一种复杂组成的烧结矿矿相精细化定量分析方法技术

本发明专利技术公开了一种复杂组成烧结矿的矿相精细化定量分析方法。采用光学显微镜分析和电子显微镜分析融合的技术，对复杂组成烧结矿的矿相进行定量分析，从而准确掌握复杂烧结矿的矿相比例。通过上述方式，本发明专利技术弥补了单独采用光学显微镜和单独采用电子显微镜均难以定量区分灰度相近矿相的不足，能够较准确、全面地获得复杂组成的烧结矿中不同矿物的比例分数，为了解烧结矿矿相组成、改善烧结矿质量提供依据。

A Quantitative Analysis Method of Sinter Phase Fineness with Complex Composition

【技术实现步骤摘要】
一种复杂组成的烧结矿矿相精细化定量分析方法
本专利技术涉及烧结矿矿相分析
，特别是涉及一种复杂组成的烧结矿矿相精细化定量分析方法。
技术介绍
烧结矿是由多种物料混合经高温部分熔融的人造富矿，是高炉主要炉料之一，内部矿相组织结构十分复杂。烧结矿的性能的优劣，如低温还原粉化率、转鼓强度、耐磨指数、熔滴性能和还原能力等，将直接影响高炉生产。而烧结矿性能的好坏又与其内部矿相的种类和含量密切相关。同时，随着高品位铁矿石资源短缺的问题日益突出，为了降低生产成本，大量低品位的铁矿石原料被用于烧结矿的生产。基于铁矿石品位的下降会导致烧结矿质量下降的原因，为确保合格的烧结矿用于高炉生产，使得烧结矿显微矿相的表征和检测对分析和控制工业中批量生产的烧结矿质量的尤为重要。目前，通常采用图像分析法对烧结矿矿相进行定量分析，根据图像对应组织的灰度、形状及与周边组织的结合状态进行目视区分识别。传统图像分析使用的图片大多为手动拼接的光学显微镜图片。针对简单组成烧结矿，因为其主要矿相种类较少，且灰度差异较大，单独使用光学显微镜和电子显微镜均可利用矿相灰度之间的差异进行阈值分割，准确定量分析。但是，单独使用光学显微镜时，对于部分灰度差异较大的矿相，比如钒钛烧结矿中的磁铁矿和赤铁矿，能够进行单独阈值，分别得到各矿相在光学显微镜下的面积分数；对于一些灰度接近的矿相，比如钒钛烧结矿中的钙钛矿与硅酸盐，在光学显微镜下就无法进行精确的定量区分。此外，现有的单独采用电子显微镜进行图像分析的技术也面临类似的问题，无法对一些灰度相近的矿相进行定量区分，比如钒钛烧结矿中的磁铁矿和赤铁矿。也即基于当前单独使用光学显微镜或单独使用电子显微镜的方法都无法对灰度相近的矿物进行精确定量分析，导致烧结矿的矿相定量分析存在统计不全或者是无法统计，从而影响工业生产中烧结矿的质量的问题。本专利技术采用光学显微分析和电子显微分析融合的技术，提供了一种复杂组成的烧结矿矿相精细化定量分析方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中单独使用光学显微镜或单独使用电子显微镜进行烧结矿矿相分析时存在的无法定量区分灰度相近的矿相，导致烧结矿的矿相定量分析统计不全或无法统计的问题，提供了一种复杂组成的烧结矿矿相精细化定量分析方法，通过采用光学显微分析和电子显微分析融合的技术，用电子显微镜对光学显微镜无法区分的矿相进行分析，从而更准确、全面地统计复杂组成的烧结矿中的矿相分布。为实现上述目的，本专利技术提供了一种复杂组成烧结矿的矿相精细化定量分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、光学显微镜矿相定量分析以一定放大倍数用光学显微镜在矿物试样上随机拍摄B个点，得到烧结矿光学数码显微图，对所得烧结矿光学数码显微图进行阈值分割，得到灰度差值较大的A1、A2、A3…Ai-1矿相以及灰度差值较小的第Ai矿相，根据各矿相的所占面积计算得出烧结矿内部各矿相所占比例；步骤二、电子显微镜矿相定量分析对所述灰度差值较小的第Ai矿相进行电子显微镜矿相定量分析，即用电子显微镜以一定放大倍数在矿物试样上随机拍摄C个点，得到烧结矿电子显微镜照片，对所得烧结矿电子显微镜照片进行阈值分割，得到a1、a2、a3…an矿相，根据各矿相的所占面积计算得出烧结矿内部Ai矿相所占比例；步骤三、融合分析根据A1、A2、A3…Ai矿相以及a1、a2、a3…an矿相所占比例，计算得出烧结矿中各矿相所占比例。优选地，所述步骤二中an中n＝1时，表明该矿相已通过光学显微镜准确定量区分；设Ni为每个相的像素点，i为1、2、……X，基于像素统计则每个相在光学显微镜下的面积分数为：优选地，所述步骤二中an中n≠1时，1)当设定放大倍数下各矿相均能单独在电子显微镜下准确定量区分时，此时采用电子显微镜图片分析，则a1、a2、a3…an矿相中各矿相在电子显微镜下占混合相的比例为：其中，an代表矿相，Man为每个矿相的像素点；则Ai矿相中各矿相的比例为其中为Ai矿相所占比例。