全球天然礦物儲(chǔ)量的有限性與建筑、電子、化工等領(lǐng)域持續(xù)增長(zhǎng)的資源需求形成尖銳矛盾。在此背景下，以傳感器為核心的智能分選技術(shù)正成為工業(yè)礦物開(kāi)采的關(guān)鍵解決方案。除傳統(tǒng)的 X 射線檢測(cè)、顏色識(shí)別及激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）外，基于高光譜成像的近紅外（NIR）分選技術(shù)憑借其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在行業(yè)內(nèi)掀起技術(shù)革新浪潮。這類技術(shù)通過(guò)精準(zhǔn)識(shí)別礦物物理化學(xué)特性，實(shí)現(xiàn)礦山資源的最大化利用：一方面，可預(yù)先剔除低品位礦石及脈石，減少無(wú)效物料運(yùn)輸量；另一方面，優(yōu)化破碎、研磨等加工流程，降低能耗與污染。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，采用智能分選系統(tǒng)可使選礦環(huán)節(jié)綜合成本降低 18-25%，并顯著減少尾礦堆存帶來(lái)的環(huán)境壓力。特別值得關(guān)注的是，高光譜分選技術(shù)在水資源節(jié)約方面成效顯著。研究表明，與傳統(tǒng)工藝相比，基于 NIR 的分選系統(tǒng)可使加工過(guò)程用水量減少 30% 以上，這對(duì)干旱礦區(qū)的可持續(xù)運(yùn)營(yíng)具有重要意義。通過(guò)光譜信號(hào)的實(shí)時(shí)分析，系統(tǒng)能動(dòng)態(tài)調(diào)整水洗參數(shù)，在保證分選精度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)水資源的最優(yōu)配置。礦石分選屬于地質(zhì)應(yīng)用，基本選擇SWIR相機(jī)(1000nm-2500nm)這個(gè)波段的，能看到熱蝕礦的大部分特征，但是這個(gè)波段的相機(jī)價(jià)格昂貴，制冷探測(cè)器的特性，都讓工業(yè)應(yīng)用望而止步。所以彩譜高光譜相機(jī)在900-1700nm解決一些礦石分選應(yīng)用就變得更有意義。

一、方解石是什么？

方解石是一種常見(jiàn)的天然礦物，化學(xué)成分為碳酸鈣（CaCO?），屬于三方晶系，晶體常呈菱面體或柱狀，顏色多為白色、無(wú)色，含雜質(zhì)時(shí)可呈黃、藍(lán)、綠等色。其莫氏硬度為 3，性脆，具有完全解理，遇稀鹽酸會(huì)劇烈起泡。

二、有哪些應(yīng)用？

1、建筑與建材領(lǐng)域

水泥與混凝土：方解石是石灰?guī)r的主要成分，經(jīng)煅燒生成氧化鈣（生石灰），用于制造水泥、石灰等建材。

裝飾材料：純凈方解石晶體可加工成工藝品或裝飾板材，如漢白玉。

2、化工與工業(yè)

填充劑：超細(xì)方解石粉廣泛用于造紙、塑料、橡膠中，提升產(chǎn)品白度、硬度和穩(wěn)定性。

中和劑：用于化工廢水處理，中和酸性物質(zhì)，降低環(huán)境污染。

3、醫(yī)藥與食品

補(bǔ)鈣劑：碳酸鈣是常見(jiàn)的鈣補(bǔ)充劑，用于預(yù)防骨質(zhì)疏松。

食品添加劑：作為抗結(jié)劑、增白劑添加到食品中（如面粉、糖果）。

4、農(nóng)業(yè)與環(huán)保

土壤改良：調(diào)節(jié)酸性土壤的 pH 值，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。

廢氣處理：用于吸收工業(yè)廢氣中的硫氧化物（如脫硫工藝）。

5、光學(xué)與科研

偏光片：方解石的雙折射特性使其成為制造光學(xué)棱鏡、偏光片的關(guān)鍵材料。

地質(zhì)研究：通過(guò)分析方解石的包裹體和同位素，研究地質(zhì)環(huán)境變遷。

三、影響方解石價(jià)格的因素有哪些？

1. 碳酸鈣的類型及其成本影響

碳酸鈣有多種形式，每種形式都有獨(dú)特的特性和用途。這些形式包括：

 研磨碳酸鈣 (GCC)：由天然礦物研磨而成，這種碳酸鈣主要用于工業(yè)應(yīng)用，如造紙、塑料和油漆。GCC 與其他形式相比更便宜，因?yàn)槠浼庸こ杀据^低。

