一种高品质光伏石英砂的生产加工方法实用新型专利

专利名称：一种高品质光伏石英砂的生产加工方法

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202410564348.7

专利申请（专利权）人：陕西合兴硅砂有限公司
权利人地址：陕西省汉中市城固县文川镇文东村

专利发明（设计）人：罗逸文,李宝科

专利摘要：本申请涉及光伏石英砂制备技术领域，具体涉及一种高品质光伏石英砂的生产加工方法，该方法包括：将破碎后的石英岩矿石进行浸洗后洗涤，晾干后继续破碎，将色选后的物料经处理得到石英砂颗粒后，进行加热动态酸洗处理、清洗处理后、进行煅烧水淬、脱水后进行酸洗提纯、浮选、清洗处理；经氧化性焙烧后，进行水淬、脱水；经酸洗、提纯、洗涤后干燥处理，筛分出合格粒度区间的砂颗粒，进行高温氯化处理，并对高温氯化处理的温度进行自适应调整，冷却后得到高品质光伏石英砂。本申请旨在对高温氯化处理的温度进行自适应调整，避免石英砂杂质无法得到充分去除，提升石英砂的制备质量。

主权利要求：
1.一种高品质光伏石英砂的生产加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：将石英岩矿石进行破碎后，使用3%的氢氟酸溶液进行浸洗后洗涤至中性，晾干后继续进行破碎，进行色选；
S2：将S1中获得的物料进行湿法制砂，将矿浆进行去铁、磁选处理后，筛选颗粒砂浆，再进行浮选分离、洗涤、脱水，得到石英砂颗粒；
S3：将S2中获得的石英砂颗粒进行加热动态酸洗处理后，进行清洗处理；
S4：将S3中获得的石英砂送入煅烧炉中进行煅烧后，迅速进行水淬、脱水后重复步骤S3进行酸洗提纯，再进行浮选以及S3相同的清洗处理；
S5：将S4中获得的石英砂经氧化性焙烧后，进行水淬、脱水；
S6：将S5中获得的物料经酸洗、提纯、洗涤后进行干燥处理，筛分出合格粒度区间的砂颗粒备用；
S7：将S6中的物料进行高温氯化处理，并对高温氯化处理的温度进行自适应调整，冷却后得到高品质光伏石英砂；
所述进行自适应调整的方法，包括：
在各个时间点采集石英砂高温氯化的图像，以每个像元为中心构建像元窗口；将预设时间长度作为一个高温氯化区间；
根据各时刻的石英砂高温氯化图像以及各像元窗口中所有像元的灰度值分布特征，得到各像元窗口的高温氯化综合指数；
根据各高温氯化区间内所有时刻的高温氯化综合指数的分布特征，确认各高温氯化区间的高温氯化充足系数；
基于各高温氯化区间的高温氯化充足系数实现对石英砂高温氯化反应温度的自适应调整；
所述得到各像元窗口的高温氯化综合指数，具体为：
采用特征点提取算法获取各时刻的石英砂高温氯化图像的所有特征点，计算各像元窗口所有特征点灰度值的四分位距；计算各像元窗口中所有特征点灰度值的信息熵；
对于任一像元窗口，将灰度值最小的像元记为高温氯化像元，将所述高温氯化像元到所述任一像元窗口中各特征点的向量记为高温氯化向量，将高温氯化向量上所有像元的灰度值组成的序列记为高温氯化序列；以所述高温氯化向量上各像元为中心预设氯化游程窗口，以灰度游程矩阵的方式，获取各像元的氯化游程矩阵；将各像元的氯化游程矩阵的所有奇异值的均值记为各像元的氯化奇异值；
对于各像元窗口，若存在高温氯化序列，将像元窗口中任意两个高温氯化序列的DTW距离记为第一DTW距离；将所有所述第一DTW距离的均值作为各像元窗口的氯化灰度差异因子；否则，将0作为各像元窗口的氯化灰度差异因子；
将所述氯化灰度差异因子的相反数作为以自然常数为底数的指数函数的指数，记为第一指数函数；
对于各高温氯化向量，计算所有像元所述氯化奇异值的平均值，将各像元所述氯化奇异值与所述平均值的差值绝对值记为第一差值绝对值；计算所有高温氯化向量中所有像元所述第一差值绝对值的累加和；
计算所述累加和与预设大于零的第一调整参数的和值的倒数，将所述倒数与所述第一指数函数的计算结果的乘积作为各像元窗口的氯化灰度稳态因子；
计算各像元窗口的灰度值极差值，将所述灰度值极差值与预设大于零的第二调整参数的和值记为第一和值；将所述氯化灰度稳态因子与所述第一和值的乘积的归一化值作为各像元窗口的高温氯化特征系数；
将各像元窗口所述高温氯化特征系数、所述信息熵、所述四分位距作为综合指数法的输入，获取各像元窗口的高温氯化综合指数；
所述各高温氯化区间的高温氯化充足系数的确定方法具体为：
将各高温氯化区间初始时刻下所有像元的高温氯化综合指数利用阈值分割算法，获取分割阈值，将高温氯化综合指数大于所述分割阈值的像元记为反应特征像元；
