JP2011203119A - Method for discriminating slag fine particles - Google Patents

Method for discriminating slag fine particles Download PDF

Info

Publication number
JP2011203119A
JP2011203119A JP2010070812A JP2010070812A JP2011203119A JP 2011203119 A JP2011203119 A JP 2011203119A JP 2010070812 A JP2010070812 A JP 2010070812A JP 2010070812 A JP2010070812 A JP 2010070812A JP 2011203119 A JP2011203119 A JP 2011203119A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slag
fine particles
particles
brightness
fine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010070812A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5177159B2 (en
Inventor
Nobuaki Ito
信明 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2010070812A priority Critical patent/JP5177159B2/en
Publication of JP2011203119A publication Critical patent/JP2011203119A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5177159B2 publication Critical patent/JP5177159B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily discriminate slag fine particles only by the brightness data of individual particles by adapting particle image processing measurement in a method for discriminating the slag fine particles containing free lime on the surfaces thereof from a fine particle mixture becoming a sample.SOLUTION: This method for discriminating the slag fine particles includes a first brightness measuring process for measuring the representative brightness of respective fine particles by applying image processing to an image obtained by imaging all of the fine particles in the fine particle mixture, a chemical treatment process for bringing the respective fine particles into contact with an ammonium sulfate solution, a second brightness measuring process for measuring the representative brightness of the respective fine particles by applying image processing to an image obtained by imaging all of the fine particles in the fine particle mixture after the chemical treatment process and a discrimination process for discriminating the fine particles, wherein the representative brightness measured in the second brightness measuring process becomes higher than the representative brightness measured in the first brightness measuring process, as the slag fine particles containing free lime on the surfaces thereof.

Description

本発明は、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子と、当該スラグ微粒子とは異なる種類の微粒子との微粒子混合物から、スラグ微粒子を識別する方法に関する。   The present invention relates to a method for identifying slag fine particles from a fine particle mixture of slag fine particles containing free lime on the surface and fine particles of a type different from the slag fine particles.

金属精錬産業では、しばしば、精錬プロセスで生じた各種の微粒子(例えば、直径数μm〜数百μmの粒子)の種類と粒度分布を求めるニーズがある。各種の微粒子の種類と粒度分布は、例えば、工場建屋の集塵器に捕集された煤塵を分析して、工場内での漏煙や発塵状態の時間推移をマクロに把握する等の目的のために必要となる。このような目的では、多数の微粒子試料を分析する必要があるため、簡易かつ安価な微粒子の分析手法が望まれる。   In the metal refining industry, there is often a need for the type and particle size distribution of various fine particles (for example, particles having a diameter of several μm to several hundred μm) generated in the refining process. The types and particle size distributions of various types of particles are, for example, the purpose of analyzing the dust collected in the dust collector of the factory building and grasping the time transition of smoke leakage and dust generation status in the factory Is needed for. For this purpose, since it is necessary to analyze a large number of fine particle samples, a simple and inexpensive method for analyzing fine particles is desired.

ここで、一般的に行われている微粒子の分析手法としては、例えば、化学分析、蛍光X線分析などの放射線を利用した分析、篩分け法、レーザ回折式粒度分布計を用いた分析、粒子画像処理計測等の種々の手法がある。   Here, generally used analysis methods of fine particles include, for example, analysis using radiation such as chemical analysis and fluorescent X-ray analysis, sieving method, analysis using laser diffraction particle size distribution analyzer, particle There are various methods such as image processing measurement.

化学分析は、確実な(高精度の)分析手法であるが、分析に手間がかかり、分析に必要な試料の質量も最低10g程度は必要なため、簡易な手法とはいえない。また、粒度分布を測定することはできない。   Chemical analysis is a reliable (highly accurate) analysis method, but it is not a simple method because it takes a lot of time and requires a minimum mass of about 10 g of the sample necessary for the analysis. In addition, the particle size distribution cannot be measured.

放射線を利用した分析は、微量の試料でも分析可能であるが、放射線を利用するため、装置が大掛かりとなり、安価な方法とはいえない。また、粒度分布を測定することはできない。   Analysis using radiation can be performed even with a very small amount of sample, but since radiation is used, the apparatus becomes large and cannot be said to be an inexpensive method. In addition, the particle size distribution cannot be measured.

篩分け法は、比較的粗大な粒子の粒度分布を簡易に測定することが可能である。しかし、概ね直径40μm以下の微粒子は、篩の網目に付着しやすく、また、粒子も空気抵抗によって落下しにくくなるので、この方法では、直径40μm以下の微粒子を分離できない。また、微粒子の種類は、他の方法と組み合わせなければ識別することはできない。   The sieving method can easily measure the particle size distribution of relatively coarse particles. However, fine particles having a diameter of 40 μm or less tend to adhere to the mesh of the sieve, and the particles are also difficult to fall due to air resistance. Therefore, this method cannot separate fine particles having a diameter of 40 μm or less. The type of fine particles cannot be identified unless combined with other methods.

レーザ回折式粒度分布計を用いた分析は、簡易に精度よく微粒子の粒度分布を測定することができる。ただし、この方法は、測定装置が高価であるので安価な方法とはいえない。また、微粒子の種類を識別することはできない。   Analysis using a laser diffraction particle size distribution meter can easily and accurately measure the particle size distribution of fine particles. However, this method is not an inexpensive method because the measuring device is expensive. Also, the type of fine particles cannot be identified.

粒子画像処理計測は、光学顕微鏡等のレンズを通して撮影された粒子群の画像を画像処理して粒子を識別するとともに、これら識別された個々の粒子の寸法、形状、明度(カラー画像であれば色も)などの代表値(例えば、寸法であれば等価円の直径、形状であれば真円度、明度であれば平均明度等)を求めることができる(例えば、特許文献1を参照)。また、個々の粒子を特定の測定量(例えば、明度)の区分ごとに集計すればヒストグラム(明度ヒストグラム)を求めることもできる。このように、粒度分析手法としては安価かつ簡易であり、分析に必要な試料も少量(例えば、数十μg)でよい。   In particle image processing measurement, an image of a particle group photographed through a lens such as an optical microscope is image-processed to identify particles, and the size, shape, and brightness of each identified particle (in the case of a color image, color And the like (for example, the diameter of an equivalent circle if it is a dimension, roundness if it is a shape, average brightness if it is lightness, etc.) can be obtained (see, for example, Patent Document 1). A histogram (brightness histogram) can also be obtained by summing up individual particles for each specific measurement (for example, brightness). Thus, the particle size analysis technique is inexpensive and simple, and a small amount of sample (for example, several tens of μg) is required for analysis.

ただし、粒子画像処理計測においても、粒子の種類を判別するためには、明度の予備情報が必要である、すなわち、例えば、明度の低い粒子は石炭で、明度の高い粒子はアルミナ等のように、予め、試料となる粒子に含まれ得る粒子の種類と明度とを対応付けた情報が必要となる。逆に、このような情報が予め得られていれば、個々の粒子の代表明度を用いて粒子の種類を容易に識別できる。   However, in particle image processing measurement, in order to determine the type of particle, preliminary information on lightness is required, that is, for example, particles with low lightness are coal and particles with high lightness are alumina or the like. In advance, information that associates the types of particles that can be included in the sample particles with the brightness is required. Conversely, if such information is obtained in advance, the type of particle can be easily identified using the representative brightness of each particle.

そのため、粒子画像処理計測は、微粒子分析手法として、簡易かつ安価であり、前述の微粒子分析方法のニーズに最も合致する有効な方法である。従って、なるべく多くの対象に画像処理計測による粒子分析を適用することが望ましい。   For this reason, particle image processing measurement is a simple and inexpensive particle analysis method, and is an effective method that best meets the needs of the particle analysis method described above. Therefore, it is desirable to apply particle analysis by image processing measurement to as many objects as possible.

特開平11−132934号公報JP 11-132934 A 特開2005−97076号公報JP 2005-97076 A 特開2001−26470号公報JP 2001-26470 A 特開平6−92696号公報JP-A-6-92696 特開平7−172882号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-172882 特開2002−179442号公報JP 2002-179442 A 特開2004−161580号公報JP 2004-161580 A 特開平10−158043号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-158043 特開2003−335558号公報JP 2003-335558 A

しかし、同一の粒子種であっても、明度が大きくバラつく微粒子があり、このような微粒子では、明度情報だけでは粒子種を識別することができない、という問題があった。このような微粒子の代表的なものとしては、金属精錬産業で生成及び使用されるスラグ、特に、製鉄産業における製鋼スラグ等の表面に遊離石灰を含有するスラグの微粒子がある。   However, even with the same particle type, there are fine particles whose brightness varies greatly, and such a fine particle has a problem that the particle type cannot be identified only by lightness information. Typical examples of such fine particles include slag produced and used in the metal refining industry, particularly slag fine particles containing free lime on the surface of steelmaking slag and the like in the steel industry.

製鋼スラグには、通常、数週間から数ヶ月屋外に放置されるエージングと呼ばれる処理が施されるが、このエージングにより、製鋼スラグ微粒子の明度は、暗色から徐々に単色化する。また、製鋼スラグに施されるエージングの期間は、用途やスラグヤードの余剰面積等によって異なることから、エージングの進度に応じて、製鋼スラグの明度は大きく変化することとなる。このように、製鋼スラグ等の遊離石灰を含有したスラグ微粒子では、得られる試料のエージングの進度が一定ではないため、個々の粒子の代表明度が粒子間で大きく異なるため、画像処理計測によっても、明度の情報のみでは試料となる微粒子混合物の中からスラグ微粒子を識別することが困難であった。   Steelmaking slag is usually subjected to a treatment called aging that is left outdoors for several weeks to several months. By this aging, the brightness of steelmaking slag fine particles gradually becomes monochromatic from a dark color. In addition, since the aging period applied to the steelmaking slag varies depending on the application, the surplus area of the slagyard, and the like, the lightness of the steelmaking slag changes greatly according to the progress of aging. In this way, in the slag fine particles containing free lime such as steelmaking slag, the aging progress of the obtained sample is not constant, so the representative brightness of individual particles is greatly different between the particles, so even by image processing measurement, It was difficult to identify slag particulates from the particulate mixture as a sample only by the brightness information.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、試料となる微粒子混合物の中から表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子を識別する方法において、粒子画像処理計測を適用し、個々の粒子の明度情報のみによって容易にスラグ微粒子を識別することを可能とすることを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and in a method for identifying slag fine particles containing free lime on the surface from a fine particle mixture as a sample, particle image processing measurement is applied, It is an object of the present invention to make it possible to easily identify slag fine particles based only on the brightness information of particles.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、試料となる微粒子混合物を硫酸アンモニウム水溶液に接触させることにより、スラグ微粒子に含有された遊離石灰のみを選択的に反応させて、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子のみの表面の明度を淡色化させることができ、これにより、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子を他種の微粒子と識別できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors selectively reacted only the free lime contained in the slag fine particles by bringing the fine particle mixture to be a sample into contact with the ammonium sulfate aqueous solution. Based on this finding, it is possible to lighten the surface brightness of only slag fine particles containing free lime on the surface, thereby distinguishing slag fine particles containing free lime on the surface from other types of fine particles. The present invention has been completed.

