展，光纤光谱仪以其灵敏度、信噪比、稳定性及场景适用性等方面优势，得以在矿石勘探、成分检测中得以应用。ATP2000P光谱仪：核心优势
1. 全光谱覆盖：
光谱范围达到 200 -1100nm，在这个宽广区间内，能够有效捕捉各类矿物的特征吸收峰。以孔雀石为例，它在特定波长下有独特吸收峰，ATP2000P可清晰识别，为含量检测提供关键依据，相比传统技术覆盖范围窄、易遗漏关键信息，有着极大优势。
2. 高灵敏度：
光谱分辨率在 0.5-4.0nm，最&低检测限达 μg/kg 级。这意味着它能够检测到极其微量的元素，在检测低品位矿石或寻找稀有元素矿时，能发现传统技术难以察觉的矿化信息，不放过任何潜在价值。在数据处理上，
3. 支持二次开发：
搭载智能化软件，实现自动数据校正，排除外界干扰因素对检测结果的影响，并根据大量已有的矿物光谱数据，通过神经网络模型训练，快速准确地预测矿物含量。
4. 轻量化设计与 USB 供电特性：
体积小巧、携带方便，无需外接复杂的电源设备。这一特点使得它非常适用于移动实验室、现场检测等场景，更具实用价值。
实验案例：孔雀石绿的快速检测
样品及实验装置
试验样品来自福建紫金铜业有限公司，将较高纯度的绿泥石、方解石、石英、孔雀石、赤铁矿用球磨机粉碎为粉末，取0.074～0.038mm 粒级。5种矿物粉末按一定的体积比配制成多组混合矿物，来模拟天然氧化铜矿石。
混合矿物样品光谱测量总系统由可见近红外光谱采集单元、控制单元和计算机图像显示单元组成。 采集单元由奥谱天成ATP2000P 型可见近红外光谱仪（波长范围 200～1080nm）、卤素灯光源、标准矫正白板、紫外石英光纤组成。控制单元由一个可以提升、平移和旋转的控制台组成。控制台控制光纤探头的垂直运动以及样品的水平和旋转运动。
孔雀石含量预测建模流程如下所示
选取积分时间为300ms、平均次数为50次、像素平滑参数为7pix、波长间隔为0.4nm，积分球探头与样品的距离保持2-3nm，保证照射到矿物样品的表面积最大（直径为10mm），从而减小试验误差。
采集的原始样品光谱如下：
光谱预处理及特征波长选择
由于用微型光谱仪采集的光谱数据会受到噪音和基线漂移等影响，会影响模型的准确性和稳定性。为了消除这些影响，在建模前需要对光谱进行预处理。
本研究选取卷积平滑（SG）、一阶导数（FD）、标准正态变换（SNV）以及多元散射矫正（MSC）4 种方 法［13］ 对原始数据进行预处理。
原光谱数据波长范围 400～1100nm，其中包含1744个波长点。数据体积庞大会造成模型分析速度变慢，此外，光谱之间存在着共线问题，会干扰模型的建立。因此，本研究通过特征波长选择来减少模型输入变量的维度，同时也可以消除无用信息的光谱数据，提高模型的准确性。
模型建立与结果分析
将经过特征波长挑选的样品按照4∶1划分，其中训练集样品93个，测试集样品23个。
由上图可以看出，BP模型的预测值和真实值之间相关性较高，预测误差较小，认为建立的模型具备较高的可行性，可用于矿物含量的检测。
结论：利用光谱分析技术，采用ATP2000P光纤光谱仪可对孔雀石矿物中含量进行有效预测。
研究表明，通过光纤光谱仪对矿物进行快速检测，具备其可行性，若再辅以拉曼、荧光等检测手段，兼及光谱分析技术的高效性以及准确性，在矿石勘探领域具有广阔应用前景！