对于各反应特征像元，将各高温氯化区间内所有时刻的高温氯化综合指数组成的序列记为反应序列；将反应序列作为半空间深度法的输入，获取反应序列的所有反应突变点以及反应突变点对应的深度，若任一反应突变点对应时刻的高温氯化综合指数大于等于反应序列的元素均值，将所述任一反应突变点记为反应增益点；将各高温氯化区间内所有反应增益点对应时刻的高温氯化综合指数组成的序列记为各反应增益序列；
对于各高温氯化区间，将任意两个反应增益序列之间的DTW距离记为第二DTW距离，计算所有所述第二DTW距离的和值的相反数，将所述相反数作为以自然常数为底数的指数函数的指数，记为第二指数函数；将反应特征像元在高温氯化区间中所有反应增益点对应时刻的高温氯化综合指数的平均值记为反应增益值；将所述反应增益值与所述第二指数函数的计算结果的乘积作为反应特征像元在各高温氯化区间的反应增益因子；
对于反应特征像元的各高温氯化区间，计算所有反应突变点的深度均值；将各反应突变点的深度与所述深度均值的差值绝对值记为第二差值绝对值，计算所有所述第二差值绝对值、预设大于零的第三调参因子的相加结果；将所述反应增益因子与所述相加结果的比值作为反应特征像元在各高温氯化区间的反应增益稳定因子；
将各高温氯化区间中除反应增益点对应时刻之外的所有时刻的高温氯化综合指数的均值记为反应常态值；计算所述反应增益值与所述反应常态值的差值，将所述差值作为以自然常数为底数的指数函数的指数，记为第三指数函数；将所有反应特征像元在各高温氯化区间所述第三指数函数的均值记为第一均值；计算所有反应特征像元在各高温氯化区间所述反应增益稳定因子的和值，将所述和值与所述第一均值的乘积的归一化值作为各高温氯化区间的高温氯化充足系数；
所述基于各高温氯化区间的高温氯化充足系数实现对石英砂高温氯化反应温度的自适应调整，具体为：对于任一高温氯化区间，当高温氯化充足系数大于等于预设氯化阈值时，所述任一高温氯化区间对应的处理温度无需调整；否则，将所述任一高温氯化区间对应的处理温度调高z℃，当高温氯化充足系数大于等于预设氯化阈值或处理温度达到预设数值时停止调整；
其中，z为预设值。
2.根据权利要求1所述的一种高品质光伏石英砂的生产加工方法，其特征在于，所述颗粒砂浆的筛选范围为40 140目。
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3.根据权利要求1所述的一种高品质光伏石英砂的生产加工方法，其特征在于，所述进行加热动态酸洗的溶液为20%浓度的氢氟酸溶液。
4.根据权利要求1所述的一种高品质光伏石英砂的生产加工方法，其特征在于，S3中所述进行清洗处理的具体操作为用洁净的自来水洗涤至中性后，通过高纯水洗涤3次，进行脱水、干燥处理。
5.根据权利要求1所述的一种高品质光伏石英砂的生产加工方法，其特征在于，所述进行煅烧的温度为920℃，时长为2小时。
6.根据权利要求1所述的一种高品质光伏石英砂的生产加工方法，其特征在于，所述酸洗、提纯、洗涤的具体操作为：通过混合酸液，于90 5℃的温度下进行流化态洗涤，用洁净的自来水洗涤至中性，再通过电子级纯水洗涤。
7.根据权利要求6所述的一种高品质光伏石英砂的生产加工方法，其特征在于，所述混合酸液中盐酸的质量百分比浓度 25%，氢氟酸的质量百分比浓度 8%。 说明书 : 一种高品质光伏石英砂的生产加工方法技术领域[0001] 本申请涉及光伏石英砂制备技术领域，具体涉及一种高品质光伏石英砂的生产加工方法。背景技术[0002] 光伏石英砂是一种高纯度的硅酸盐矿物，具有耐高温、高度绝缘以及耐腐蚀等显著特性，作为光伏产业链中的关键原材料，光伏石英砂是生产单晶硅电池片不可或缺的耗材，其供应的稳定性与成本效益直接影响到光伏发电的成本，进而直接影响到光伏能源的市场竞争力以及普及程度。通过长石型石英岩矿制备获得光伏石英砂不仅拓宽了高纯度石英砂原料的使用范围，且较好的避免了光伏石英砂提纯过程中的困难。[0003] 但是在通过长石型石英岩矿制备光伏用石英砂的过程中，需要严格控制高温氯化温度，当氯化温度过高时，可能会导致石英砂颗粒表面发生不可逆的化学变化，使得氯化剂与石英砂发生不良反应，影响产品的稳定性和纯度；当氯化温度过低时，可能无法有效的去除石英砂中的碱土元素与氧化物杂质，导致产品的纯度受到影响。