すなわち、本発明によれば、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子と、当該スラグ微粒子とは異なる種類の微粒子とからなる微粒子混合物から前記スラグ微粒子を識別するスラグ微粒子の識別方法であって、前記微粒子混合物中の全ての微粒子を撮像した画像に対して画像処理を施すことにより、各微粒子の代表明度を測定する第1の明度測定工程と、前記各微粒子を硫酸アンモニウム水溶液に接触させる薬品処理工程と、前記薬品処理工程後の前記微粒子混合物中の全ての微粒子を撮像した画像に対して画像処理を施すことにより、各微粒子の代表明度を測定する第2の明度測定工程と、前記第2の明度測定工程で測定された代表明度が前記第1の明度測定工程で測定された代表明度よりも高明度となった微粒子を、前記表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子として識別する識別工程と、を含むスラグ微粒子の識別方法が提供される。   That is, according to the present invention, there is provided a method for identifying slag fine particles that distinguishes the slag fine particles from a fine particle mixture composed of slag fine particles containing free lime on the surface and fine particles of a type different from the slag fine particles. A first brightness measurement step for measuring the representative brightness of each fine particle by performing image processing on an image obtained by imaging all the fine particles in the fine particle mixture, and a chemical treatment step for bringing each of the fine particles into contact with an aqueous ammonium sulfate solution A second brightness measurement step of measuring a representative brightness of each fine particle by performing image processing on an image obtained by imaging all the fine particles in the fine particle mixture after the chemical treatment step; and the second brightness Fine particles whose representative brightness measured in the measurement step is higher than the representative brightness measured in the first brightness measurement step are free lime on the surface. Identification method of the slag particles comprising an identification step of identifying a slag particles containing are provided.

前記スラグ微粒子の識別方法において、前記薬品処理工程と前記第2の明度測定工程との間に、前記薬品処理工程後の前記各微粒子を水洗した後に乾燥させる洗浄工程をさらに含むことが好ましい。   The slag fine particle identification method preferably further includes a washing step between the chemical treatment step and the second brightness measurement step, wherein the fine particles after the chemical treatment step are washed with water and then dried.

また、本発明によれば、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子と、当該スラグ微粒子とは異なる種類の微粒子とからなる微粒子混合物から前記スラグ微粒子を識別するスラグ微粒子の識別方法であって、前記微粒子混合物中の全ての微粒子を硫酸アンモニウム水溶液に接触させる薬品処理工程と、前記薬品処理工程後の前記微粒子混合物中の全ての微粒子を撮像した画像に対して画像処理を施すことにより、各微粒子の代表明度を測定する明度測定工程と、前記明度測定工程で測定された代表明度のうち、所定値以上の明度を有する微粒子を、前記表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子として識別する識別工程と、を含むスラグ微粒子の識別方法が提供される。   Further, according to the present invention, there is provided a method for identifying slag fine particles for identifying the slag fine particles from a fine particle mixture comprising slag fine particles containing free lime on the surface and fine particles of a type different from the slag fine particles, A chemical treatment process in which all the fine particles in the fine particle mixture are brought into contact with an ammonium sulfate aqueous solution, and image processing is performed on an image obtained by imaging all the fine particles in the fine particle mixture after the chemical treatment step. A lightness measurement step for measuring lightness, and an identification step for identifying fine particles having a lightness of a predetermined value or more among representative lightness values measured in the lightness measurement step as slag fine particles containing free lime on the surface, A method for identifying containing slag particulates is provided.

前記スラグ微粒子の識別方法において、前記薬品処理工程と前記明度測定工程との間に、前記薬品処理工程後の前記各微粒子を水洗した後に乾燥させる洗浄工程をさらに含むことが好ましい。   The slag fine particle identification method preferably further includes a washing step between the chemical treatment step and the brightness measurement step, wherein the fine particles after the chemical treatment step are washed with water and then dried.

また、前記スラグ微粒子の識別方法において、前記表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子としては、例えば、製鋼スラグが挙げられる。   In the method for identifying slag fine particles, examples of the slag fine particles containing free lime on the surface include steelmaking slag.

また、前記スラグ微粒子前記微粒子混合物は、例えば、高炉法による製鉄プラントから発生した降下煤塵からなる。   Further, the slag fine particles and the fine particle mixture are, for example, dust falling generated from an iron manufacturing plant by a blast furnace method.

また、前記スラグ微粒子の識別方法において、前記薬品処理工程では、エタノール水溶液と硫酸アンモニウム水溶液との混合物の液滴を前記各微粒子に滴下することにより、前記各微粒子を硫酸アンモニウム水溶液に接触させてもよい。   In the method for identifying slag fine particles, in the chemical treatment step, the fine particles may be brought into contact with the aqueous ammonium sulfate solution by dropping a droplet of a mixture of an aqueous ethanol solution and an aqueous ammonium sulfate solution onto the fine particles.

本発明によれば、エージングの進度によって明度がばらつく、遊離石灰を含むスラグ微粒子の明度を薬品処理によって均一化することにより、例えば、10mg未満といった微量の検体粒子に対して粒子画像処理計測を適用し、個々の粒子の明度情報のみによって容易にスラグ微粒子を識別することが可能となる。   According to the present invention, particle image processing measurement is applied to a minute amount of specimen particles, for example, less than 10 mg, by uniformizing the brightness of slag fine particles containing free lime, which varies in brightness with the progress of aging, by chemical treatment. In addition, it is possible to easily identify the slag fine particles only by the brightness information of the individual particles.

製鋼スラグ系煤塵と鉄系煤塵との明度の違いを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the difference in the brightness of steelmaking slag type | system | group dust and iron-type dust. 本発明の第1の実施形態に係るスラグ微粒子の識別方法の操作の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of operation of the identification method of the slag microparticles | fine-particles which concern on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係るスラグ微粒子の識別方法の操作の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of operation of the identification method of the slag microparticles | fine-particles which concern on the 2nd Embodiment of this invention.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

[明度情報のみによる製鋼スラグ微粒子の識別の困難性]
まず、本発明の好適な実施の形態について説明する前に、明度情報のみによる製鋼スラグ微粒子の識別の困難性について説明する。前述したように、金属精錬産業で生成及び使用されるスラグ、特に、製鉄産業における製鋼スラグ等の表面に遊離石灰を含有するスラグの微粒子は、同一の粒子種であっても明度が大きくばらつき、明度情報だけでは粒子種を判別することが非常に困難である。
[Difficulty in identifying steelmaking slag particles based on brightness information only]
First, before describing a preferred embodiment of the present invention, the difficulty of identifying steelmaking slag fine particles based only on lightness information will be described. As described above, the slag produced and used in the metal refining industry, in particular, the fine particles of slag containing free lime on the surface of the steelmaking slag, etc. in the steel industry, the lightness greatly varies even with the same particle type, It is very difficult to discriminate the particle type only from the brightness information.

(製鋼スラグの定義)
ここで、製鋼スラグとは、高炉水砕スラグ、高炉徐冷スラグ、高炉風砕スラグ等の高炉スラグ以外の、高炉法に基づく製鉄プロセスで発生するスラグ全般のこといい、例えば、転炉スラグ、脱燐スラグ、脱硫スラグなどがある。製鋼スラグは、主成分が酸化カルシウム、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムなどの酸化物であり、また、高炉スラグとは異なり、通常、微量(数質量%程度以上)の酸化鉄を含有する。また、製鋼スラグには、スラグの塩基度(CaO/SiOの質量比率)を調整するなどの目的で、精錬中に、しばしば生石灰(CaO)が添加される。この生石灰は、精錬が終了して、スラグが冷却された後もスラグ中に一部が残留する。このスラグ中に残留した生石灰を遊離石灰という。
(Definition of steelmaking slag)
Here, steelmaking slag refers to all slag generated in the steelmaking process based on the blast furnace method other than blast furnace slag such as blast furnace granulated slag, blast furnace slow-cooled slag, blast furnace air-pulverized slag, for example, converter slag, There are dephosphorization slag and desulfurization slag. Steelmaking slag is mainly composed of oxides such as calcium oxide, silicon dioxide, aluminum oxide, and magnesium oxide. Unlike blast furnace slag, steelmaking slag usually contains a small amount (about several mass% or more) of iron oxide. Further, quick lime (CaO) is often added to steelmaking slag during refining for the purpose of adjusting the basicity of slag (CaO / SiO 2 mass ratio). A part of the quicklime remains in the slag after refining is completed and the slag is cooled. Quick lime remaining in the slag is called free lime.

(スラグのエージング)
この遊離石灰は、スラグ中に大量に含まれていると、水や大気中の二酸化炭素と反応してスラグの体積を膨張させたり、吸水率等が高くなりスラグの強度を低下させたりするなどの不都合があるため、スラグ中の遊離石灰を予め水や大気中の二酸化炭素と十分に反応させておく必要がある。このために行うのがエージングである。特に、製鋼スラグは、路盤材などの原料として使用されることが多いが、その際、スラグ中に遊離石灰が大量に残留していると、このスラグが路盤材として使用された後に、スラグ中の遊離石灰が雨水や大気中の二酸化炭素と反応してスラグが膨張したり、内部の膨張によってスラグが破砕して路盤材としての機能が低下するとともに、スラグから遊離石灰由来の水溶性物質が溶出するなどするため好ましくない。このため、製鋼スラグは、出荷前に十分にエージングを行い、スラグ中の遊離石灰の含有量を低減させておく必要がある。
(Aging of slag)
If this free lime is contained in a large amount in the slag, it reacts with water or carbon dioxide in the atmosphere to expand the volume of the slag, increase the water absorption rate, etc., and reduce the strength of the slag. Therefore, it is necessary to sufficiently react the free lime in the slag with water or carbon dioxide in the atmosphere in advance. Aging is performed for this purpose. In particular, steelmaking slag is often used as a raw material for roadbed materials. However, if a large amount of free lime remains in the slag, the slag is used in the slag after it is used as the roadbed material. Slag expands due to the reaction of free lime with rainwater and carbon dioxide in the atmosphere, and the internal expansion causes the slag to break down and reduce the function as roadbed material. It is not preferable because it elutes. For this reason, steelmaking slag needs to be sufficiently aged before shipment to reduce the content of free lime in the slag.

