激光诱导击穿光谱分析法在煤质分析中的应用研究

杨松渊

（霍州煤电集团李雅庄矿选煤厂，山西 霍州 031400）

1 工作原理分析

激光诱导击穿光谱分析法（LIES）的工作原理：采用高能量激光光源在试样表面形成高强度激光光斑，激发样品发光，对发光进行光谱检测可得到元素含量。采用激光诱导击穿光谱分析法实现元素含量检测的工作原理如图1。

图1 激光元素分析工作原理

2 试验原料

检测试样取自霍州煤电集团李雅庄矿选煤厂，该试样主要是由高灰分煤和精煤构成，按相应比例进行配置而成。采用人工和机械混合方法对煤样进行混匀，并逐步破碎，直至达到规定的粒度。取6组试样送检，检测主要元素含量，得到煤炭试样元素成分，见表1 数据。

表1 煤炭试样元素成分分析结果（%）

3 检测方法分析

3.1 工作参数

试验采用Niton Apollo 手持激光诱导击穿光谱（LIBS）分析仪。该设备激光器能量范围为 150～350 MJ，设备发射激光波长1064 nm，设备检测范围180～850 nm，设备工作频率1～2 Hz，测量时间4～10 min。

3.2 检测方法

从6 组试样中，各取试样6 g，制片为d=5 cm的圆形样片，取4×4 点阵共16 个点进行检测，共检测60 次。排除干扰数据后，对后40 次光谱检测数据计算各元素含量。

3.3 数据处理

在检测试验中，激光在激发煤炭样品时，煤样表面会被激光烧蚀有一定烧蚀坑，面积在1 mm2左右。由于每次烧蚀坑的面积不同，检测结果会有一定的差别，因此数据会有一定的波动，数据重复性差，一般要对检测数据进行有效的数据处理后才可得到较理想的检测结果。在本次煤质元素成分检测试验中可知煤炭样品中灰分主要成分是Si、Al、Fe、Ca 等元素，因此对元素成分的准确检测决定着煤炭灰分等指标。……