Qualitative and quantitative spectral characterisation of iron- and steelworks by-products - combining information from the visible light to the longwave infrared

Abstract

In dieser Arbeit wurde das Potential reflexionsspektrometrischer Methoden zur quali- und quantitativen Analyse einer Vielzahl sekundärer Produkte (Schlacken, Schlämme, Stäube, etc.) der Eisen- und Stahlindustrie im Rahmen der Haldenexploration untersucht. Dabei wurden die Bereiche des sichtbaren Lichtes, nahen und kurzwelligen Infrarotes sowie des mittel- und langwelligen Infrarotes vergleichend analysiert. Im Ergebnis wurde die spektrale Differenzierbarkeit einer Vielzahl an Nebenerzeugnissen mittels Hauptkomponentenanalysen sowie Cluster- und Klassifikationsverfahren aufgezeigt. Die Reflexionseigenschaften dieser Materialien wurden umfassend charakterisiert. Weiterhin wurde demonstriert, dass sich verschiedene relevante chemische Parameter dieser Materialien spektral mit einer für Screening-Anwendungen vielversprechenden Genauigkeit prognostizieren lassen. Damit wurde deutliches Potential entsprechender Daten und Methoden zur Unterstützung der Haldenexploration aufgezeigt.

In this work, the potential of reflectance spectroscopy for the qualitative and quantitative analysis of a large number of heterogeneous secondary products (slags, sludges, dusts, etc.) of the iron and steel industry was investigated in the context of dump site exploration. The ranges of visible light, near and shortwave infrared as well as mid- and longwave infrared were analysed comparatively. As a result, the spectral differentiability of a large number of by-products was demonstrated utilising principal component analyses as well as other clustering and classification methods. The spectral properties of these materials have been extensively characterised. Furthermore, it was demonstrated that various relevant chemical parameters of these materials can be spectrally predicted with a promising accuracy for screening applications. Thus, significant potential of corresponding data and methods to support dump exploration was demonstrated.