なお、高炉スラグは、酸化鉄等の有色成分の含有量が少ないので、一般的に明色である。   In addition, since blast furnace slag has little content of colored components, such as iron oxide, it is generally light color.

(製鋼スラグの明度)
次に、図1を参照しながら、製鋼スラグの明度について説明する。図1は、製鋼スラグ系煤塵と鉄系煤塵との明度の違いを比較するための説明図である。
(Lightness of steelmaking slag)
Next, the brightness of the steelmaking slag will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram for comparing the difference in brightness between steelmaking slag dust and iron dust.

高炉法による製鉄プラントでは、主に、石炭系煤塵、鉄系煤塵、高炉スラグ系煤塵及び製鋼スラグ系煤塵の4種類の煤塵種の降下煤塵が発生する。石炭系煤塵は、主成分として炭素を含有する石炭やコークス等に由来する煤塵であり、鉄系煤塵は、主成分として酸化鉄を含有する鉄鉱石、焼結鉱、酸化鉄粉(例えば、製鋼ダスト等)に由来する煤塵であり、高炉スラグ系煤塵は、主成分として酸化ケイ素及び酸化カルシウムを含有し、製銑工程で生成される高炉水砕スラグや高炉徐冷スラグ等に由来する煤塵であり、製鋼スラグ系煤塵は、主成分として酸化ケイ素、酸化カルシウム及び酸化鉄を含有し、製鋼工程で生成される転炉スラグ、脱燐スラグ、脱硫スラグ等に由来する煤塵である。   In a steelmaking plant based on the blast furnace method, falling dusts of four types of dusts, mainly coal dust, iron dust, blast furnace slag dust, and steelmaking slag dust, are generated. Coal dust is dust derived from coal or coke containing carbon as a main component, and iron dust is iron ore, sintered ore, iron oxide powder (for example, steel making) containing iron oxide as a main component. Blast furnace slag dust is a soot derived from blast furnace granulated slag, blast furnace slow-cooled slag, etc. produced in the iron making process, containing silicon oxide and calcium oxide as main components. In addition, steelmaking slag dust is a soot derived from converter slag, dephosphorization slag, desulfurization slag, etc., which contains silicon oxide, calcium oxide and iron oxide as main components and is produced in the steelmaking process.

これら降下煤塵の由来のうち、製鋼スラグは、前述のように酸化鉄を含有するため、概ね、生成された直後においては高炉スラグよりも暗色である。従って、図1に示すように、エージングが十分に進行していない製鋼スラグに由来する製鋼スラグ系煤塵を、同じ着磁性(磁力を付与したときに着磁し得る性質)を有する鉄系煤塵と明度のみにより比較した場合に、製鋼スラグ系煤塵のうち明度の比較的高い粒子を鉄系煤塵と判別することが困難となる場合がある。   Of these origins of dustfall, steelmaking slag contains iron oxide as described above, and is therefore generally darker than blast furnace slag immediately after being produced. Therefore, as shown in FIG. 1, steelmaking slag dust derived from steelmaking slag that has not sufficiently progressed to aging is equivalent to iron dust having the same magnetism (a property that can be magnetized when a magnetic force is applied). When compared only with lightness, it may be difficult to distinguish particles with relatively high lightness from steelmaking slag dust as iron dust.

一方、製鋼スラグは、前述した不都合を解消するためにエージングをする必要があり、通常、数週間から数ヶ月の間、屋外に放置される。このエージングの期間中に、製鋼スラグの表面に存在する酸化カルシウム(遊離石灰を含む。)が、大気中の二酸化炭素及び雨等による水分の作用によって、白色の炭酸カルシウムに変化する。そのため、スラグ表面の明度は、エージングの進行に伴い、徐々に淡色化する。このように、エージングが十分に進行した製鋼スラグに由来する製鋼スラグ系煤塵の粒子の明度は、図1に示すように、エージングが不十分な製鋼スラグに由来する煤塵よりも、全体的に高明度となる。この場合には、製鋼スラグ系煤塵の明度は、鉄系煤塵よりも高明度となるため、製鋼スラグ系煤塵と鉄系煤塵とを明度の比較のみにより、より明確に判別できるようになる。   On the other hand, steelmaking slag needs to be aged in order to eliminate the inconveniences described above, and is usually left outdoors for several weeks to several months. During this aging period, calcium oxide (including free lime) present on the surface of the steelmaking slag is changed to white calcium carbonate by the action of moisture in the atmosphere such as carbon dioxide and rain. Therefore, the brightness of the slag surface gradually becomes lighter as aging progresses. Thus, as shown in FIG. 1, the brightness of the particles of the steelmaking slag dust derived from the steelmaking slag having sufficiently advanced aging is generally higher than that of the dustmaking derived from the steelmaking slag having insufficient aging. Degree. In this case, since the brightness of the steelmaking slag dust is higher than that of the iron dust, the steelmaking slag dust and the iron dust can be discriminated more clearly only by comparing the brightness.

このように、製鋼スラグのエージングの進度に応じて、製鋼スラグ系煤塵の明度は大きく変化することとなる。また、製鋼スラグに施されるエージングの期間は、用途やスラグヤードの貯蔵量の状況等によって異なることから、製鋼スラグ等の遊離石灰を含有したスラグ微粒子では、得られる試料のエージングの進度が一定ではない場合が多い。そのため、製鋼スラグ系煤塵では、個々の粒子の代表明度が粒子間で大きく異なるため、画像処理計測によっても、明度の情報のみでは試料となる微粒子混合物の中から製鋼スラグ微粒子を識別することが困難であった。   As described above, the brightness of the steelmaking slag dust is greatly changed according to the aging progress of the steelmaking slag. In addition, since the aging period applied to steelmaking slag varies depending on the usage and the storage amount of the slagyard, the aging rate of the obtained sample is constant for slag fine particles containing free lime such as steelmaking slag. Often not. For this reason, in steelmaking slag dust, the representative brightness of individual particles varies greatly among the particles. Therefore, it is difficult to identify steelmaking slag particles from a mixture of fine particles as a sample only by lightness information, even by image processing measurement. Met.

そこで、本発明者は、画像処理計測を用いて、明度の情報のみにより試料となる微粒子混合物の中から、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子を容易に判別する方法について鋭意検討した。   Therefore, the present inventor has intensively studied a method for easily discriminating slag fine particles containing free lime on the surface from a fine particle mixture as a sample only by lightness information using image processing measurement.

[明度情報のみによりスラグ微粒子を識別可能な手段の検討]
まず、本発明者は、試料となる微粒子混合物に対して所定の事前処理を施すことにより、微粒子混合物の中で、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子のみに対して選択的に、スラグ表面に淡色(高明度)の物質を生成させることができれば、その後に、各微粒子を撮像して画像処理することにより、事前処理後に淡色化した微粒子、または、所定の明度以上の明色の微粒子を、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子と識別することができることを知見した。
[Study of means that can identify slag particles only by brightness information]
First, the inventor performs a predetermined pretreatment on the fine particle mixture as a sample, thereby selectively selecting only slag fine particles containing free lime on the surface of the fine particle mixture. If a light-colored (high lightness) substance can be generated, then each fine particle is imaged and subjected to image processing, whereby light-colored fine particles after pre-processing, or light-colored fine particles having a predetermined lightness or more, It was found that the surface can be distinguished from fine slag particles containing free lime.

次に、本発明者は、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子のみに対して選択的に、スラグ表面に淡色(高明度)の物質を生成させる方法について検討した。ここで、前述したように、製鋼スラグ等に施されるエージングでは、スラグ表面に存在する酸化カルシウム(遊離石灰を含む。)を白色の炭酸カルシウムに変化させる炭酸化反応が行われる。しかし、エージングは、通常、屋外にスラグを放置することにより行われ(自然エージング)、そのためには少なくとも数週間程度の長い時間が必要となるので、長時間スラグを置いておくための置き場を確保しなればならず、広大な面積のスラグ置き場を必要とするなどの問題もある。   Next, the present inventor studied a method for generating a light-colored (high brightness) substance on the slag surface selectively only for slag fine particles containing free lime on the surface. Here, as described above, in aging applied to steelmaking slag and the like, a carbonation reaction is performed in which calcium oxide (including free lime) present on the slag surface is changed to white calcium carbonate. However, aging is usually performed by leaving slag outdoors (natural aging), which requires a long time of at least a few weeks, so secure a place to keep slag for a long time. In addition, there is a problem that a large area of slag storage is required.

(エージングの加速技術)
そこで、必要なスラグ置き場の面積を減少させるという観点から、スラグに含有される遊離石灰の反応を促進してエージングを加速する(加速エージング)技術が種々提案されている。
(Acceleration technology for aging)
Therefore, various techniques for accelerating aging by accelerating the reaction of free lime contained in the slag (accelerated aging) have been proposed from the viewpoint of reducing the area of the necessary slag storage area.

例えば、特許文献2〜4には、高濃度の二酸化炭素(ガスまたは水溶液)と、水(液体または水蒸気)をスラグに接触させる方法が開示されている。この方法は、高濃度の二酸化炭素と水をスラグ表面及び内部に存在する遊離石灰と反応させて、スラグ表面及びスラグ内部に炭酸カルシウムを生成させることにより、エージングを行うものである。   For example, Patent Documents 2 to 4 disclose a method in which high-concentration carbon dioxide (gas or aqueous solution) and water (liquid or water vapor) are brought into contact with slag. In this method, aging is performed by reacting high-concentration carbon dioxide and water with free lime existing on the slag surface and inside to produce calcium carbonate on the slag surface and inside the slag.

