[发明专利]一种煤岩显微组分原位识别与快速定量的方法

说明书

本发明公开了一种煤岩显微组分原位识别与快速定量的方法，首先选取多种不同煤阶标准煤进行工业分析、岩相分析和拉曼光谱面扫描，得到干燥无灰基挥发分含量V_daf、显微组分类型测定结果及拉曼特征参数；选取若干拉曼特征参数进行聚类分析，根据聚类结果绘制热点图，将热点图与岩相分析结果对照，确定热点图不同颜色对应的显微组分类型；将拉曼特征参数与V_daf建立对应关系，确定各煤阶不同显微组分拉曼特征参数所在的阈值区间，根据该区间建立显微组分原位识别准则；检测时，将待测煤进行工业分析和拉曼测试，利用上述准则即可识别显微组分，再根据热点图中每种颜色点的占比确定相应显微组分含量。本发明实验和数据处理方法简单，检测快速、准确。

技术领域

本发明属于煤的清洁高效利用领域，涉及一种煤岩显微组分识别技术，具体涉及一种煤岩显微组分原位识别与快速定量的方法。

背景技术

“富煤、贫油、少气”的资源禀赋决定了我国以煤炭为主的能源消费结构。煤炭由于其自身结构特点，在利用过程中会带来一系列环境污染问题，如：氮氧化物、硫氧化物和颗粒物排放，以及温室气体效应等，因此，煤炭的清洁高效利用是我国可持续发展的重大需求。

煤是一个结构非均匀体，其化学结构的非均匀性对煤热转化特性影响显著。在显微煤岩学中，根据前体物质、经历的反应和光学性质差异可在微尺度下将煤分为壳质组、镜质组和惰质组三种主要的有机显微组分。不同有机显微组分的化学结构、热转化特性差异显著，有效定量煤的显微组分含量并揭示其分布与化学结构对指导煤的清洁高效利用具有重要意义。

现有的显微组分识别与定量大多采用国标数点法，该方法耗时费力，且易受人为主观因素影响。因此，找到一种能实现煤岩显微组分原位识别和快速准确定量的方法是具有重要意义的。

专利CN 108346147 A公开了一种煤岩显微组分快速自动精确识别技术方法，首先连续拍摄煤岩光片中均匀分布的各个位置的显微图片，针对高精度摄像机拍摄煤岩光片中单个显微图片中对应的各像素点进行转换，得到三个基础识别参数，将图像按像素分割为若干识别区域，并求取每一区域内各识别参数的平均值及标准偏差值，然后与真实煤岩显微组分类型进行对应，利用三种限制参数进行进一步取舍，进行汇总统计，计算出有效单元总数，重复步骤，依次计算煤岩光片上均匀分布的全部测区图片，最终进行汇总统计，计算出煤中活性物及惰性物含量。该方法基于视觉识别技术，识别过程中除了需要建立视觉识别数据库，识别过程中每次检测都需要对煤样拍摄显微图片，然后进行图像处理，检测过程复杂，检测原理基于图片像素点的RGB值判断，判断对象单一，对于相同样品，不同的光照环境都可能得到动机结果不一样，需要严格统一测试和映射模型建立的光照环境，因此实际应用效果并不好。

专利CN 111144186 A公开了一种用于对显微组分进行自动识别的方法及系统，其中方法包括：获取与待识别的目标对象相关联的经过初始化处理的图像数据，并确定所述图像数据所包括的像素点数量；生成所述图像数据的灰度直方图并确定所述图像数据的灰度直方图的多个极小值点；按照数据值的升序顺序对所述多个极小值点进行排序以生成极小值点序列；将多个极小值点中任意两个相邻的极小值点之间的区域确定为所述图像数据的待识别区域，从而获得多个待识别区域；确定所述图像数据的多个待识别区域中每个待识别区域的镜质组的含量、壳质组的含量以及惰质组的含量。该技术还是基于图像识别，图像识别最大的问题就是重复性不高，不同的曝光参数，不同的外部光照环境会造成较大结构误差，特别是外部光照环境，工业上很难保持一个稳定的环境，在实验室环境下能够获得比较稳定的分析结果，但是实际工业环境干扰多，重复性差，导致无法工业应用。