稀土，被譽(yù)為“工業(yè)維生素”，是新材料、新能源、國(guó)防科技等領(lǐng)域的關(guān)鍵資源。然而，稀土資源的提取并不容易，尤其是在開采和分選環(huán)節(jié)，長(zhǎng)期以來(lái)存在成本高、效率低、污染重等難題。

在這些挑戰(zhàn)背后，一項(xiàng)新興的光譜分析技術(shù)——激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS），正在悄然改變稀土礦物的分選方式。它不再依賴傳統(tǒng)“化學(xué)浸泡+人工分析”的方式，而是通過(guò)一束激光，“一掃即知”礦石中的元素組成，大大提升了分選效率和資源利用率。

那么，LIBS 到底是什么?它是如何幫助我們更智能、更高效地分選稀土礦的?今天就來(lái)聊聊這個(gè)“用光看礦”的前沿技術(shù)。

一、傳統(tǒng)稀土分選為何難？

稀土并不稀，但“提純難”。在自然界中，稀土元素往往共生于多種礦物中，比如氟碳鈰礦、獨(dú)居石、風(fēng)化殼離子型稀土等，彼此成分相似，難以直接分離。傳統(tǒng)工藝包括：

浮選法：靠藥劑調(diào)控礦物表面性質(zhì)分離;

重選/磁選法：根據(jù)密度或磁性差異分選;

人工分選：靠經(jīng)驗(yàn)判斷顏色、密度等。

這些方法都存在一個(gè)共性問(wèn)題：分選精度依賴人工或物理差異，效率低、誤差大，且不能實(shí)時(shí)判斷稀土含量。

二、LIBS技術(shù)是怎么“看”礦的？

LIBS（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy）激光誘導(dǎo)擊穿光譜，是一種利用高能激光脈沖轟擊樣品表面，激發(fā)其產(chǎn)生等離子體，然后通過(guò)分析等離子體發(fā)射的光譜來(lái)識(shí)別樣品元素組成的技術(shù)。

通俗點(diǎn)說(shuō)，就是：

拿激光“燒”礦石 → 礦石冒出高能“火花” → 火花的顏色和光譜告訴我們這是什么礦、含多少稀土。

LIBS 的優(yōu)勢(shì)在于：

速度快：分析過(guò)程為毫秒級(jí)，適合在線檢測(cè);

無(wú)需預(yù)處理：不需研磨、溶解，直接“一掃”;

多元素同時(shí)檢測(cè)：稀土元素(如La、Ce、Nd、Y等)可一并識(shí)別;

可實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化控制：與機(jī)械臂、皮帶傳輸線聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)礦石在線自動(dòng)分選。

三、LIBS如何提升稀土分選效率？

在實(shí)際礦山或選礦廠應(yīng)用中，LIBS 通常結(jié)合圖像識(shí)別、自動(dòng)機(jī)械分揀系統(tǒng)工作，實(shí)現(xiàn)“邊掃邊分”的閉環(huán)流程。其效率提升體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1. 實(shí)時(shí)檢測(cè)、快速響應(yīng)

相比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室分析動(dòng)輒幾小時(shí)，LIBS只需幾毫秒就能識(shí)別一個(gè)礦石點(diǎn)位的成分，這意味著礦石在皮帶上“路過(guò)”時(shí)，就能完成分析與分類，大大節(jié)省人力與時(shí)間。

2. 精準(zhǔn)識(shí)別，提高資源回收率

傳統(tǒng)分選往往出現(xiàn)“摻貧帶富”，即優(yōu)質(zhì)礦石被誤扔或低品礦混入高品位中，造成浪費(fèi)。而 LIBS 能做到定量識(shí)別稀土含量，按含量精準(zhǔn)分級(jí)，提升資源利用率。

3. 降低分選成本與污染

傳統(tǒng)濕法選礦或化學(xué)法常需大量水和試劑，產(chǎn)生廢液和放射性殘?jiān)?。而LIBS 屬于“綠色檢測(cè)”，無(wú)化學(xué)品、無(wú)污染，特別適合環(huán)保要求日益嚴(yán)格的稀土開采領(lǐng)域。

四、應(yīng)用案例：某離子型稀土礦山的轉(zhuǎn)型實(shí)踐

以南方某典型風(fēng)化殼離子型稀土礦為例，過(guò)去分選依賴大量人工經(jīng)驗(yàn)判斷，效率低且誤差大。引入LIBS 系統(tǒng)后，通過(guò)皮帶在線檢測(cè) + 自動(dòng)機(jī)械臂剔除，實(shí)現(xiàn)了：

稀土精礦品位提升15%;

礦石浪費(fèi)率下降30%;

分選速度提升近10 倍;

減少用工超60%，基本實(shí)現(xiàn)“無(wú)人工廠”模式。

未來(lái)，LIBS 將更多與人工智能、機(jī)器人系統(tǒng)融合，向多模態(tài)感知+自主學(xué)習(xí)+精準(zhǔn)控制方向發(fā)展，成為稀土綠色智能開采的重要支撐技術(shù)。

歡迎關(guān)注萊森光學(xué)，了解更多光譜知識(shí)。

萊森光學(xué)(深圳)有限公司是一家提供光機(jī)電一體化集成解決方案的高科技公司，我們專注于光譜傳感和光電應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。

審核編輯 黃宇