また、例えば、特許文献5には、希硫酸をスラグに反応させる方法が開示されている。この方法は、希硫酸をスラグ表面及び内部に存在する遊離石灰と反応させて、スラグ表面及び内部に硫酸カルシウムを生成させることにより、エージングと同様の効果を得ようとするものである。   For example, Patent Document 5 discloses a method of reacting dilute sulfuric acid with slag. This method is intended to obtain the same effect as aging by reacting dilute sulfuric acid with free lime present on the slag surface and inside to produce calcium sulfate on the slag surface and inside.

また、遊離石灰をほとんど含まない高炉スラグに対しては、遊離石灰を反応させるためのエージングが行われることはないが、特に、高炉水砕スラグの場合には水硬性があるので、スラグ表面をコーティングする目的で、各種の反応をスラグ表面で生起させる場合(表面反応技術)がある。   For blast furnace slag that contains almost no free lime, aging for reacting free lime is not performed. For the purpose of coating, there are cases where various reactions occur on the slag surface (surface reaction technology).

このような表面反応技術の例として、例えば、特許文献6及び7には、炭酸塩または炭酸水素塩の水溶液(例えば、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液または炭酸アンモニウム水溶液)を高炉水砕スラグに接触させる方法が開示されている。この方法は、スラグの表面及び内部に炭酸カルシウムを生成させて、高炉水砕スラグの表面をコーティングするものである。この場合、炭酸塩や炭酸水素塩と主に反応するのは、遊離していない、スラグ中のCa酸化物である。   As an example of such a surface reaction technique, for example, Patent Documents 6 and 7 include a carbonate or bicarbonate aqueous solution (for example, a sodium carbonate aqueous solution, a sodium bicarbonate aqueous solution, or an ammonium carbonate aqueous solution) as blast furnace granulated slag. A method of contacting is disclosed. In this method, calcium carbonate is generated on the surface and the inside of the slag to coat the surface of the granulated blast furnace slag. In this case, it is the Ca oxide in the slag that is not liberated and that mainly reacts with carbonates and bicarbonates.

また、例えば、特許文献8には、硫酸塩の水溶液(例えば、硫酸アルミニウム水溶液、硫酸マグネシウム水溶液または硫酸アンモニウム水溶液)を溶融高炉スラグに接触させて、水砕スラグを製造する方法が開示されている。この方法は、スラグの凝固直後にスラグ表面及び内部に前記硫酸塩を析出させて、高炉水砕スラグの表面をコーティングするものである。このコーティング層は、スラグ冷却後に、冷却水中に再溶解する。この場合、スラグ中のCaは、特に反応はしない。   For example, Patent Document 8 discloses a method for producing granulated slag by bringing a sulfate aqueous solution (for example, an aluminum sulfate aqueous solution, a magnesium sulfate aqueous solution, or an ammonium sulfate aqueous solution) into contact with molten blast furnace slag. This method coats the surface of granulated blast furnace slag by depositing the sulfate on the slag surface and inside immediately after solidification of the slag. This coating layer is redissolved in cooling water after slag cooling. In this case, Ca in the slag does not react particularly.

また、例えば、特許文献9には、炭酸ガスまたは炭酸水を高炉水砕スラグにスプレーにより散布して接触させた後、積層させる方法が開示されている。この方法は、スラグの凝固直後にスラグ表面に炭酸カルシウムを生成させて、高炉水砕スラグの表面をコーティングするものである。   Further, for example, Patent Document 9 discloses a method in which carbon dioxide gas or carbonated water is sprayed on and contacted with blast furnace granulated slag and then laminated. In this method, immediately after solidification of slag, calcium carbonate is generated on the slag surface to coat the surface of granulated blast furnace slag.

以上のように、スラグ(特に、製鋼スラグ)のエージングについては、自然エージングだけでなく、加速エージングやそれに類する技術が種々提案されている。   As described above, for aging of slag (particularly steelmaking slag), not only natural aging, but also various technologies similar to accelerated aging have been proposed.

(加速エージング技術の適用に関する検討)
そこで、本発明者は、前記文献で提案されている加速エージング等の技術を、本発明におけるスラグ表面に存在する遊離石灰の炭酸化反応等のスラグ表面を淡色化するための手段として適用可能か否かについて検討した。
(Examination of application of accelerated aging technology)
Therefore, the present inventor can apply the technique such as accelerated aging proposed in the above literature as a means for lightening the slag surface such as carbonation reaction of free lime existing on the slag surface in the present invention. We examined whether or not.

<1.炭酸ナトリウム水溶液をスラグに接触させる方法>
炭酸ナトリウムは、水溶液中でナトリウムイオン(Na)と炭酸イオン(CO 2−)とに電離する。この炭酸イオンは、下記式(1)の平衡が著しく左に偏っているため(プロトン受容性が高いため)、下記式(2)のように、加水分解されて炭酸水素イオン(HCO )と水酸化物イオン(OH)を生じる。そのため、炭酸ナトリウムの水溶液は、強い塩基性を示す。このように、炭酸ナトリウムの水溶液中においては、Naと、HCO と、OHと、微量のCO 2−とが存在する。
HCO ←→H+CO 2− ・・・(1)
CO 2−+HO→HCO +OH ・・・(2)
<1. Method of bringing sodium carbonate aqueous solution into contact with slag>
Sodium carbonate is ionized into sodium ions (Na + ) and carbonate ions (CO 3 2− ) in an aqueous solution. Since this carbonate ion has an equilibrium of the following formula (1) that is remarkably biased to the left (because of its high proton acceptability), it is hydrolyzed as shown in the following formula (2) to hydrogen carbonate ions (HCO 3 ). And hydroxide ions (OH ). Therefore, an aqueous solution of sodium carbonate shows strong basicity. Thus, in the aqueous solution of sodium carbonate, Na + , HCO 3 , OH and a small amount of CO 3 2− exist.
HCO 3 ← → H + + CO 3 2− (1)
CO 3 2− + H 2 O → HCO 3 + OH (2)

よって、炭酸ナトリウム水溶液を、表面に遊離石灰を含有するスラグと接触させたとしても、CO 2−の濃度が著しく低いため、スラグの表面における炭酸カルシウムの生成速度が著しく低いので、スラグ表面の淡色化の効果は低い。 Therefore, even when the aqueous sodium carbonate solution is brought into contact with the slag containing free lime on the surface, the concentration of CO 3 2− is remarkably low, so the rate of formation of calcium carbonate on the slag surface is remarkably low. The effect of lightening is low.

また、仮に、炭酸ナトリウムの濃度が高く、炭酸イオン量がある程度多かったとしても、炭酸カルシウムの水への溶解度は硫酸カルシウムに比べてかなり大きいので、本発明で使用するスラグ微粒子に比べて大量の水の中で炭酸カルシウムを飽和させることは困難であることから、本発明におけるスラグ表面の淡色化には適用することはできない。   In addition, even if the concentration of sodium carbonate is high and the amount of carbonate ions is large to some extent, the solubility of calcium carbonate in water is considerably larger than that of calcium sulfate, so that it is much larger than the slag fine particles used in the present invention. Since it is difficult to saturate calcium carbonate in water, it cannot be applied to lightening the slag surface in the present invention.

炭酸ナトリウムの代わりに硫酸ナトリウムを場合にも、同様に、硫酸イオン(SO 2−)も硬い塩基であることから、硫酸ナトリウムを製鋼スラグに接触させても、スラグの表面における硫酸カルシウムの生成速度は低く、スラグ表面の淡色化の効果は低い。 Similarly, in the case of using sodium sulfate instead of sodium carbonate, sulfate ions (SO 4 2− ) are also hard bases. Therefore, even if sodium sulfate is brought into contact with steelmaking slag, calcium sulfate is generated on the surface of the slag. The speed is low and the effect of lightening the slag surface is low.

<2.希硫酸をスラグに接触させる方法>
本方法を用いて0.1質量%程度以上の希硫酸を製鋼スラグに接触させれば、確かにスラグ表面には硫酸カルシウム層が速やかに生成する。しかし、他の微粒子、例えば、鉄粉や酸化鉄は、強い酸性水溶液(希硫酸)に対しては、容易にイオンとして溶解し、識別対象の微粒子自身が大きく減量、または、消失してしまう。従って、希硫酸をスラグに接触させる方法は、スラグ微粒子を他の微粒子から識別する方法としては、好適ではない。
<2. Method of contacting dilute sulfuric acid with slag>
If dilute sulfuric acid of about 0.1% by mass or more is brought into contact with the steelmaking slag using this method, a calcium sulfate layer is surely rapidly formed on the slag surface. However, other fine particles, such as iron powder and iron oxide, are easily dissolved as ions in a strong acidic aqueous solution (dilute sulfuric acid), and the fine particles to be identified themselves are greatly reduced or lost. Therefore, the method of bringing dilute sulfuric acid into contact with slag is not suitable as a method of distinguishing slag fine particles from other fine particles.