沉淀碳酸鈣 (PCC)： PCC 是通過(guò)沉淀過(guò)程合成的。其顆粒更細(xì)，尺寸和形狀更可控，適合用于藥品、化妝品和食品添加劑等高端應(yīng)用。由于其生產(chǎn)工藝精細(xì)，PCC 通常比 GCC 更昂貴。

醫(yī)藥級(jí)和食品級(jí)碳酸鈣：用于膳食補(bǔ)充劑、抗酸劑和食品添加劑，該等級(jí)必須符合嚴(yán)格的安全和純度標(biāo)準(zhǔn)。醫(yī)藥級(jí)或食品級(jí)碳酸鈣的價(jià)格通常較高，因?yàn)樾枰~外的凈化過(guò)程。

2、影響碳酸鈣成本的因素

有多種因素會(huì)影響碳酸鈣的成本。了解這些因素可以幫助消費(fèi)者和企業(yè)預(yù)測(cè)價(jià)格變化并做出明智的購(gòu)買(mǎi)決策。

（1）純度和等級(jí)

碳酸鈣的純度直接影響其成本。對(duì)于工業(yè)用途，如果可以接受含有一些雜質(zhì)的較低等級(jí)，那么碳酸鈣可能更便宜。然而，在藥品、食品或化妝品中，需要高純度的碳酸鈣，這會(huì)導(dǎo)致更高的生產(chǎn)成本，因此單位價(jià)格更高。

（2）材料來(lái)源

碳酸鈣的地理來(lái)源也會(huì)影響其價(jià)格。某些地區(qū)碳酸鈣儲(chǔ)量豐富，因此在當(dāng)?shù)夭少?gòu)更便宜。然而，對(duì)于高純度礦藏稀少的地區(qū)，進(jìn)口這種材料可能會(huì)因運(yùn)輸和處理費(fèi)用而增加成本。石灰石和大理石等天然來(lái)源的純度可能因采石場(chǎng)的位置而異。

（3）加工技術(shù)

如前所述，研磨碳酸鈣更便宜，因?yàn)樗怯商烊坏V物機(jī)械加工而成的。相比之下，化學(xué)合成的沉淀碳酸鈣需要更先進(jìn)的加工技術(shù)。該過(guò)程中涉及的化學(xué)品、能源和勞動(dòng)力成本增加了 PCC 的最終價(jià)格。

四、高光譜技術(shù)測(cè)試方解石純度的應(yīng)用

針對(duì)方解石純度的高通量實(shí)時(shí)檢測(cè)難題，傳統(tǒng)方法依賴覆蓋 2335 nm 特征吸收帶的全波段 SWIR 設(shè)備（1600-2550 nm），本研究提出基于FigSpec高光譜相機(jī)FS-17 相機(jī)（900-1700 nm）的創(chuàng)新解決方案。

使用FigSpec高光譜相機(jī)FS-17獲取的不同方解石樣品的光譜強(qiáng)度，采用Insight標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量（SNV）； 帶有感興趣區(qū)域（ROI）標(biāo)記；

在基于FigSpec高光譜相機(jī)FS-17 設(shè)備獲取的方解石樣品光譜反射率數(shù)據(jù)中，通過(guò)一階微分處理可有效提取特征信息。研究發(fā)現(xiàn)，方解石在 1510 nm 與 1640 nm 處存在顯著的吸收特征峰，該特征可直接用于礦物純度分級(jí)的光學(xué)分選模型構(gòu)建。值得注意的是，利用偽彩色圖像可視化技術(shù)，即使僅使用短波近紅外（SWIR）波段至 1700 nm 的常規(guī)設(shè)備，仍可實(shí)現(xiàn)礦物純度的有效判別，無(wú)需依賴覆蓋至 2500 nm 的高端高光譜成像系統(tǒng)。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，若采用覆蓋 2500 nm 的全波段 SWIR 相機(jī)，通過(guò)提取更多精細(xì)光譜特征（如 1900 nm 附近的羥基吸收帶），可顯著提升分選模型的判別精度。這一發(fā)現(xiàn)為礦物分選系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了經(jīng)濟(jì)性與準(zhǔn)確性的優(yōu)化路徑，在保證基礎(chǔ)檢測(cè)需求的前提下，可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選擇不同成本效益的技術(shù)方案。