发明内容[0004] 为了解决上述技术问题，本申请的目的在于提供一种高品质光伏石英砂的生产加工方法，所采用的技术方案具体如下：[0005] 本申请实施例提供了一种高品质光伏石英砂的生产加工方法，该方法包括以下步骤：[0006] S1：将石英岩矿石进行破碎后，使用3%的氢氟酸溶液进行浸洗后洗涤至中性，晾干后继续进行破碎，进行色选；[0007] S2：将S1中获得的物料进行湿法制砂，将矿浆进行去铁、磁选处理后，筛选颗粒砂浆，再进行浮选分离、洗涤、脱水，得到石英砂颗粒；[0008] S3：将S2中获得的石英砂颗粒进行加热动态酸洗处理后，进行清洗处理；[0009] S4：将S3中获得的石英砂送入煅烧炉中进行煅烧后，迅速进行水淬、脱水后重复步骤S3进行酸洗提纯，再进行浮选以及S3相同的清洗处理；[0010] S5：将S4中获得的石英砂经氧化性焙烧后，进行水淬、脱水；[0011] S6：将S5中获得的物料经酸洗、提纯、洗涤后进行干燥处理，筛分出合格粒度区间的砂颗粒备用；[0012] S7：将S6中的物料进行高温氯化处理，并对高温氯化处理的温度进行自适应调整，冷却后得到高品质光伏石英砂；[0013] 所述进行自适应调整的方法，包括：[0014] 在各个时间点采集石英砂高温氯化的图像，以每个像元为中心构建像元窗口；将预设时间长度作为一个高温氯化区间；[0015] 根据各时刻的石英砂高温氯化图像以及各像元窗口中所有像元的灰度值分布特征，得到各像元窗口的高温氯化综合指数；[0016] 根据各高温氯化区间内所有时刻的高温氯化综合指数的分布特征，确认各高温氯化区间的高温氯化充足系数；[0017] 基于各高温氯化区间的高温氯化充足系数实现对石英砂高温氯化反应温度的自适应调整。[0018] 优选的，所述颗粒砂浆的筛选范围为40 140目。~[0019] 优选的，所述进行加热动态酸洗的溶液为20%浓度的氢氟酸溶液。[0020] 优选的，S3中所述进行清洗处理的具体操作为用洁净的自来水洗涤至中性后，通过高纯水洗涤3次，进行脱水、干燥处理。[0021] 优选的，所述进行煅烧的温度为920℃，时长为2小时。[0022] 优选的，所述酸洗、提纯、洗涤的具体操作为：通过混合酸液，于90 5℃的温度下进行流化态洗涤，用洁净的自来水洗涤至中性，再通过电子级纯水洗涤。[0023] 优选的，所述混合酸液中盐酸的质量百分比浓度 25%，氢氟酸的质量百分比浓度8%。[0024] 优选的，所述得到各像元窗口的高温氯化综合指数，具体为：[0025] 采用特征点提取算法获取各时刻的石英砂高温氯化图像的所有特征点，计算各像元窗口所有特征点灰度值的四分位距；计算各像元窗口中所有特征点灰度值的信息熵；[0026] 对于任一像元窗口，将灰度值最小的像元记为高温氯化像元，将所述高温氯化像元到所述任一像元窗口中各特征点的向量记为高温氯化向量，将高温氯化向量上所有像元的灰度值组成的序列记为高温氯化序列；以所述高温氯化向量上各像元为中心预设氯化游程窗口，以灰度游程矩阵的方式，获取各像元的氯化游程矩阵；将各像元的氯化游程矩阵的所有奇异值的均值记为各像元的氯化奇异值；[0027] 对于各像元窗口，若存在高温氯化序列，将像元窗口中任意两个高温氯化序列的DTW距离记为第一DTW距离；将所有所述第一DTW距离的均值作为各像元窗口的氯化灰度差异因子；否则，将0作为各像元窗口的氯化灰度差异因子；[0028] 将所述氯化灰度差异因子的相反数作为以自然常数为底数的指数函数的指数，记为第一指数函数；[0029] 对于各高温氯化向量，计算所有像元所述氯化奇异值的平均值，将各像元所述氯化奇异值与所述平均值的差值绝对值记为第一差值绝对值；计算所有高温氯化向量中所有像元所述第一差值绝对值的累加和；[0030] 计算所述累加和与预设大于零的第一调整参数的和值的倒数，将所述倒数与所述第一指数函数的计算结果的乘积作为各像元窗口的氯化灰度稳态因子；[0031] 计算各像元窗口的灰度值极差值，将所述灰度值极差值与预设大于零的第二调整参数的和值记为第一和值；将所述氯化灰度稳态因子与所述第一和值的乘积的归一化值作为各像元窗口的高温氯化特征系数；[0032] 将各像元窗口所述高温氯化特征系数、所述信息熵、所述四分位距作为综合指数法的输入，获取各像元窗口的高温氯化综合指数。