<3.炭酸ガスを単独でスラグに接触させる方法>
本方法を用いて、水分を含まない乾燥したスラグと炭酸ガスとを接触させてもスラグ表面に炭酸カルシウム層が生成することはない。先行技術において製鋼スラグ等をこの方法でエージングできるのは、通常は、スラグが一定量の自由水をスラグ表面に保持しているからである。スラグが一定量の自由水を保持する形態としては、スラグ自身が多孔質であって水分をこの孔中に含んでいるか、または、スラグ粒が多数積層して、これらスラグ粒間に予め水分が表面張力や粘性の効果で保持されているかのいずれかである。本発明におけるように、微量のスラグ微粒子を粒子の撮影が可能なように互いに接触させないように配置する場合には、先行技術でのスラグのような形で水分を自然に保持することは困難である。また、対象とする微粒子の総質量に対して、先行技術の方法では、接触する炭酸水の総質量がはるかに多いので、先行技術においては、炭酸水が過剰なCOを含有することが生じ得、また、未知の検体に対して炭酸水が過剰なCOを含有するかどうかを事前に予測することも困難であるこのため、炭酸水が過剰なCOを含有する場合には、スラグから溶出した遊離石灰(水酸化カルシウムのイオンとして溶解)の大半は、炭酸水中の過剰なCOと反応して、炭酸水素カルシウム(水溶性が高い)を生成し、固体の炭酸カルシウム塩(難水溶性)を炭酸水中で生成することはない。従って、この方法では、スラグ微粒子の表面に炭酸カルシウム層を生成させることはできないので、スラグ表面の淡色化の手段としては好適でない。
<3. Method of contacting carbon dioxide alone with slag>
Even if dry slag not containing moisture and carbon dioxide gas are brought into contact with each other using this method, a calcium carbonate layer does not form on the slag surface. The reason why steelmaking slag and the like can be aged by this method in the prior art is that the slag normally holds a certain amount of free water on the slag surface. As a form in which the slag retains a certain amount of free water, the slag itself is porous and contains moisture in the pores, or a large number of slag grains are stacked, and moisture is preliminarily placed between these slag grains. It is either retained by the effect of surface tension or viscosity. As in the present invention, when a small amount of slag fine particles are arranged so as not to contact each other so that the particles can be photographed, it is difficult to naturally retain moisture in the form of slag in the prior art. is there. In addition, since the total mass of carbonated water in contact with the prior art method is much larger than the total mass of the target fine particles, in the prior art, the carbonated water contains excess CO 2. In addition, it is difficult to predict in advance whether or not carbonated water contains excess CO 2 with respect to an unknown specimen. Therefore, when carbonated water contains excess CO 2 , Most of the free lime (dissolved as calcium hydroxide ions) eluted from the water reacts with excess CO 2 in carbonated water to produce calcium bicarbonate (highly water-soluble), resulting in solid calcium carbonate salt (difficult Water soluble) is not produced in carbonated water. Therefore, this method cannot form a calcium carbonate layer on the surface of the slag fine particles, and is not suitable as a means for lightening the surface of the slag.

<4.炭酸水にスラグを浸漬させる方法>
本方法を用いた場合、スラグ表面に炭酸カルシウムが生成する可能性はある。実際、先行技術のように大量のスラグを用いる場合には炭酸カルシウムがスラグ表面に生成する。しかし、スラグ表面での炭酸カルシウムの生成速度は一般に速いものではなく、少なくとも数時間といった長時間、炭酸水とスラグとを接触させ続ける必要がある。一方、炭酸カルシウムの水への溶解度は比較的小さいとはいえ、0.8質量%程度の溶解度がある。先行技術におけるように、炭酸水に浸漬させるスラグの質量が炭酸水に匹敵するほど多ければ、炭酸水中の炭酸カルシウムは飽和するため、スラグ近傍で生成した炭酸カルシウムはスラグ表面に付着して層を形成し得る。しかし、本発明で対象とするような微量のスラグを単に大量の炭酸水に浸漬させた場合には、試料採取以前のエージングによってスラグ表面に生成していた炭酸カルシウムが炭酸水中に溶出することにより、スラグ微粒子によっては、この処理によってかえって濃色化(低明度化)するものが生じる。従って、試料となるスラグ微粒子の全てを一様に淡色化する手段としては好適でない。
<4. Method of immersing slag in carbonated water>
When this method is used, there is a possibility that calcium carbonate is generated on the slag surface. In fact, when a large amount of slag is used as in the prior art, calcium carbonate is generated on the slag surface. However, the generation rate of calcium carbonate on the slag surface is not generally fast, and it is necessary to keep the carbonated water and slag in contact for a long time of at least several hours. On the other hand, although the solubility of calcium carbonate in water is relatively small, it has a solubility of about 0.8% by mass. As in the prior art, if the mass of slag immersed in carbonated water is as large as that of carbonated water, the calcium carbonate in carbonated water will be saturated, so the calcium carbonate produced near the slag will adhere to the slag surface and form a layer. Can be formed. However, when a small amount of slag as the object of the present invention is simply immersed in a large amount of carbonated water, calcium carbonate generated on the slag surface by aging before sampling is eluted into the carbonated water. Depending on the slag fine particles, some of the slag fine particles are darkened (lower brightness). Therefore, it is not suitable as a means for uniformly lightening all the slag fine particles as a sample.

本発明が対象とするような微量の微粒子と同程度の炭酸水を一様に全ての粒子と接触させることができれば、スラグ微粒子の全てを一様に淡色化することが原理的には可能であるが、そのような方法は開示されていない。例えば、スプレーによって微小(例えば、直径数十μm)な水滴を個々のスラグ微粒子に付着させたとしても、そのように小さな水滴は容易に蒸発してしまうので、長時間、スラグと接触させることはできない。分散させたスラグ粒に接触させた水を長時間保持しようとすれば、特許文献9におけるように、スラグ粒を再度積層させる必要がある。しかし、本発明では、微量のスラグ微粒子を粒子の撮影が可能なように互いに接触させないように配置する必要があることから、スラグ粒を積層させることは現実的には不可能である。   In principle, it is possible to lighten all of the slag fine particles uniformly if carbonated water equivalent to the minute amount of fine particles as the object of the present invention can be uniformly contacted with all the particles. There are no such methods disclosed. For example, even if minute water droplets (for example, several tens of μm in diameter) are adhered to individual slag fine particles by spraying, such small water droplets easily evaporate. Can not. If the water brought into contact with the dispersed slag particles is to be retained for a long time, it is necessary to laminate the slag particles again as in Patent Document 9. However, in the present invention, since it is necessary to arrange a minute amount of slag fine particles so as not to contact each other so that the particles can be photographed, it is practically impossible to stack slag particles.

<5.硫酸アンモニウム水を溶融スラグに接触させてスラグ表面に硫酸アンモニウム固体層を生成させる方法>
本発明では、スラグ粒子の表面を淡色化させる処理により得られた粒子を撮影して、粒子画像処理計測を行う必要があるため、本方法のように、粒子を溶融させることはできない。また、特許文献8に記載されているように、本方法で生成させた硫酸アンモニウム層は、スラグ粒の表面と化学的に結合しているわけではなく、水溶性も高いので、本方法による処理後に不可避的な水との接触の際に、硫酸アンモニウムが速やか水中に溶出してコーティング層が消失する。そのため、本方法は、粒子画像処理計測に用いる粒子を得るための手段としては好適でない。
<5. Method for producing ammonium sulfate solid layer on slag surface by bringing ammonium sulfate water into contact with molten slag>
In the present invention, it is necessary to photograph particles obtained by the process of lightening the surface of the slag particles and perform particle image processing measurement. Therefore, unlike the present method, the particles cannot be melted. In addition, as described in Patent Document 8, the ammonium sulfate layer produced by this method is not chemically bonded to the surface of the slag grains and has high water solubility. Upon contact with unavoidable water, ammonium sulfate quickly dissolves into the water and the coating layer disappears. Therefore, this method is not suitable as a means for obtaining particles used for particle image processing measurement.

このように、先行技術では、大量のスラグを対象として、エージング相当の化学処理を施す方法が開示されているだけであって、分析に供するような微量のスラグ微粒子を対象として、しかも、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子の表面のみを選択的に淡色化することができる処理方法は、全く開示されていない。従って、画像処理計測の対象となる微量のスラグ微粒子の表面を淡色化する手段として、先行技術に開示されている方法を単純に利用することはできない。   As described above, the prior art only discloses a method for subjecting a large amount of slag to chemical treatment equivalent to aging, and is intended for a very small amount of slag fine particles to be used for analysis. There is no disclosure of a treatment method that can selectively lighten only the surface of slag fine particles containing free lime. Therefore, the method disclosed in the prior art cannot be simply used as a means for lightening the surface of a minute amount of slag fine particles to be subjected to image processing measurement.

(遊離石灰を含有するスラグ微粒子の表面のみに選択的に淡色の物質を生成する方法)
そこで、本発明者は、画像処理計測の対象となる微量のスラグ微粒子の表面を淡色化する手段についてさらに検討を進めた。その結果、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子を含む微粒子混合物を硫酸アンモニウム水溶液に接触させることで、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子の表面のみに選択的に淡色の物質を生成することが可能であることを見出した。
(Method of selectively producing a light-colored substance only on the surface of slag fine particles containing free lime)
Therefore, the present inventor further studied a means for lightening the surface of a small amount of slag fine particles to be subjected to image processing measurement. As a result, it is possible to selectively generate a light-colored substance only on the surface of slag fine particles containing free lime on the surface by bringing the fine particle mixture containing slag fine particles containing free lime on the surface into contact with the ammonium sulfate aqueous solution. I found out.

この方法によれば、硫酸アンモニウム水溶液を表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子に接触させることによって、スラグ微粒子の表面に硫酸カルシウム層を生成させる。硫酸カルシウムは、白色に近い淡色なので、炭酸カルシウムと同様に、スラグを淡色(高明度)の微粒子として識別できるだけでなく、水への溶解度も比較的低いので、スラグの表面で生成した硫酸カルシウムは、個々のスラグ微粒子に対して淡色の固体コーティング層として機能することができる。この理由を以下に説明する。   According to this method, a calcium sulfate layer is formed on the surface of the slag fine particles by bringing the aqueous ammonium sulfate solution into contact with the slag fine particles containing free lime on the surface. Since calcium sulfate is a light color close to white, not only can slag be identified as light (high lightness) fine particles, but also its solubility in water is relatively low, so calcium sulfate produced on the surface of slag is similar to calcium carbonate. It can function as a light solid coating layer for each slag fine particle. The reason for this will be described below.

本発明では、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子を含む微粒子混合物を硫酸アンモニウム水溶液に接触させることにより、スラグ表面のCaやFe等の酸化物(または水酸化物)は、水溶液中のアンモニウムイオン中の水素と水素結合してスラグ表面にアンモニウムの濃厚層を形成する。アンモニウムイオンは、少なくともCa2+、Naよりも硬い酸であるので(例えば、Chemical Physics Letters 260 (1996) 236−242,“Solvation energies from the linear response function of density functional theory”を参照)、HSAB則によれば、硬い塩基であるSO42−と選択的に結合し易く、スラグ微粒子の表面には、アンモニウムイオンの水素結合を介して、濃厚なSO42−層が同時に形成される。スラグ微粒子の表面に存在するCa2+イオンは、硬い酸の一種ではあるので、スラグ微粒子の表層にCa2+と濃厚なSO42−層が存在すれば、一部がCaSOを形成してスラグ微粒子の表面に沈着する。これが、本発明において、スラグ微粒子の表面にCaSO層が形成される理由である。 In the present invention, an oxide (or hydroxide) such as Ca or Fe on the slag surface is brought into contact with ammonium ions in the aqueous solution by bringing a fine particle mixture containing slag fine particles containing free lime on the surface into contact with the aqueous ammonium sulfate solution. Hydrogen bonds with the hydrogen to form a concentrated ammonium layer on the slag surface. Since ammonium ions are acids that are harder than at least Ca 2+ and Na + (see, for example, Chemical Physics Letters 260 (1996) 236-242, “Solvation energies from the linear response function of H,” According to the above, it is easy to selectively bind to SO4 2− which is a hard base, and a dense SO4 2− layer is simultaneously formed on the surface of the slag fine particles through hydrogen bonds of ammonium ions. Ca 2+ ions present on the surface of the slag fine particles are a kind of hard acid. Therefore, if Ca 2+ and a dense SO 4 2− layer are present on the surface layer of the slag fine particles, some of them form CaSO 4 to form slag fine particles. Deposit on the surface of the. This is the reason why the CaSO 4 layer is formed on the surface of the slag fine particles in the present invention.

