区域治理前沿理论与策略
煤质的好坏对于煤炭的使用来说具有关键作用。传统煤质检测分析方法存在工作效率低、检测成本高、后续处理繁杂以及不环保等问题。相对于传统检测，近红外光谱技术在煤质检测分析方面，具有操作简单、分析成本低、准确性高等优势，故而更加适合用于煤质检测分析工作。 一、近红外光谱分析法
近红外光（NlR）是指波长在780～2526nm的电磁波，当近红外线照射到物体上时，组成物体的不同化学键会产生某些特征波长的吸收，吸光度的多少与成分含量的大小有关，符合Lambert-Beer光谱吸收定律。对煤炭进行近红外漫反射光谱采集时，会引起其振动频率与红外光频频率不一致，导致频率不能完全被近红外光谱所吸收，因而反射出的红外光就会表征煤炭的组分和结构等信息。
煤炭样本呈固态颗粒状，当一束近红外光投照射被测煤样时，由于近红外光波长比煤样颗粒直径小得多，光波在煤样颗粒和内部分子之间发生散射、吸收、反射和漫反射等相互作用，过程如图1所示。
图1煤与近红外光的相互作用
漫反射光是分析光与煤样表面或者内部发生作用，不断改变传播方向，然后返回样品表面的光，通过分析漫反射光可以了解煤样的组成与结构信息。该方法尤其适合分析C-H、O-H、N-H、S-H等氢基团和含
有C-O、S-O、Fe-S等成分的化合物。这是因为发生在780～2526nm的吸收谱带对应含有
C-H、O-H、C-O、S-O等有机物质
的基频振动的倍频和组合频吸收。
二、近红外光谱技术在煤质检测中的
应用
近红外光谱分技术的大致检测过程如
下：首先，分析煤质漫反射光谱对煤质
特征波长的吸光度，然后得出相关的定
量结果；其次，煤的漫反射信号较弱对
探测器要求较高，且近红外光谱信息复
杂，必须依靠化学计量学方法提取相关
信息、建立模型，才能实现定性、定量
分析；再次，近红外光谱在煤质分析方面，
目前可直接进行水分和硫、氢及挥发分
等有机物的检测，而灰分等矿物质无法
直接检测，利用挥发分与灰分之间的线
性关系，再根据挥发分的定量分析模型
进行预测；最后，应用近红外光谱分析
方法实现煤质在线分析，对样品要求高，
需要将煤样制成至少1mm的分析样，
系统复杂、体积庞大、造价较高。近红
外光谱分析技术在煤质检测工作的具体应
卤钨灯光谱
用步骤主要分以下三步。
2.1检测实验材料
选取实验材料时应该保证实验样本
充足，进而减小实验误差，提高实验精度，
以便于实验人员对样品煤的高位发热值、
低位发热值、弹筒热值以及挥发成分进
行分析。例如，开展实验时选取100份
煤粉样品，其中，校正集为90份，外部
验证集10份。然后利用外部验证集内的
10份样品来对自然定位模型的预估结果
进行分析，利用校正集内的90份煤粉样
品对自然定位模型进行组建，最终得出
所选煤粉样品其各项分析指标的分布情
况。
2.2光谱的采集
采集光谱时需要选择高性能的近
红外光谱仪，例如，可以采用进口的
Spectrastar2500XL近红外光谱仪。开始
实验时可以用平均无故障率较高的卤钨灯
作为光源，数据间隔为1nm，使用超级制
冷lnGaAs高性能检测器，光度计噪音为
1640nm，范围为小于或等于3.0ABS，分
析时间为10秒至60秒，对核心参数进行
25℃恒温保温，以1倍增益进行10次扫描，
取平均值对光谱进行计算，最终得出近红
外光谱。
2.3组建自然定位模型
自然定位模型应用的是OPUS软件，
建立模型时可以采用一阶导数和多元散
射校正作为光谱预处理的方法，其区间
设定为1100nm至1750nm、1800nm至
2200nm。也可以用偏最小二乘法作为校正
法，对主因子数进行调整，进而确保数据
的准确性。从自然定位模型中可以得到各
项指标的校正相关系数、校正预测及标准
偏差、交互验证相关系数和交互验证的标
准偏差结果。
三、结语
近红外光谱技术具有快速检测、易实
现在线检测、不消耗化学试剂、无污染等
特点，为在煤质分析中的应用发展提供了
广阔的空间。有关技术单位应该加快相关
专属煤质检测的近红外光谱仪的研发，质
检部门应该重新完善相关检测标准，为实
现近红外光谱技术在煤质检测分析中的切
实应用提供保障，为提高我国煤质检测工
作能力，并促进我国能源的高效开采及使
用作出贡献。
参考文献：
[1]张林，陆辉山，闫宏伟，等.煤质
的近红外光谱定量分析研究[J].红外技
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[2]上官海兵.不同煤粒度的煤质
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术,2016,35(1):308-309.
[3]陈鹏强.煤质内部成分的近红外光
谱定量检测和分析研究[D].中北大学,2014.
煤质内部成分的近红外光谱定量检测和分析研究
兰琳 李姣则
陕西煤田地质化验测试有限公司，陕西 西安 710054
摘要：煤是一种非常重要的化石能源，使用范围很广，煤质的优劣性是决定煤炭具体用途的主要依据，因此，提高煤质分析工作的准确性就显得格外重要。目前，现代煤质分析技术的发展十分快，主要是以高效、快速的煤质分析法为主要方向，因此，具有高效性和快速性的近红外光谱技术得到了广泛应用。
关键词
：近红外光谱定量检测；煤质成分；分析；应用
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