2)当设定放大倍数各矿相不能单独在电子显微镜下准确定量区分时，将不可区分的部分作为整体统计，再调高放大倍数，对该不可区分的部分进行统计，得出该不可区分的部分的各矿相比例，从而计算该不可区分的部分的各矿相在烧结矿中的比例。优选地，所述步骤一中光学显微镜放大倍数为250倍，所述步骤二中电子显微镜放大倍数为200倍。优选地，所述烧结矿为钒钛烧结矿。优选地，所述烧结矿中组成为磁铁矿、赤铁矿、钙钛矿、硅酸盐，其中钙钛矿和硅酸盐无法在光学显微镜下区分。优选地，通过所述步骤二计算钙钛矿和硅酸盐的比例。优选地，通过提高电子显微镜的放大倍数，计算出硅酸盐中含铁硅酸盐和钙铁橄榄石的比例。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术运用光学显微镜和电子显微镜融合分析，可以解决只利用光学显微镜和只利用电子显微镜进行定量分析时导致一些矿相无法统计或统计不全的问题，具有较好的科学性和实用性。2、通过本专利技术提供的新的复杂组成的烧结矿矿相定量分析方法，可以较快速、准确且全面的得到复杂组成的烧结矿矿相组成及其占比，从而全面获得烧结矿微观结构信息。3、提供了一种新的分析烧结矿微观结构的手段，为探寻烧结矿成矿机理和获得冶金性能好的烧结矿提供依据。附图说明图1是实施例中钒钛烧结矿的光学显微镜图；其中，M-磁铁矿；H-赤铁矿；S-硅酸盐(含铁硅酸盐和、钙铁橄榄石)；T-钙钛矿；P-孔洞；图2是实施例中钒钛烧结矿的电子显微镜图；图3是实施例中钒钛烧结矿中硅酸盐面扫图；图4是实施例中钒钛烧结矿光学显微镜图阈值分割对比图；其中，橘黄色-赤铁矿；黄色-磁铁矿；蓝色-孔洞；浅蓝色-硅酸盐+钙钛矿；图5是实施例中钒钛烧结矿电子显微镜图阈值分割对比图；其中，红色-赤铁矿与磁铁矿；蓝色-孔洞；黄色-钙钛矿；浅蓝色-硅酸盐；图6是实施例中钒钛烧结矿中硅酸盐电子显微镜阈值分割对比图；其中，红色-硅酸盐；绿色-铁酸钙；黑色-钙钛矿；图7是本专利技术所提供的复杂组成的烧结矿矿相精细化定量分析流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本实例以西钢钒钛烧结矿为基础，将钒钛烧结矿定义为a矿，在光学显微镜和电子显微镜下准确辨认烧结矿中各矿相的基础上进行分析，实验步骤如下：步骤一、光学显微镜分析如图1所示，用光学显微镜在250倍下在矿物试样上随机拍摄，总计10个点，面积总计约为90mm2，得到钒钛烧结矿光学数码显微图，从图中可以看出钒钛烧结矿中钙钛矿和硅酸盐，以及硅酸盐中的含铁硅酸盐和钙铁橄榄石在光学显微镜下灰度差异较小，很难利用光学显微镜图进行定量分析。在上述情况下，本专利技术对所得光学显微镜图片进行阈值分割，得到磁铁矿、赤铁矿、(钙钛矿+硅酸盐)在光学显微镜下的阈值分割对比图，具体阈值分割对比图如图4所示。根据图4光学显微镜图片的阈值分割结果，灰度差异较大的可以单独阈值，如赤铁矿、磁铁矿、孔洞。而灰度差异较小的整体阈值，如硅酸盐和钙钛矿；基于前述分析，这里磁铁矿、赤铁矿、钙钛矿+硅酸盐就是公式中的A1(n1＝1)、A2(n2＝1)和A3(n3＝2)；再对各矿相的像素点进行统计，结果如表1所示。表1钒钛烧结矿光学显微镜像素点统计结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复杂组成烧结矿的矿相精细化定量分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、光学显微镜相定量分析以一定放大倍数用光学显微镜在矿物试样上随机拍摄不重复的B个点，得到烧结矿光学数码显微图，对所得烧结矿光学数码显微图进行阈值分割，得到灰度差值较大的A1、A2、A3…Ai‑1相以及灰度差值较小的第Ai相，根据各相的所占面积计算得出烧结矿内部各相所占比例；步骤二、电子显微镜相定量分析对所述灰度差值较小的第Ai相，进行电子显微镜相定量分析，即用电子显微镜以一定放大倍数在矿物试样上随机拍摄不重复的C个点，得到烧结矿电子显微镜照片，对所得烧结矿电子显微镜照片进行阈值分割，得到a1、a2、a3…an相，根据各相的所占面积计算得出烧结矿内部组成Ai相的各相所占比例；步骤三、融合分析根据A1、A2、A3…Ai矿相以及a1、a2、a3…an矿相所占比例，计算得出烧结矿中各相所占比例。

