自由定标激光诱导击穿光谱技术在铁矿石酸度分析中的应用
本文关键词: 激光诱导击穿光谱 定量分析 自由定标 二分搜索法 铁矿石 出处:《西北大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:铁矿石是钢铁工业必需的基础原材料,而铁矿石酸度是影响钢铁冶炼产量的重要因素,因此急需建立一种实时在线检测铁矿石酸度的新技术和方法。激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)是一项新兴的光谱分析技术,具有原位、很少或不需要样品制备和无损等优势,使其在冶金领域得到广泛的应用。自由定标方法(Calibration-free LIBS,CF-LIBS)无需标样定标,避免了基体效应,更适合于现场在线分析,但定量准确度不高。本文从提高铁矿石酸度分析准确性的实际问题出发,分析影响CF-LIBS定量准确性的因素,建立了铁矿石中Ca/Si比例及各自含量的定量分析方法。该研究提高CF-LIBS定量分析结果的可靠性,为现场在线分析铁矿石酸度提供新方法和技术支持,本文共分为四章,主要研究内容如下:首先,基于相似基体的不同样本在相同条件下灼烧等离子体温度相同的假设,采用CF-LIBS结合BSA对铁矿石酸度进行分析。首先对分析谱线强度进行内参考线自吸收校正,并使用校正后的分析线构建Boltzmann图,利用图中Ca I和Si I截距关系结合Saha方程获得Ca/Si摩尔比率,引入一个标准样品结合BSA确定最佳等离子体温度,将此温度用于未知样品的酸度分析。结果表明,未知样品计算得到的酸度接近真实值。所提出的方法可以有效分析铁矿石的酸度,同时可为铁矿石实时在线的筛选和工业质量控制提供参考。其次,采用分别优化Ca I和Si I的延迟时间,同时对Ca I和Si I谱线进行自吸收校正,为消除仪器的不确定性,采用OI进行谱线归一化校正,依据原子发射光谱定量原理结合Saha方程计算得到Ca和Si元素的数值浓度,从而计算出铁矿石酸度,结果表明,相比传统定量分析方法,该方法准确性有了很大的提高。因此该方法对于铁矿石酸度分析是一种有效和可靠的方法。最后,采用CF-LIBS结合标准加入法对铁矿石的酸度进行定量分析,首先对分析谱线进行自吸收校正,之后依据实验参数F为定值的原理,得到Ca和Si含量。结果分析表明,该方法在理论和实际实验中均是可行的,该方法引入内参考元素避免了CF-LIBS全元素归一的限制,操作简单快速,定量结果准确,增强了实用性,使其满足现场实验的要求。
[Abstract]:Iron ore is the basic raw material necessary for the iron and steel industry, and the acidity of iron ore is an important factor affecting the production of iron and steel smelting. Therefore, it is urgent to establish a new technique and method for real-time and on-line detection of iron ore acidity. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBSs) is a new spectral analysis technique, which has the advantages of in situ, little or no sample preparation and nondestructive. The free calibration method Calibration-free Libbs (CF-LIBS) can avoid the matrix effect and is more suitable for on-line field analysis. However, the quantitative accuracy is not high. This paper analyzes the factors that affect the accuracy of CF-LIBS quantitative analysis based on the practical problems of improving the accuracy of iron ore acidity analysis. A quantitative analysis method for the proportion and content of Ca/Si in iron ore is established. The research improves the reliability of quantitative analysis results of CF-LIBS and provides a new method and technical support for on-line analysis of iron ore acidity. This paper is divided into four chapters. The main research contents are as follows: firstly, based on the assumption that different samples of similar matrix have the same plasma temperature under the same conditions, The acidity of iron ore is analyzed by CF-LIBS and BSA. Firstly, the intensity of the analytical line is corrected by internal reference line self-absorption, and the Boltzmann diagram is constructed by using the corrected analysis line. The molar ratio of Ca/Si was obtained by combining the Ca I and Si intercept relation with Saha equation. A standard sample combined with BSA was introduced to determine the optimum plasma temperature, and the temperature was applied to the acidity analysis of unknown samples. The acidity calculated from the unknown sample is close to the real value. The proposed method can effectively analyze the acidity of iron ore, at the same time, it can provide a reference for the real-time on-line screening and industrial quality control of iron ore. The delay time of Ca I and Si is optimized, and the self-absorption correction of Ca I and Si is carried out at the same time. In order to eliminate the uncertainty of the instrument, Oi is used to normalize the spectral line. According to the quantitative principle of atomic emission spectrum and Saha equation, the numerical concentration of Ca and Si is calculated, and the acidity of iron ore is calculated. The results show that compared with the traditional quantitative analysis method, The accuracy of this method has been greatly improved. Therefore, this method is an effective and reliable method for acidity analysis of iron ore. Finally, the acidity of iron ore is quantitatively analyzed by CF-LIBS combined with standard addition method. The self-absorption correction of the analytical spectral line is carried out at first, and then the Ca and Si contents are obtained according to the principle that the experimental parameter F is fixed. The results show that the method is feasible in both theory and practice. The method introduces internal reference elements to avoid the limitation of CF-LIBS full element homogenization, is simple and fast, accurate quantitative results, enhances the practicability, and makes it meet the requirements of field experiments.