[0033] 优选的，所述各高温氯化区间的高温氯化充足系数的确定方法具体为：[0034] 将各高温氯化区间初始时刻下所有像元的高温氯化综合指数利用阈值分割算法，获取分割阈值，将高温氯化综合指数大于所述分割阈值的像元记为反应特征像元；[0035] 对于各反应特征像元，将各高温氯化区间内所有时刻的高温氯化综合指数组成的序列记为反应序列；将反应序列作为半空间深度法的输入，获取反应序列的所有反应突变点以及反应突变点对应的深度，若任一反应突变点对应时刻的高温氯化综合指数大于等于反应序列的元素均值，将所述任一反应突变点记为反应增益点；将各高温氯化区间内所有反应增益点对应时刻的高温氯化综合指数组成的序列记为各反应增益序列；[0036] 对于各高温氯化区间，将任意两个反应增益序列之间的DTW距离记为第二DTW距离，计算所有所述第二DTW距离的和值的相反数，将所述相反数作为以自然常数为底数的指数函数的指数，记为第二指数函数；将反应特征像元在高温氯化区间中所有反应增益点对应时刻的高温氯化综合指数的平均值记为反应增益值；将所述反应增益值与所述第二指数函数的计算结果的乘积作为反应特征像元在各高温氯化区间的反应增益因子；[0037] 对于反应特征像元的各高温氯化区间，计算所有反应突变点的深度均值；将各反应突变点的深度与所述深度均值的差值绝对值记为第二差值绝对值，计算所有所述第二差值绝对值、预设大于零的第三调参因子的相加结果；将所述反应增益因子与所述相加结果的比值作为反应特征像元在各高温氯化区间的反应增益稳定因子；[0038] 将各高温氯化区间中除反应增益点对应时刻之外的所有时刻的高温氯化综合指数的均值记为反应常态值；计算所述反应增益值与所述反应常态值的差值，将所述差值作为以自然常数为底数的指数函数的指数，记为第三指数函数；将所有反应特征像元在各高温氯化区间所述第三指数指数函数的均值记为第一均值；计算所有反应特征像元在各高温氯化区间所述反应增益稳定因子的和值，将所述和值与所述第一均值的乘积的归一化值作为各高温氯化区间的高温氯化充足系数。[0039] 优选的，所述基于各高温氯化区间的高温氯化充足系数实现对石英砂高温氯化反应温度的自适应调整，具体为：[0040] 对于任一高温氯化区间，当高温氯化充足系数大于等于预设氯化阈值时，所述任一高温氯化区间对应的处理温度无需调整；否则，将所述任一高温氯化区间对应的处理温度调高z℃，当高温氯化充足系数大于等于预设氯化阈值或处理温度达到预设数值时停止调整；其中，z为预设值。[0041] 本申请至少具有如下有益效果：[0042] 本申请通过石英砂高温氯化图像中的温度差异特征以及高温氯化级别特征获得高温氯化特征系数，综合考虑像元邻域范围内的温度差异状况以及像元窗口中高温氯化向量上像元邻域内的高温氯化级别差异状况，结合像元窗口内特征点分布特征以及特征点温度值特征获得高温氯化综合指数，更精确的反应石英砂高温氯化反应中的充分稳定性；通过反应特征像元的高温氯化综合指数增益特征以及增益稳定特征获得高温氯化充足系数，在分析反应特征像元处石英砂高温氯化反应受增益程度的基础上进一步考虑了反应增益的稳定性，更精确的反映出高温氯化区间内石英砂的高温氯化充分状况，并以此作为依据对石英砂高温氯化反应的温度进行自适应的调整，避免了石英砂高温氯化处理过程中温度过高或过低使得石英砂中的杂质无法得到充分去除导致石英砂性能受损的弊端，保证了石英砂的质量。附图说明[0043] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。[0044] 图1为本申请一个实施例提供的一种高品质光伏石英砂的生产加工方法的步骤流程图；[0045] 图2为本申请一个实施例提供的灰度化处理后的部分区域高温氯化图像示意图；[0046] 图3为本申请一个实施例提供的石英砂高温氯化反应温度的自适应调整的流程示意图。具体实施方式[0047] 为了更进一步阐述本申请为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本申请提出的一种高品质光伏石英砂的生产加工方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一个或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。[0048] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。[0049] 下面结合附图具体的说明本申请所提供的一种高品质光伏石英砂的生产加工方法的具体方案。[0050] 请参阅图1，其示出了本申请一个实施例提供的一种高品质光伏石英砂的生产加工方法的步骤流程图，该制备方法包括以下步骤：[0051] 本实施例以蒙古国所产的含长石型石英岩矿为例进行光伏石英砂的制备：[0052] S1：使用洁净的水清洗矿石上的泥土杂质，经人工初选除去长石矿物以及山石等杂质后，将矿石破碎至粒径为30mm的小块，使用3%的氢氟酸溶液对小块矿石物料进行浸洗，目的在于除去矿石外部有颜色的物质，之后用洁净的自来水洗涤至中性，将晾干的矿石破碎至粒径为20mm以下，通过色选机进行至少一次的色选，目的在于除去颜色较深的矿物颗粒物料。