【技术特征摘要】
1.一种复杂组成烧结矿的矿相精细化定量分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、光学显微镜相定量分析以一定放大倍数用光学显微镜在矿物试样上随机拍摄不重复的B个点，得到烧结矿光学数码显微图，对所得烧结矿光学数码显微图进行阈值分割，得到灰度差值较大的A1、A2、A3…Ai-1相以及灰度差值较小的第Ai相，根据各相的所占面积计算得出烧结矿内部各相所占比例；步骤二、电子显微镜相定量分析对所述灰度差值较小的第Ai相，进行电子显微镜相定量分析，即用电子显微镜以一定放大倍数在矿物试样上随机拍摄不重复的C个点，得到烧结矿电子显微镜照片，对所得烧结矿电子显微镜照片进行阈值分割，得到a1、a2、a3…an相，根据各相的所占面积计算得出烧结矿内部组成Ai相的各相所占比例；步骤三、融合分析根据A1、A2、A3…Ai矿相以及a1、a2、a3…an矿相所占比例，计算得出烧结矿中各相所占比例。2.如权利要求1所述的一种复杂组成烧结矿的矿相精细化定量分析方法，其特征在于，A1、A2、A3…Ai各相的比例计算方式为：设Ni为每个相的像素点，i为1、2、……X，基于像素统计则每个相在光学显微镜下的面积分数为：3.如权利要求1或2所述的一种复杂组成烧结矿的矿相精细化定量分析方法，其特征在于，1)当设定放大倍数下各矿相均能单独在电子显微镜下准确定量区分时，此时采用电子显微镜图片分析，则a1、a2、a3…an矿相中各矿相在电子显微镜下占混合相的比例为：其中，an代表矿相，Man为每个矿相的像素点；则Ai矿相中各...

【专利技术属性】
技术研发人员：王炜，昝日安，徐润生，杨代伟，郑恒，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42