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O657.3;TF041
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 陈烨雷;在线酸度计监测系统研制[J];环境污染与防治;2003年03期
2 魏晓军,于洪军;简易新型数学酸度计[J];齐齐哈尔大学学报;2005年01期
3 于洪龙;张俊革;吴惠秋;;谈酸度计的使用与检修[J];酿酒;2009年03期
4 郭秉衡;;有关使用酸度计的几个问题[J];广州化工;1982年01期
5 鲁讳;;沉入式锑电极酸度计在寒冷地区的安装[J];石油化工环境保护;1987年01期
6 曾;;笔式酸度计研制成功[J];中国氯碱;1991年09期
7 严健;谈工业酸度计选用与调试[J];计量技术;1995年01期
8 曹金峰,文俊斌,万堤生;一种快速排除酸度计电极故障的方法[J];纯碱工业;2003年04期
9 王亚林;汪霄;;实验室中酸度计测定数据质量保证的探讨[J];污染防治技术;2009年06期
10 姚世芳;;酸度计的检修与维护和保养[J];广西轻工业;2011年09期
相关会议论文 前10条
1 王俊杰;杨利民;郭莲花;;基于嵌入式PC的智能工业酸度计[A];2002北京电镀行业清洁生产研讨会论文集[C];2002年
2 赵政平;;酸度计的维修保养及故障处理方法[A];江苏省计量测试学会2006年论文集[C];2006年
3 刘传海;;酸度计测试原理及实际使用中的问题解析[A];中国造纸学会薄型纸专业委员会第十二届学术交流会论文集[C];2005年
4 陈长进;;激光诱导的再散射过程的理论研究[A];第十六届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2011年
5 张大成;马新文;汶伟强;张鹏举;刘惠萍;;两种植物树叶样品的激光诱导击穿光谱分析[A];第十五届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2009年
6 李秋连;姚明印;刘木华;雷泽剑;;激光诱导击穿光谱快速检测南丰蜜桔矿质元素[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
7 孙对兄;苏茂根;董晨钟;;激光诱导击穿铝合金时空分辨光谱的研究[A];第十六届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2011年
8 蒋甲生;王左友;;激光诱导等离子体研究方法[A];江苏、山东、河南、江西、黑龙江五省光学(激光)联合学术'05年会论文集[C];2005年
9 王传辉;戴玲琳;汪小丽;郑荣儿;崔执凤;;液相基质中激光诱导击穿光谱的实验研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
10 林兆祥;李捷;刘林美;吴金泉;孙奉娄;;激光诱导击穿光谱技术在太空探测中的应用[A];2008年激光探测、制导与对抗技术研讨会论文集[C];2008年
相关博士学位论文 前10条
1 张天龙;激光诱导击穿光谱中化学计量学方法研究及其在冶金分析的应用[D];西北大学;2015年
2 舒小芳;飞秒强激光诱导等离子体通道产生及其电子动能结构的理论研究[D];北京工业大学;2016年
3 王金梅;LIPS技术及在农产品成分分析与种类识别中的应用初探[D];重庆大学;2016年
4 李陈宾;基于低能耗高效率目标的脉冲激光诱导电弧物理机制及复合焊接工艺研究[D];大连理工大学;2015年
5 方晓霞;基于短毛细管的微型化高速电泳分离系统的研究[D];浙江大学;2016年
6 郑利娟;激光诱导击穿光谱定量分析及应用研究[D];华东师范大学;2016年
7 李军;激光诱导击穿光谱应用于电站锅炉受热面组织结构和性能诊断的研究[D];华南理工大学;2016年
8 付洪波;激光诱导击穿光谱无标分析方法研究[D];中国科学技术大学;2017年
9 李玉;激光诱导等离子体的动力学研究[D];吉林大学;2009年
10 罗文峰;激光诱导击穿光谱技术的初步研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 张雯;酸度计检定仪的研制[D];电子科技大学;2009年
2 杨琛;酸度导向的不对称有机催化研究[D];南开大学;2014年
3 王敬;激光诱导等离子体原子发射光谱特性研究[D];河北大学;2015年
4 王绍龙;基于激光诱导击穿光谱技术的原油元素定量分析研究[D];长江大学;2015年
5 艾卓;Cr元素检测的激光诱导击穿光谱研究[D];沈阳理工大学;2015年
6 黄天琪;激光诱导不锈钢表面着色工艺及其应用研究[D];山东大学;2015年
7 周凌峰;甲烷燃气激光诱导等离子体助燃研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
8 李旭伟;基于高速摄像技术的脉冲CO_2激光诱导水介质气穴通道效应及其消融特性初探[D];福建师范大学;2015年
9 李文宏;水泥成分的LIBS检测方法研究[D];西南科技大学;2015年
10 王鑫;基于激光诱导击穿光谱煤质分析仪的研制[D];山西大学;2015年
,本文编号:1531273
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/1531273.html