LIBS光譜技術用于分析鉀鹽礦成分

劉浩森，楊再榮，麻仲愷

（1.西安石油大學化學化工學院，陜西 西安 710065；2.中國石油天然氣股份有限公司大港石化分公司，天津300280）

隨著社會的發展和人口數量的持續增長，人們對各類資源的需求不斷提高。我國是一個農業大國，對鉀肥的需求更是有增無減，但我國的鉀資源有限，儲量僅占世界的2.36%[1-3]，所以我國將鉀鹽礦的開采作為民生重點項目，必須實行高效綠色的開采。

在鉀鹽的開采過程中，鉀含量的測定非常重要，直接決定礦區鉀鹽的等級以及開發的必要性。目前鉀的常用測定方法有火焰光度法、四苯硼鉀重量法、四苯硼鈉-季銨鹽容量法、四苯硼鈉溶液電導滴定法、原子吸收光譜法和電感耦合等離子體發射光譜法。這6種方法[4-6]的測試條件以及鉀鹽含量的適用范圍，都不能滿足鉀鹽礦床所要求的快速準確便捷檢測。激光誘導擊穿光譜法（laser induced breakdown spectroscopy，LIBS）是基于原子發射光譜法（atomic emission spectroscopy，AES）的一種新的材料和元素分析技術[7]，該技術可以使用光譜線的波長和強度來執行LIBS技術的定性和定量分析。LIBS光譜技術不需要復雜的樣品制備，能夠實現快速、實時、現場、無損和遠程檢測，并可以進行多組分分析，因此已廣泛應用于食品監督、環境監測、文物鑒定、太空探索等領域[8-9]。

目前可以應用于鉀鹽礦LIBS光譜定量分析的算法主要有偏最小二乘（PLS）、支持向量機（SVM）、隨機森林（RF）等，可以提高校正的準確度及精度。支持向量機對校正集的要求較高，預測性能差[10]；隨機森林作為一種非線性數據處理算法，準確率高，不易出現過度擬合的情況，也有很好的抗噪能力，但是對數據數量的要求較高，建模及處理時間較長[11]；……