[0053] S2：将S1中获得的物料用棒磨机进行湿法制砂，矿浆先采用8000高斯的永磁磁选机进行去铁处理，再使用20000高斯的电磁次选进行磁选处理，收集颗粒砂浆后，再使用螺旋溜槽进行重选，将重选后的物料进行浮选二次，将浮选分离出来的石英砂进行洗涤脱水处理，得到石英砂颗粒。[0054] 进一步地，作为本申请的一个实施例，颗粒砂浆的粒度为40目；[0055] 进一步地，作为本申请的另一个实施例中，颗粒砂浆的粒度为140目；[0056] 进一步地，作为本申请的其它实施例中，颗粒砂浆的粒度为90目。[0057] S3：将S2中获得的石英砂颗粒进行加热动态酸洗处理，目的在于去除长石等杂质矿物，再进行清洗处理。[0058] 进一步地，作为本申请的一个实施例，进行加热动态酸洗处理的溶液为20%浓度的氢氟酸溶液。[0059] 进一步地，作为本申请的一个实施例，进行清洗处理的具体操作为：用洁净的自来水洗涤至中性后，通过高纯水洗涤3次，并进行脱水、干燥处理。[0060] S4：将S3中获得的石英砂送入高纯石英玻璃材质的煅烧炉中进行煅烧，而后迅速送入冷水中进行水淬处理；将水淬处理后的物料进行脱水后按照步骤S3进行酸洗提纯后，测试其中的长石含量，再进行浮选一次或两次，进行步骤S3相同的清洗处理。[0061] 进一步地，作为本申请的一个实施例，进行煅烧的温度为920℃，时长为2小时。[0062] S5：将S4中获得的石英砂送入焙烧炉中，在900℃温度下通入纯净的氧气进行氧化性焙烧2小时之后，将物料进行水淬后脱水。[0063] S6：将S5中获得的物料通过盐酸与氢氟酸复配的混合酸液，进行流化态洗涤5h后，取样分析铝 15ppm为酸洗提纯终点；脱除酸液，使用洁净的自来水洗涤至中性后，再通过电子级纯水洗涤至氯离子小于10ppm为洗涤终点后进行干燥处理，筛分出合格粒度区间的砂颗粒进行备用。[0064] 进一步地，作为本申请的一个实施例，进行流化态洗涤的温度为85℃；[0065] 进一步地，作为本申请的另一个实施例，进行流化态洗涤的温度为95℃；[0066] 进一步地，作为本申请的其它实施例，进行流化态洗涤的温度为90℃；[0067] 进一步地，作为本申请的一个实施例，混合酸液中盐酸质量百分比浓度 25%，氢氟酸质量百分比浓度 8%。[0068] S7：将S6中的物料送至石英砂高温氯化装置中以氯气为氯化剂进行高温氯化处理2小时，并对高温氯化处理的温度进行自适应调整，自适应调整方法如下：[0069] （1）进一步地，在各个时间点采集石英砂高温氯化的图像。[0070] 作为本申请的一个实施例，所述图像的采集方法具体为：[0071] 在石英砂高温氯化装置正上方安置红外热成像仪，通过红外热成像仪以俯视角度对石英砂高温氯化过程中的红外热成像图像进行采集，本实施例中数据采集时间间隔设置为1s，将获取的红外热成像图像进行灰度化处理，为方便描述，将石英砂高温氯化过程中的红外热成像灰度图像称为高温氯化图像，为防止获取的高温氯化图像中因石英砂高温氯化环境干扰影响后续分析，本实施例采用双边滤波算法对获取的高温氯化图像进行图像去噪处理。[0072] 需要说明的是，双边滤波算法为图像去噪技术领域公知技术，具体获取过程不再赘述；另外，现有图像去噪的方法有很多，高斯滤波算法、中值滤波算法、均值滤波算法等，作为其他实施方式，实施者可自行选取，本申请对此不做特殊限定。[0073] 其中，作为本申请一个实施例，灰度化处理后的部分区域高温氯化图像示意图如图2所示。[0074] 作为本申请的一个实施例，以石英砂高温氯化图像中各像元为中心构建像元窗口，像元窗口的大小设置为 。基于此，每个像元有一个像元窗口。[0075] 作为本申请一个实施例，将高温氯化区间的时间长度设置为20min。[0076] 可以理解的是，像元窗口的大小以及时间长度的设置实施者可根据实际情况自行调整。[0077] 在石英砂高温氯化过程中，石英砂内部的碱土元素以及氧化物杂质在高温环境下会与氯气发生反应形成气态氯化物，而高温气流则会将这些杂质元素的氯化物带走，从而达到石英砂深度提纯的目的。石英砂的高温氯化反应越充分，表示物料的氯化反应进程越一致，物料的温度分布差异状况越轻微，在高温氯化图像中具体表现为：图像中的灰度级别一致性越强，没有显著的灰度差异现象；其次，充分氯化导致局部温度异常点数量较少，且随着高温氯化反应的进行，高温氯化图像中的灰度分布趋于稳定，石英砂的高温氯化反应趋于充分。