一方、例えば、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子を含む微粒子混合物を硫酸ナトリウム水溶液に接触させた場合には、硬い酸の一種であるNaは、スラグ微粒子の表面と水素結合することはないので、スラグ微粒子の表面にSO42−の濃厚層を形成することはできない。このため、スラグ微粒子の表面からCa2+イオンが放出されても、スラグ微粒子の表面近傍でCaSOを形成することは稀であり、スラグ微粒子の表面から十分に離れた水溶液中でCaSOを形成する。本発明の対象となる系では、一般に、微小粒子であるスラグ粒子に対して水の量が極めて多量であるため、スラグ粒子から遠方に位置する水溶液中でのCaSO濃度は飽和濃度よりも一般に低く、そこで生成したCaSOが固体として析出することはできない。これが、硫酸ナトリウム水溶液を使用した場合に、CaSOがスラグ微粒子の表面に沈着しない理由である。 On the other hand, for example, when a fine particle mixture containing slag fine particles containing free lime on the surface is brought into contact with an aqueous sodium sulfate solution, Na + which is a kind of hard acid does not hydrogen bond with the surface of the slag fine particles. Therefore, it is impossible to form a thick SO4 2− layer on the surface of the slag fine particles. Therefore, even when Ca 2+ ions from the surface of the slag particles are released, forming a CaSO 4 in the vicinity of the surface of the slag particles are rare, form CaSO 4 in an aqueous solution sufficiently distant from the surface of the slag particles To do. In the system which is the subject of the present invention, since the amount of water is generally extremely large relative to the slag particles which are fine particles, the CaSO 4 concentration in the aqueous solution located far from the slag particles is generally higher than the saturation concentration. The CaSO 4 produced therein cannot be precipitated as a solid. This is the reason why CaSO 4 does not deposit on the surface of the slag fine particles when an aqueous sodium sulfate solution is used.

同様の原理により、硬い酸を形成するイオンであり、かつ、スラグ微粒子の表面の物質と水素結合を生じる物質であれば、本発明に適用することができる。例えば、アンモニウムイオンの代わりに、モノメチルアンモニウムイオン等の各種アミン類を適用することができる。   Based on the same principle, any ion that forms a hard acid and that forms a hydrogen bond with the material on the surface of the slag fine particles can be applied to the present invention. For example, various amines such as monomethylammonium ion can be applied instead of ammonium ion.

なお、希硫酸を用いる場合には、水素は硬い酸であり、スラグ微粒子の表面に水素結合を形成しうるので、スラグ微粒子の表面にCaSOを形成できるが、前述のように、スラグ以外の粒子を溶解させてしまう欠点があるので、本発明におけるスラグ表面の淡色化には適用することはできない。 When dilute sulfuric acid is used, hydrogen is a hard acid and can form hydrogen bonds on the surface of the slag fine particles, so that CaSO 4 can be formed on the surface of the slag fine particles. Since there is a defect that particles are dissolved, it cannot be applied to lightening the slag surface in the present invention.

以上のように、硫酸アンモニウム水溶液を微粒子に接触させた場合、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子のみに対して、微粒子の表面に淡色の硫酸カルシウム層を生成させることができる。以下、上述した検討結果に基づいて完成された本発明に係るスラグ微粒子の識別方法の詳細について説明する。   As described above, when the aqueous ammonium sulfate solution is brought into contact with the fine particles, a light-colored calcium sulfate layer can be formed on the surface of the fine particles only for the slag fine particles containing free lime on the surface. Hereinafter, the details of the identification method of the slag fine particles according to the present invention completed based on the above-described examination results will be described.

[本発明の第1の実施形態に係るスラグ微粒子の識別方法]
まず、図2を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係るスラグ微粒子の識別方法について説明する。図2は、本発明の第1の実施形態に係るスラグ微粒子の識別方法の操作の流れを示すフローチャートである。
[Slag Fine Particle Identification Method According to First Embodiment of the Present Invention]
First, a method for identifying slag particulates according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing a flow of operations of the slag particulate identification method according to the first embodiment of the present invention.

(微粒子混合物の定義)
まず、具体的な操作の流れを説明する前提として、本実施形態における微粒子混合物の定義について説明する。本実施形態における微粒子混合物とは、主に、金属の精錬において生成する表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子(以下、単に「スラグ微粒子」という。)と、当該スラグ微粒子とは異なる他の種類の微粒子(以降、「他の微粒子」という。)との混合物のことをいう。このような微粒子混合物の具体例としては、スラグ微粒子と他の微粒子とを含む高炉法による製鉄プラントから発生した降下煤塵がある。
(Definition of fine particle mixture)
First, as a premise for explaining a specific operation flow, the definition of the fine particle mixture in the present embodiment will be explained. The fine particle mixture in the present embodiment is mainly slag fine particles containing free lime on the surface produced in metal refining (hereinafter simply referred to as “slag fine particles”) and other types of slag fine particles different from the slag fine particles. A mixture with fine particles (hereinafter referred to as “other fine particles”). A specific example of such a fine particle mixture is falling dust generated from a steelmaking plant by a blast furnace method including slag fine particles and other fine particles.

この場合のスラグ微粒子としては、例えば、金属精錬工程で生成するスラグ、特に、製鉄業における製鋼スラグ(転炉スラグ、脱硫スラグ、脱燐スラグ、脱珪スラグ、二次精錬スラグ等)、電炉スラグ、銅精錬産業における転炉スラグなどの微粒子が挙げられる。   Examples of the slag fine particles in this case include, for example, slag produced in the metal refining process, particularly steel slag in the steel industry (converter slag, desulfurization slag, dephosphorization slag, desiliconization slag, secondary refining slag, etc.), electric furnace slag And fine particles such as converter slag in the copper refining industry.

また、他の微粒子とは、金属の精錬産業において、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子以外に生成しやすく、かつ、このスラグ微粒子と自然に混合しやすい種類の微粒子のこという。この他の微粒子としては、例えば、高炉スラグ(水砕スラグ、風砕スラグ、徐冷スラグ等)、金属粉や酸化金属粉(鉄粉、酸化鉄粉、銅粉、酸化銅粉、焼結鉱粉等)、石炭粉、コークス粉などが挙げられる。   In addition, in the metal refining industry, the term “other fine particles” refers to a kind of fine particles that are easily generated in addition to slag fine particles containing free lime on the surface and that are easily mixed with these slag fine particles. Other fine particles include, for example, blast furnace slag (such as granulated slag, air-pulverized slag, slow-cooled slag), metal powder and metal oxide powder (iron powder, iron oxide powder, copper powder, copper oxide powder, sintered ore) Powder), coal powder, coke powder and the like.

(微粒子混合物の捕集)
本実施形態に係るスラグ微粒子の識別方法では、まず、図2に示すように、前述した微粒子混合物を捕集する(S101)。以下、微粒子混合物が、高炉法による製鉄プラントから発生した降下煤塵である場合を例に挙げて説明する。本実施形態における降下煤塵の捕集方法としては、大きく分けて、湿式法と乾式法とがある。湿式法は、底部に水を貯めた開放容器内に落下した降下煤塵を容器内に捕集し、容器内の水とともに回収する方法である。この湿式法を用いる装置としては、例えば、市販のデポジットゲージ等を使用することができる。なお、湿式法を適用する場合には、事前に、煤塵粒子を水から分離して乾燥させておく必要がある。また、乾式法は、上方に向けて開放された煤塵採取口(例えば、漏斗状の形状を有する。)に落下した降下煤塵を吸引してメンブランフィルタ等に捕集する方法である。この乾式法に用いる装置としては、例えば、特開2008−224332号公報等に記載された連続式粉塵煤塵計を使用することができる。なお、乾式法を適用する場合には、事前に、粒子をメンブランフィルタから分離しておくことが望ましい。ただし、捕集粒子数が少なく、個々の粒子をメンブランフィルタ上で分離して認識できれば、必ずしもこの処理は必要でない。
(Collection of fine particle mixture)
In the method for identifying slag particulates according to the present embodiment, first, as shown in FIG. 2, the above-described particulate mixture is collected (S101). Hereinafter, the case where the fine particle mixture is dust falling from a steelmaking plant by the blast furnace method will be described as an example. The falling dust collection method in this embodiment is roughly classified into a wet method and a dry method. The wet method is a method of collecting the falling dust falling in an open container in which water is stored at the bottom, and collecting the dust together with the water in the container. As an apparatus using this wet method, for example, a commercially available deposit gauge can be used. In addition, when applying a wet method, it is necessary to isolate | separate dust particles from water and dry beforehand. The dry method is a method of sucking the dust falling to a dust collection port (for example, having a funnel shape) opened upward and collecting it in a membrane filter or the like. As an apparatus used for this dry method, for example, a continuous dust / dust meter described in JP 2008-224332 A can be used. In addition, when applying a dry method, it is desirable to isolate | separate particle | grains from a membrane filter beforehand. However, this process is not necessarily required if the number of collected particles is small and individual particles can be separated and recognized on the membrane filter.

