煤炭行业也能用上激光技术?看LIBS的实际应用!

提起煤炭行业，很多人的第一印象还是传统、粗放、靠经验。然而近年来，随着“双碳”目标、绿色矿山和智能化转型的大背景，连煤炭这个“黑色产业”也开始追求高效率、精细化和自动化。

而在这些变化背后，一项来自物理实验室的高精尖技术正在悄悄落地应用，这就是——LIBS激光诱导击穿光谱技术。

听起来很“硬核”?但其实，它离煤矿现场并不遥远，反而是解决许多老问题的“新钥匙”。

什么是LIBS技术？一句话说清楚：

用激光打出等离子体火花，分析火花的光谱，就能知道物质的成分和含量。

相比X射线、化学滴定等传统方法，LIBS的优势在于：

无接触，对样品无破坏

无需或极少前处理

可以实现“边检测边使用”

响应时间极快，基本秒级出结果

能集成进生产线、井下设备，实现自动化

听起来就很适合矿山这种环境恶劣、流程复杂的场景对吧?

下面我们一个个来拆解，在煤炭行业里，LIBS到底“落地”在哪些环节，它是怎么应用的，它解决了哪些痛点。

一、煤炭灰分在线检测：实现实时质量控制

应用场景：洗选厂皮带线 / 储煤场 / 上料环节

灰分含量是评判煤炭品质的重要指标。灰分越高，燃烧效率越低，污染物排放越多。而传统测定方法(如灼烧法)往往需要：

对样品采样、干燥、称重

放入高温炉中灰化

然后再称重、计算

整个过程耗时数小时，且只能离线分析。

但在实际生产中，煤炭成分是动态变化的，掺配煤配比也需要实时调整，这就需要快速反馈的在线检测手段。

LIBS的做法是这样的：

在皮带传送线上布设激光头;

实时扫描煤流表面，激光每次照射样品打出等离子体;

光谱采集系统识别灰分特征元素(如Si、Al、Fe、Ca、Mg);

系统自动计算出当前样品的灰分含量;

数据可直接反馈给自动配煤系统，用于动态调整。

结果：可实现灰分秒级检测、无接触、无人值守，助力精细化洗选，提高热值控制精度。

二、微量元素检测：从环保到锅炉保护都离不开它

应用场景：入炉前质控 / 脱硫脱硝评估 / 高温腐蚀分析

煤炭中除了碳、氢、氧等主要成分外，还有很多“杂质”元素，比如：

硫（S）：燃烧后产生SO?，影响环保达标;

氯（Cl）、钠（Na）、钾（K）：引起锅炉结渣、腐蚀;

铁（Fe）、钙（Ca）、镁（Mg）：影响灰熔点;

砷（As）、汞（Hg）等有毒元素：影响排放控制。

这些元素的种类和含量直接决定了煤的燃烧性能和环保特性。传统检测手段多数依赖ICP-MS、原子吸收等实验室设备，检测周期长，不适合现场质控。

而LIBS能做到：

对粉末状或块状煤直接进行多元素同步检测

检出限达到ppm级别(高灵敏度)

可实现“实时扫描+地图式分布”显示煤样元素分布

举个例子：

火电厂可以用LIBS在上煤前检测煤中的S、Cl、Na含量，如果超标就自动提示调整掺配或加入脱硫措施，从源头避免锅炉高温腐蚀和环保违规。

三、煤与矸石智能识别：辅助自动化分拣

应用场景：井下煤矸分离 / 洗煤厂粗选 / 煤矸石再利用

过去的煤与矸石分选，多靠人工识别或基于密度的水洗工艺，问题包括：

水资源消耗大

效率低，精度差

煤矸混杂，影响煤质

而LIBS具有对固体材料“秒扫”+“精准识别”的能力，可以做到：

在煤矸混合物流中快速识别元素差异(如Al、Si在矸石中含量远高于煤);

利用AI+LIBS组成分类模型，实现自动判断、分选动作;

在皮带末端控制机械臂或气动装置进行自动剔除。

实际案例：某大型煤企在井下采用LIBS+机械臂分选系统，识别精度高达95%以上，大幅提升精煤率、减少矸石污染。

四、构建智能矿山：LIBS数据如何“喂给系统”

随着煤矿智能化升级，“数据驱动”成为关键词。

LIBS作为一个前端感知层工具，具备“边测边上传”的特性，可无缝接入企业MES系统、质检系统、煤流控制系统等，实现：

动态质量地图构建：不同时间/批次的煤质变化趋势可视化;

数据闭环优化：将检测结果反馈到洗选、燃烧控制系统;

设备协同控制：如与配煤仓、分选器等形成自动闭环;

云端数据模型训练：LIBS采集的大量光谱数据可用于AI优化识别算法，长期提升系统稳定性。

这意味着：LIBS不仅是检测工具，更是煤矿“智慧大脑”的数据入口。

五、总结：别小看这束激光，它能改变煤炭行业的效率底盘

曾经我们以为煤炭行业只是机械+人力的结合，但技术浪潮已经悄然改变行业面貌。

LIBS技术的出现，把煤炭分析从“实验室”拉进了“生产线”，从“化验员”进化为“算法助手”。

它不再是未来科技，而是现在已经落地的工具：

可以帮你精细控煤质;

可以帮你减少水耗与误差;

可以让你的矿山更安全、更高效、更智能。

未来，随着激光器性能提升、算法训练更深、行业接受度更高，LIBS将在煤炭、矿产、固废、新能源等更多“传统”领域大显身手。

煤炭行业用激光？不仅能用，而且真香。

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审核编辑 黄宇