[0078] （2）进一步地，作为本申请的一个实施例，所述根据各时刻的石英砂高温氯化图像以及各像元窗口中所有像元的灰度值分布特征，各像元窗口的高温氯化综合指数的获取方法为：[0079] 将石英砂高温氯化图像作为输入，采用ORB（OrientedFASTandRotatedBRIEF）特征点提取算法获取石英砂高温氯化图像中的所有特征点。由于对所有像元窗口的分析是一致的，本实施例以第i个像元窗口为例进行分析，将第i个像元窗口中所有特征点的二维坐标按照横坐标从小到大以及纵坐标从小到大的顺序组成的序列作为第i个像元窗口的特征点分布序列，记为 。[0080] 将第i个像元窗口中灰度值最低的像元记为第i个像元窗口的高温氯化像元，将第i个像元窗口中高温氯化像元到该像元窗口中每个特征点的向量记为高温氯化向量。将每一条高温氯化向量上所有像元的灰度值按照向量方向顺序组成的序列记为高温氯化序列。以高温氯化向量上的每一个像元为中心构建氯化游程窗口，本实施例中氯化游程窗口的大小为 ，其中 为像素单位，通过灰度游程矩阵的构建方式以及氯化游程窗口获取高温氯化向量上每一个像元八邻域方向上的氯化游程矩阵。将所有氯化游程矩阵作为输入，采用SVD（SingularValueDecomposition）奇异值分解算法获取每个氯化游程矩阵的奇异值，将高温氯化向量上每个像元八邻域方向上对应氯化游程矩阵的奇异值均值记为各个像元的氯化奇异值。[0081] 需要说明的是，像元窗口大小的设置，特征点分布序列元素的排列方式以及氯化游程窗口的大小实施者可根据实际情况进行调整；另外，ORB特征点提取算法、灰度游程矩阵以及SVD奇异值分解算法为本领域公知技术，具体获取过程不再赘述；另外，现有特征点提取的方法有很多，作为其他实施方式，实施者可自行选取，本申请对此不做特殊限定。[0082] 构建高温氯化特征因子，用于表征像元邻域范围内的灰度差异变化状况，表达式为：[0083][0084] 其中， 为第i个像元窗口的氯化灰度差异因子； 为第i个像元窗口高温氯化向量的总个数； 、 分别为第i个像元窗口中第j个、第k个高温氯化序列； 为DTW距离；将 记为第一DTW距离；[0085][0086] 其中， 为第i个像元窗口的氯化灰度稳态因子； 为第i个像元窗口第j个高温氯化向量上像元的总个数； 为第i个像元窗口第j个高温氯化向量上第k个像元的氯化奇异值； 为第i个像元窗口第j个高温氯化向量上所有像元的氯化奇异值的平均值； 为以自然常数e为底数的指数函数；为预设大于零的第一调整参数；将记为第一指数函数；将 记为第一差值绝对值；[0087][0088] 为第i个像元窗口的高温氯化特征系数； 、 分别为第i个像元窗口中所有像元内的最大灰度值、最小灰度值；norm()为归一化函数； 为预设大于零的第二调整参数；将 记为第一和值。[0089] 需要说明的是，本实施例中第一、第二调参因数的取值分别为0.1、0.01，基于分母不为0的原则，实施者可自行取值，本申请对此不做特殊限定。[0090] 当第i个像元窗口 中所有高温氯化序列之间的差异越大时 ，即越大，表示第i个像元窗口中所有高温氯化向量上的各个像元之间的灰度值差异越大，第i个像元窗口中因石英砂高温氯化不充分导致的温度差异状况越显著，第i个像元窗口的氯化灰度差异因子 越大。需要注意的是，若像元窗口中不存在特征点，则该像元窗口的高温氯化特征系数为0。[0091] 当第i个像元窗口中所有高温氯化向量上每一个像元的氯化奇异值与像元所在高温氯化 向量 上所有 像元 氯化奇 异值的 平均 值之间 的差 异越小 时，即越小，表示第i个像元窗口中全部高温氯化向量上所有像元在八邻域方向上的高温氯化游程矩阵之间的差异越小；同时当第i个像元窗口的氯化灰度差异因子越小时，即 越小，表示第i个像元窗口中因石英砂高温氯化不充分导致的温度差异状况越轻微，第i个像元窗口对应位置处的石英砂高温氯化程度越稳定，氯化灰度稳态因子 越大。[0092] 当第i个像元窗口中所有像元内的最大灰度值与最小灰度值之间的差异越小时，即 越小，表示第i个像元窗口对应位置处的石英砂因高温氯化程度越充分导致局部纹理特征的一致性越显著；同时当第i个像元窗口的氯化灰度稳态因子越大时，即 越大，表示元窗口i对应位置处的石英砂高温氯化程度越稳定，进一步的，第i个像元窗口对应位置处的石英砂高温氯化程度在越充分的基础上越稳定，第i个像元窗口的高温氯化特征系数 越大。