(分析用サンプルの加工)
次に、分析用(特定対象の)サンプルを加工する。具体的には、捕集された微粒子混合物(例えば、降下煤塵粒子)を基板上に散布する(S103)。この際、各粒子同士が接触しないように、散布量を調整する。また、必ずしも捕集された微粒子混合物の全てを分析用サンプルとして加工(基板上に散布)する必要はなく、捕集された微粒子混合物の一部を抜き取って分析用サンプルとしてもよい。ただし、試料のばらつきの影響を評価するためには、少なくとも100個以上の微粒子混合物の粒子を分析用サンプルとして供用することが好ましい。
(Processing samples for analysis)
Next, the sample for analysis (specific object) is processed. Specifically, the collected particulate mixture (for example, falling dust particles) is sprayed on the substrate (S103). At this time, the spraying amount is adjusted so that the particles do not contact each other. Further, it is not always necessary to process all of the collected fine particle mixture as an analytical sample (spread on the substrate), and a part of the collected fine particle mixture may be extracted and used as the analytical sample. However, in order to evaluate the influence of sample variation, it is preferable to use at least 100 particles of the fine particle mixture as the sample for analysis.

微粒子混合物の粒子を散布する基板としては、平坦な形状を有し、微粒子混合物と化学的及び電気的に接着や付着し難いものであれば、特に限定はされず、例えば、薬包紙や表面の平滑な金属板やガラス板等を使用することができる。   The substrate on which the particles of the fine particle mixture are spread is not particularly limited as long as it has a flat shape and is difficult to chemically and electrically adhere to or adhere to the fine particle mixture. A simple metal plate or glass plate can be used.

また、微粒子混合物は、降下煤塵である場合には、通常φ10μm以上の粗大な粒子であるので、降下煤塵粒子を散布する際には、降下煤塵粒子の大気中での自由落下を利用することができる。具体的には、例えば、捕集された降下煤塵を匙ですくって基板上に上方から落下させることにより、降下煤塵粒子を基板上に散布することができる。   In addition, the fine particle mixture is usually coarse particles having a diameter of 10 μm or more in the case of falling dust, so that when falling dust particles are sprayed, it is possible to use free fall of the falling dust particles in the atmosphere. it can. Specifically, for example, the collected dust particles can be sprinkled with a soot and dropped onto the substrate from above, whereby the dust particles can be dispersed on the substrate.

なお、本実施形態に係るスラグ微粒子の識別方法では、微粒子混合物(降下煤塵)の捕集方法として乾式法を使用した場合には、フッ素樹脂製のメンブランフィルタ上に捕集された降下煤塵の粒子をメンブランフィルタごと、以下の粒子画像処理計測や薬品処理等に供してもよい。   In the slag particulate identification method according to this embodiment, when the dry method is used as a particulate mixture (falling dust) collection method, the falling dust particles collected on the fluororesin membrane filter. Each membrane filter may be subjected to the following particle image processing measurement, chemical processing, and the like.

(捕集された微粒子混合物の撮像)
次に、ステップS103で作成された微粒子混合物のサンプルに含まれる全ての微粒子を撮像し、微粒子混合物の画像である粒子画像を生成する(S105)。
(Imaging the collected fine particle mixture)
Next, all the fine particles contained in the sample of the fine particle mixture created in step S103 are imaged, and a particle image that is an image of the fine particle mixture is generated (S105).

この粒子画像の生成には、例えば、照明手段や撮像手段等が取り付けられた市販の顕微鏡を使用することができる。具体的には、基板上に散布された微粒子混合物の粒子に、照明手段を用いて均一に光を照射する。本実施形態では、粒子画像の明度測定を行うために、微粒子混合物の撮像時の照明条件は、撮像面上で常に一定の照度となるように設定することが好ましい。照明手段としては、市販の顕微鏡用のリング照明等を用いることができる。   For example, a commercially available microscope to which an illumination unit, an imaging unit, and the like are attached can be used to generate the particle image. Specifically, the particles of the fine particle mixture dispersed on the substrate are uniformly irradiated with light using an illumination unit. In the present embodiment, in order to measure the brightness of the particle image, it is preferable to set the illumination condition at the time of imaging the fine particle mixture so that the illuminance is always constant on the imaging surface. As illumination means, commercially available ring illumination for a microscope or the like can be used.

次に、微粒子混合物のサンプルを撮像手段を用いて撮像し、粒子画像を生成する。この撮像手段による撮像方法としては、例えば、照明手段から微粒子混合物の粒子に向けて照明を照射し、当該粒子の表面からの反射光を撮像手段(または、顕微鏡に取り付けられたレンズ)で受光し、撮像手段により、撮像画像(粒子画像)を生成する。このときの撮像手段としては、CCD式やCMOS式のディジタルカメラを使用することができる。   Next, a sample of the fine particle mixture is imaged using an imaging means to generate a particle image. As an imaging method by this imaging means, for example, illumination is irradiated from the illumination means toward the particles of the fine particle mixture, and reflected light from the surface of the particles is received by the imaging means (or a lens attached to a microscope). The captured image (particle image) is generated by the imaging means. As an image pickup means at this time, a CCD type or CMOS type digital camera can be used.

また、各煤塵粒子の明度(代表明度)は、各粒子画像の対応する個々のCCD素子のサイズ内で平均化されるので、カメラの画素数が多いことが粒子の明度の測定精度上望ましい。具体的には、対象とする粒子を少なくとも9画素以上(モノクロカメラ)で撮像できる密度の画素を有する撮像手段を使用することが好ましい。粒子の明度を正確に記録する観点からは、モノクロカメラであることが好ましい。撮像手段として単板式カラーカメラ(通常、隣り合うCCD素子には異なるカラーフィルタが施されている。)を用いる場合には、少なくとも4画素分の明度を用いて補間された明度値(CCDがベイヤー配列の場合)を測定すべき明度として使用する等の測定精度上の処理が必要であることから、対象とする粒子を少なくとも54画素以上で撮像できる密度の画素を有する撮像手段を使用することが好ましい。また、対象とする粒子の撮像に必要な画素密度を確保するために、必要であれば顕微鏡等のレンズを介して粒子を拡大して撮像してもよい。   In addition, the brightness (representative brightness) of each dust particle is averaged within the size of the corresponding CCD element corresponding to each particle image, so that it is desirable for the measurement accuracy of the brightness of the particle that the number of pixels of the camera is large. Specifically, it is preferable to use an imaging means having pixels with a density that allows imaging of target particles with at least 9 pixels (monochrome camera). From the viewpoint of accurately recording the brightness of the particles, a monochrome camera is preferable. When a single-plate color camera (usually, a different color filter is applied to adjacent CCD elements) is used as the imaging means, the brightness value interpolated using the brightness of at least 4 pixels (CCD is Bayer). For example, it is necessary to use an imaging means having pixels with a density capable of imaging the target particles with at least 54 pixels. preferable. Further, in order to ensure the pixel density necessary for imaging the target particle, the particle may be enlarged and imaged through a lens such as a microscope if necessary.

(粒子画像処理計測:薬品処理前の代表明度測定)
次に、ステップS105で撮像された微粒子混合物の粒子画像に対して画像処理を施すことにより、各微粒子の代表明度を測定する。具体的には、ステップS105で撮像された微粒子混合物の粒子画像に対して、一般的に行われている粒子画像処理計測を行う(S107)。この粒子画像処理計測には、例えば、“ImageProPlus”のような市販の画像処理ソフトに標準的に搭載されている粒子画像処理計測機能を利用して行うことができる。
(Particle image processing measurement: representative brightness measurement before chemical treatment)
Next, the representative brightness of each fine particle is measured by performing image processing on the particle image of the fine particle mixture captured in step S105. Specifically, particle image processing measurement generally performed is performed on the particle image of the fine particle mixture imaged in step S105 (S107). This particle image processing measurement can be performed using a particle image processing measurement function that is standardly installed in commercially available image processing software such as “ImageProPlus”.

この粒子画像処理計測の方法としては、例えば、まず、所定の明度しきい値Tを用いて、撮像データ(原画像)を二値化する。この場合の明度しきい値Tの設定方法の一例としては以下のような方法がある。すなわち、煤塵種が既知のサンプル(例えば、配合比がわかっている鉄系煤塵と製鋼スラグ系煤塵との混合物)に対して、ある明度しきい値t1を仮決めし、この明度しきい値t1を用いて二値化し、この明度しきい値t1以上の明度を有する明色粒子(上の例の場合は製鋼スラグ系煤塵となるはずである。)と、明度しきい値t1未満の明度を有する暗色粒子(上の例の場合は鉄系煤塵となるはずである。)とを判別する。このとき、判別結果が予め決めておいた配合比と大きく異なる場合には、さらに別の明度しきい値t2を仮決めし、この明度しきい値t2を用いて二値化し、同様にして明色粒子と暗色粒子とを判別する。以上のような操作を繰り返し、一番分離が良い(判別結果と予め決めておいた配合比とがほぼ一致する)明度しきい値を明度しきい値Tとすることができる。ただし、明度しきい値Tの設定方法は、上記のような方法には限られず、一番分離が良い明度しきい値を求めることが可能な方法であれば、どのような方法であってもよい。   As a particle image processing measurement method, for example, first, imaging data (original image) is binarized using a predetermined brightness threshold value T. An example of a method for setting the lightness threshold value T in this case is as follows. That is, a certain lightness threshold value t1 is provisionally determined for a sample whose dust type is known (for example, a mixture of iron-based dust and steelmaking slag-based dust whose mixing ratio is known), and this lightness threshold value t1. And light color particles having lightness equal to or higher than this lightness threshold value t1 (in the above example, it should be steelmaking slag dust) and lightness less than lightness threshold value t1. It is discriminated from the dark-colored particles (in the above example, it should be iron dust). At this time, if the determination result is significantly different from the predetermined blending ratio, another lightness threshold value t2 is provisionally determined, and binarization is performed using this lightness threshold value t2. Distinguish between color particles and dark particles. By repeating the above operation, the lightness threshold value T can be set to the lightness threshold value T that provides the best separation (the determination result and the predetermined blending ratio substantially coincide). However, the method for setting the lightness threshold value T is not limited to the above method, and any method can be used as long as the lightness threshold value with the best separation can be obtained. Good.

