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高光譜成像用于鉀鹽開(kāi)采

更新時(shí)間:2024-09-18      點(diǎn)擊次數(shù):455

高光譜成像用于鉀鹽開(kāi)采

   鉀鹽是一種主要作為 (KCl) 來(lái)源開(kāi)采的礦物,通過(guò)地下開(kāi)采或溶液開(kāi)采提取。提取的鉀鹽通常被粉碎和加工以去除雜質(zhì),

從而增加 KCl 的濃度。該產(chǎn)品用作肥料、生產(chǎn)玻璃和制造碳酸鉀等化學(xué)品和其他化合物。它還用于食品工業(yè)中作為鹽替代品和牲畜飼料補(bǔ)充劑。

光鹵石是一種水合鉀鎂氯化物礦物,會(huì)影響鉀鹽的開(kāi)采,并在礦石的開(kāi)采和加工過(guò)程中帶來(lái)操作挑戰(zhàn)。

鉀鹽和光鹵石礦床通常與其他蒸發(fā)巖礦物(如巖鹽、硬石膏或石膏)共生

 近紅外 (VNIR) 和短波紅外 (SWIR) 光譜范圍進(jìn)行掃描。在 VNIR 和 SWIR 中分別產(chǎn)生 0.16 毫米和 0.77 毫米的像素。相機(jī)并排安裝的掃描設(shè)置。使用參考灰色面板將數(shù)據(jù)校正為絕對(duì)反射率。

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鉀鹽巖是主要的 KCl 來(lái)源。在此,鉀鹽礦物與巖鹽和光鹵石緊密共存。在 113 個(gè)樣品中,83 個(gè)代表鉀鹽-巖鹽類別(鉀鹽),而 17 個(gè)代表巖鹽,

13 個(gè)代表光鹵石-巖鹽巖性。樣品不是單一礦物,樣品的巖性標(biāo)簽由現(xiàn)場(chǎng)操作員提供,包括確定的 KCl、MgCl2 和 Ca2+ 等級(jí)。

在 113 個(gè)樣本中,KCl% 品位相差 0.0% - 97.8%,中位品位為 36.5%。報(bào)告的礦山平均品位 26% KCl 并未體現(xiàn)在提供的樣本集中,

而是引入了廣泛的變化范圍,以涵蓋較小樣本中可能預(yù)期的 KCl 品位的全部范圍。鉀鹽-巖鹽巖性是 KCl 的主要來(lái)源,

光鹵石-巖鹽代表 KCl 含量的中值,MgCl2 含量高達(dá) 33%。

由于 KCl 與鉀鹽有關(guān),因此建立了分類模型來(lái)定義鉀鹽-巖鹽巖性所占的區(qū)域。

鉀鹽-巖鹽的光譜與光鹵石-巖鹽和巖鹽巖性相比顯示出足夠但微妙的光譜差異。

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                                                                       頂部:VNIR,底部:三種主要巖性的 SWIR 光譜圖


為了實(shí)現(xiàn)巖性分類,我們訓(xùn)練了一個(gè) PLS-DA 模型。由于樣本明顯具有異質(zhì)性,因此基于全樣本平均光譜訓(xùn)練分類模型。

在 113 個(gè)樣本中,91 個(gè)用于訓(xùn)練,22 個(gè)用于測(cè)試。SWIR 分類顯示出良好的分類結(jié)果,其中 87% 的訓(xùn)練集可以正確分類,

85% 的測(cè)試集可以正確分類。逐像素分類顯示了樣本的異質(zhì)性,即通過(guò)將可見(jiàn)區(qū)域中的“巖鹽"分類為樣本中的“白灰色"

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                               左:VNIR,真彩色 RGB:中和右:基于代表鉀鹽-巖鹽的樣本的 SWIR 分析。

                                  中:基于 SWIR 的巖性分類。黑色像素表示未分類的像素;

                                  右:基于 SWIR 的每個(gè)像素的 KCI% 含量預(yù)測(cè)。

為了進(jìn)行半定量分析,我們根據(jù)提供的地球化學(xué)數(shù)據(jù)訓(xùn)練了一個(gè) PLS 模型。

發(fā)現(xiàn)當(dāng)分別根據(jù)每個(gè)參數(shù)(MgCl2、KCl 和 Ca2+)和每個(gè)巖性訓(xùn)練不同的單變量模型時(shí),可以取得最佳效果。

上圖顯示了基于一個(gè)樣本的 SWIR 數(shù)據(jù)的 KCl 預(yù)測(cè)。

這項(xiàng)可行性研究展示了使用高光譜相機(jī)對(duì)不同巖性進(jìn)行光譜建模以及對(duì)礦物的出現(xiàn)和空間分布范圍進(jìn)行分類的能力。

在此基礎(chǔ)上,可以進(jìn)一步開(kāi)發(fā)在線或離線分類模型,并實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)分類。






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