[0093] 根据第i个像元窗口的高温氯化特征系数 、第i个像元窗口对应特征点分布序列c的信息熵 以及第i个像元窗口中所有特征点灰度值的四分位距 构建第i个像元窗口的高温氯化特征向量 ，将第i个像元窗口对应的高温氯化特征向量中每一个元素分别作为一个影响指标并输入，采用CIM（ComprehensiveIndexMethod）综合指数法获取第i个像元窗口的高温氯化综合指数。需要说明的是，采用综合指数法之前需要通过标准差权术法、标准指数法对各个影响指标进行无量纲化操作。[0094] 需要说明的是，信息熵、CIM综合指数法、标准差权术法以及标准指数法均为公知技术，具体获取过程不再赘述，作为其他实施方式，实施者可自行选取，本申请对此不做特殊限定。[0095] 最后，将像元窗口的高温氯化综合指数赋予该像元窗口的中心像元。[0096] （3）进一步地，作为本申请一个实施例，所述根据各高温氯化区间内所有时刻的高温氯化综合指数的分布特征，各高温氯化区间的高温氯化充足系数的确认方法为：[0097] 以第n个高温氯化区间为例进行后续分析，将第n个高温氯化区间时间范围内第一个时刻设为初始时刻，将第n个高温氯化区间初始时刻下所有像元的高温氯化综合指数作为输入，采用阈值分割算法获取分割阈值，将所有高温氯化综合指数大于等于分割阈值的像元记为反应特征像元。本实施例基于第p个反应特征像元进行分析：[0098] 将各反应特征像元在第n个高温氯化区间所有时刻的高温氯化综合指数按照时序顺序组成的序列记为各个反应特征像元的反应序列。将各反应特征像元对应的反应序列作为输入，采用半空间深度法获取每个反应序列的反应突变点以及反应突变点的深度。至此，获取的若第p个反应特征像元的反应突变点对应的高温氯化综合指数大于等于第n个高温氯化区间中所有时刻对应高温氯化综合指数的均值，将该反应突变点记为反应增益点。[0099] 需要说明的是，本实施例中的阈值分割算法选用大津阈值分割算法，半空间深度法选用ISODEPTH半空间深度法，基于阈值分割以及深度原理，实施者可自行选取合适的方法，本申请对此不做特殊限定。[0100] 将每个反应特征像元在第n个高温氯化区间时间范围内的反应增益点的高温氯化综合指数按照反应增益点的时序顺序组成的序列记为各个反应特征像元在第n个高温氯化区间内的反应增益序列，将第p个反应特征像元在第n个高温氯化区间中所有反应增益点的高温氯化综合指数均值记为第p个反应特征像元在第n个高温氯化区间中的反应增益值，将第p个反应特征像元在第n个高温氯化区间中除反应增益点外所有时刻下的高温氯化综合指数平均值作为第p个反应特征像元在第n个高温氯化区间中的反应常态值。[0101] 根据上述分析，构建高温氯化充足系数，用于表征高温氯化区间中石英砂高温氯化反应的充足程度，表达式为：[0102][0103] 其中， 为第p个反应特征像元在第n个高温氯化区间的反应增益因子； 为第p个反应特征像元在第n个高温氯化区间中的反应增益值； 为第p个反应特征像元在第n个高温氯化区间中的反应增益点总个数； 、 分别为第n个高温氯化区间中第p、r个反应特征像元对应的反应增益序列； 为DTW距离；exp[]为以自然常数e为底的指数函数；将 记为第二DTW距离；将 记为第二指数函数；[0104][0105] 其中， 为第p个反应特征像元在第n个高温氯化区间的反应增益稳定因子；为第p个反应特征像元在第n个高温氯化区间中的反应突变点总个数； 为第p个反应特征像元在第n个高温氯化区间中第q个反应突变点的深度； 为第p个反应特征像元在第n个高温氯化区间中所有反应突变点的深度均值；为预设大于零的第三调整参数；将记为第二差值绝对值；[0106][0107] 其中， 为第n个高温氯化区间的高温氯化充足系数； 为第n个高温氯化区间中的反应特征像元总个数； 、 分别为第p个反应特征像元在第n个高温氯化区间中的反应增益值以及反应常态值；norm{}为归一化函数，将 记为第三指数函数，将记为第一均值。[0108] 需要说明的是，本实施例中第三调参因数的取值为0.01，基于分母不为0的原则，实施者可自行取值，本申请对此不做特殊限定。[0109] 当第p个反应特征像元在第n个高温氯化区间中所有反应增益点的高温氯化综合指数平均值越大时，即 越大，表示第p个反应特征像元在第n个高温氯化区间中高温氯化综合指数突变增大的状况越显著；同时当第n个高温氯化区间中第p个反应特征像元与其余所有反应特征像元对应的反应增益序列之间的差异越小时，即 越小，表示第n个高温氯化区间中由于石英砂高温氯化充分导致各个反应特征像元的高温氯化综合指数突变增益的状况越显著，进一步的，第p个反应特征像元对应位置处石英砂的高温氯化反应增益程度越大，反应增益因子 越大。[0110] 当第p个反应特征像元在第n个高温氯化区间中每一个反应突变点的深度与所有反应突变点深度平均值之间的差异越小时，即 越小，表示第n个高温氯化区间中第p个反应特征像元所在位置处的石英砂高温氯化反应状况越稳定；同时当反应特征像元的反应增益因子越大时，即 越大，表示第p个反应特征像元对应位置处石英砂的高温氯化反应增益程度越大，进一步的，第n个高温氯化区间中第p个反应特征像元对应位置处的石英砂高温氯化反应增益程度越大的基础上越稳定，反应增益稳定因子 越大。[0111] 当第n个高温氯化区间中所有反应特征像元的反应增益值与反应常态值之间的差值越大时，即 越大，表示第n个高温氯化区间中所有反应特征像元对应反应增益点的高温氯化综合指数越大于其余所有时刻的高温氯化综合指数；同时当第n个高温氯化区间中所有反应特征像元的反应增益稳定因子之和越大时，即 越大，表示第n个高温氯化区间中所有反应特征像元对应位置处的石英砂高温氯化反应增益稳定程度越大，进一步的，第n个高温氯化区间中石英砂的高温氯化反应越充分，高温氯化充足系数越大。[0112] （4）进一步地，作为本申请的一个实施例，所述基于各高温氯化区间的高温氯化充足系数实现对石英砂高温氯化反应温度的自适应调整。[0113] 设置氯化阈值，当实时获取的高温氯化区间的高温氯化充足系数大于等于氯化阈值时，当前石英砂的高温氯化反应程度已达到充分状态，无需对石英砂的高温氯化处理温度进行调整；当实时获取的高温氯化区间的高温氯化充足系数小于氯化阈值时，当前石英砂的高温氯化反应不充分，在对应高温氯化区间的时间范围内将石英砂的高温氯化处理温度调高z℃，直至实时获取的高温氯化充足系数大于等于氯化阈值或高温氯化处理温度达到1300℃，停止对石英砂高温氯化处理温度的调整。[0114] 其中，作为本申请一个实施例，石英砂高温氯化反应温度的自适应调整的流程示意图如图3所示。[0115] 需要说明的是，氯化阈值的取值范围为[0,1]，本实施例中氯化阈值的取值为0.7，z取值为5℃，实施者可根据实际情况自行设置取值。其中，高温氯化处理温度为1250 1300~℃，高温氯化时长为2小时。[0116] 至此，可根据上述过程完成对石英砂高温氯化反应的处理温度进行自适应的调整。待物料自然冷却至室温后，获得高品质光伏用石英砂。[0117] 根据上述工艺流程制备获得高品质光伏用石英砂，其所有技术指标均达到或超过国标光伏用高纯石英砂质量技术标准要求。[0118] 用ICP‑MS测试石英砂中的杂质含量如下所示：单位（ ）[0119] Al：9.1；Ca：0.7；Fe：0.3；Na：0.2；K：0.48；Li：0.3；Mg：0.2；Cr：0.09；B：0.05；Mn：0.96；Cu：0.08；Ti：1.09。[0120] 至此，实现一种高品质光伏石英砂的生产加工方法。[0121] 综上所述，本申请实施例通过石英砂高温氯化图像中的温度差异特征以及高温氯化级别特征获得高温氯化特征系数，综合考虑像元邻域范围内的温度差异状况以及像元窗口中高温氯化向量上像元邻域内的高温氯化级别差异状况，结合像元窗口内特征点分布特征以及特征点温度值特征获得高温氯化综合指数，更精确的反应石英砂高温氯化反应中的充分稳定性；通过反应特征像元的高温氯化综合指数增益特征以及增益稳定特征获得高温氯化充足系数，在分析反应特征像元处石英砂高温氯化反应受增益程度的基础上进一步考虑了反应增益的稳定性，更精确的反映出高温氯化区间内石英砂的高温氯化充分状况，并以此作为依据对石英砂高温氯化反应的温度进行自适应的调整，避免了石英砂高温氯化处理过程中温度过高或过低使得石英砂中的杂质无法得到充分去除导致石英砂性能受损的弊端，保证了石英砂的质量。[0122] 需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。[0123] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。[0124] 以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

专利地区：陕西

专利申请日期：2024-05-09

专利公开日期：2024-09-03

专利公告号：CN118145657B