なお、撮像手段(カメラ)の視野内の全域で完全に均一な照度を得ることは実際には困難であることから、二値化の前に、記録された画素の明度に、画素の二次元位置の関数である補正値を増減して、画像内での照度のバラツキを補正してもよい。この場合の補正値算出方法としては、例えば、予め散乱光反射率値が知られている灰色のテストピースを本発明で使用する撮像系で撮影しておき、このとき記録された画像での全画素の平均明度値から各画素の明度を減じたものを、各画素での明度補正値として用いることができる。補正値が画素のダイナミックレンジに比べて十分小さければ、この補正方法での誤差は小さくなる。また、この補正値が小さくなるように、撮影面上での照度をできる限り均一にすることが望ましい。   Since it is actually difficult to obtain completely uniform illuminance over the entire area of the field of view of the imaging means (camera), before the binarization, the brightness of the recorded pixel is set to the two-dimensional pixel The variation in illuminance in the image may be corrected by increasing or decreasing the correction value that is a function of the position. As a correction value calculation method in this case, for example, a gray test piece whose scattering light reflectance value is known in advance is photographed with the imaging system used in the present invention, and all of the images recorded at this time are recorded. A value obtained by subtracting the brightness of each pixel from the average brightness value of the pixel can be used as a brightness correction value for each pixel. If the correction value is sufficiently smaller than the dynamic range of the pixel, the error in this correction method is reduced. Further, it is desirable to make the illuminance on the photographing surface as uniform as possible so that the correction value becomes small.

次に、隣り合う画素の二値化明度の接続関係から、同一の二値化明度が連続し、かつ、他の領域と独立した領域を粒子が存在する領域として特定する。さらに、必要に応じて、存在が特定された個々の粒子の面積を算出するととともに、その粒子の中心位置と等価円に換算した直径を算出してもよい。なお、この算出された個々の粒子の面積、中心位置、直径等のデータは、撮像系に設けられている記憶手段に記録される。   Next, from the connection relationship of the binarized brightness of adjacent pixels, an area where the same binarized brightness is continuous and independent of other areas is specified as an area where particles exist. Furthermore, if necessary, the area of each particle whose presence is specified may be calculated, and the center position of the particle and the diameter converted into an equivalent circle may be calculated. The calculated data such as the area, center position, and diameter of each particle are recorded in a storage means provided in the imaging system.

前述したようにして特定された撮像画像(原画像)中の各粒子が存在する領域に位置する個々のCCD素子の明度を平均化することにより、各粒子の代表明度を算出する。   The representative brightness of each particle is calculated by averaging the brightness of individual CCD elements located in the region where each particle exists in the captured image (original image) specified as described above.

(薬品処理)
次に、ステップS105で撮像されて、ステップS107で画像処理が施された各微粒子を硫酸アンモニウム水溶液に接触させる(S109)。この処理において、硫酸アンモニウム水溶液を使用することとした理由は前述した通りである。
(Chemical treatment)
Next, each fine particle imaged in step S105 and subjected to image processing in step S107 is brought into contact with an aqueous ammonium sulfate solution (S109). The reason for using the aqueous ammonium sulfate solution in this treatment is as described above.

具体的な処理方法としては、例えば、0.1質量%〜10質量%の濃度の硫酸アンモニウム水溶液をエタノール水溶液と混合し、スポイト等を用いて所定量の混合溶液の液滴を微粒子混合物のサンプルに滴下する。このときのエタノール水溶液の濃度は、0質量%〜90質量%であることが好ましい。エタノールが0質量%、すなわち、エタノールを加えないことも、微粒子混合物のサンプルが数g程度以上と多い場合には可能である。一方、微粒子混合物のサンプルの量の減少に従い、エタノールの濃度を高くする必要があるが、試料が数十μg〜数百μg程度の場合には、水の割合が高いと、水の表面張力が強いために水溶液が微粒子と面接触できない。そのため、エタノールの濃度は90質量%以下であることが好ましい。通常の微粒子混合物のサンプルの量を考慮すると、エタノールの濃度は、50質量%〜80質量%程度が好適である。   As a specific treatment method, for example, an aqueous ammonium sulfate solution having a concentration of 0.1% by mass to 10% by mass is mixed with an aqueous ethanol solution, and a droplet of a predetermined amount of the mixed solution is used as a sample of the fine particle mixture by using a dropper or the like. Dripping. The concentration of the aqueous ethanol solution at this time is preferably 0% by mass to 90% by mass. It is possible to add 0 mass% ethanol, that is, not adding ethanol when the sample of the fine particle mixture is as large as several g or more. On the other hand, it is necessary to increase the concentration of ethanol as the amount of the sample of the fine particle mixture decreases, but when the sample is about several tens of μg to several hundreds of μg, the surface tension of water is increased when the proportion of water is high. Because it is strong, the aqueous solution cannot come into surface contact with the fine particles. Therefore, the ethanol concentration is preferably 90% by mass or less. Considering the amount of a normal fine particle mixture sample, the concentration of ethanol is preferably about 50% by mass to 80% by mass.

また、硫酸アンモニウム水溶液をエタノール水溶液との混合水溶液の液滴の滴下量は、サンプルとなる微粒子混合物の総質量の0.1倍〜10倍程度であることが好ましい。混合水溶液の滴下量が過小な場合には、硫酸アンモニウム水溶液による硫酸カルシウムの生成量が少なく、スラグ微粒子の表面の淡色化の効果が低い。一方、混合水溶液の滴下量が過大な場合には、生成した硫酸カルシウムが水に溶出して淡色の硫酸カルシウムのスラグ微粒子表面におけるコーティング層を形成できない。   Moreover, it is preferable that the dropping amount of the droplet of the mixed aqueous solution of the ammonium sulfate aqueous solution and the ethanol aqueous solution is about 0.1 to 10 times the total mass of the fine particle mixture as a sample. When the dropping amount of the mixed aqueous solution is too small, the amount of calcium sulfate produced by the aqueous ammonium sulfate solution is small, and the effect of lightening the surface of the slag fine particles is low. On the other hand, when the dripping amount of the mixed aqueous solution is excessive, the generated calcium sulfate is eluted in water, and a coating layer on the surface of the light-colored calcium sulfate slag fine particles cannot be formed.

混合水溶液の滴下後、微粒子混合物を1時間程度静置する。静置時間が過小な場合には、硫酸アンモニウム水溶液による硫酸カルシウムの生成量が少なく、スラグ微粒子の表面の淡色化の効果が低い。静置時間が過大な場合には、水溶性のある他の粒子(例えば、高炉スラグ)の表面層の成分が水に溶出して、スラグ微粒子が低明度化する場合がある。本発明では、スラグ表面に残留している遊離石灰(高速反応)と、スラグの内部に固定された酸化カルシウム(低速反応)の水に対する反応速度差を利用して、遊離石灰を含有したスラグを主体的に反応させることができる。   After dropping the mixed aqueous solution, the fine particle mixture is allowed to stand for about 1 hour. When the standing time is too short, the amount of calcium sulfate produced by the aqueous ammonium sulfate solution is small, and the effect of lightening the surface of the slag fine particles is low. When the standing time is excessive, the components of the surface layer of other water-soluble particles (for example, blast furnace slag) may elute into water, and the slag fine particles may have low brightness. In the present invention, the slag containing free lime is obtained by utilizing the difference in the reaction rate of water between the free lime remaining on the slag surface (fast reaction) and the calcium oxide (slow reaction) fixed inside the slag. Can react independently.

(薬品処理後の微粒子の洗浄・乾燥)
次に、ステップS109における処理後の微粒子混合物のサンプルを所定の容器に入れられた水中に浸漬させて10分程度静置することにより、処理後の微粒子混合物のサンプルを洗浄する。さらに、微粒子混合物のサンプルを容器から取り出し、大気中で乾燥させる(S111)。
(Cleaning and drying of fine particles after chemical treatment)
Next, the sample of the fine particle mixture after the treatment is washed by immersing the sample of the fine particle mixture after the treatment in Step S109 in water contained in a predetermined container and allowing to stand for about 10 minutes. Further, a sample of the fine particle mixture is taken out from the container and dried in the atmosphere (S111).

ステップS111の洗浄の目的は、硫酸アンモニウムが粒子表面に残留した状態で乾燥させると、他の粒子の表面で白色の硫酸アンモニウム膜が粒子表面を覆い、視認性を悪化させるので、ステップS119の処理によって粒子表面で濃化した硫酸アンモニウムを水に溶解させて除去することである。硫酸アンモニウムは、水への溶解度が極めて高いので、短時間かつ少量の水との接触でも洗浄することができる。このステップS111の洗浄処理における静置時間が短過ぎる場合には、硫酸アンモニウムが粒子表面に残留してしまうため、視認性が悪化するおそれがある。一方、静置時間が長過ぎる場合には、水溶性のある他の粒子(例えば、高炉スラグ)の表面層の成分が水に溶出して、スラグ微粒子が低明度化する場合がある。   The purpose of the cleaning in step S111 is that if the ammonium sulfate is dried in a state where it remains on the particle surface, the white ammonium sulfate film covers the particle surface on the surface of the other particles and deteriorates the visibility. The ammonium sulfate concentrated on the surface is dissolved in water and removed. Since ammonium sulfate has a very high solubility in water, it can be washed for a short time even in contact with a small amount of water. When the standing time in the cleaning process in step S111 is too short, ammonium sulfate remains on the particle surface, and thus visibility may be deteriorated. On the other hand, when the standing time is too long, components of the surface layer of other water-soluble particles (for example, blast furnace slag) may elute into water, and the slag fine particles may have low brightness.

(磁力分離方法)
次に、図示してはいないが、ステップS109における硫酸アンモニウム処理後の微粒子混合物に対して、磁石を用いて磁力を付与することにより、磁力の付与により着磁し得る着磁性微粒子と非着磁性微粒子とに分離してもよい。この際に用いる磁石としては、鉄系煤塵や製鋼スラグ系煤塵が着磁し、石炭系煤塵や高炉スラグ系煤塵が着磁しない程度の強力な磁力を有する磁石を使用することが好ましい。具体的には、この磁力分離の際に磁力を付与する際の磁石の磁束密度が、少なくとも微粒子の表面において0.1T以上0.4T以下であることが好ましい。ここで、本発明における着磁率とは、吸着面においてほぼ一定で一様な磁束密度を有する磁石を検体粒子群に接触させ、磁石に吸着されたもの(着磁性粒子)と吸着されなかったもの(非着磁性粒子)とに分離した際における、分離前の検体粒子群の総量に対する着磁性粒子の総量の比率をいう。ここで、「総量」とは、質量比率で定義する場合には、質量の総量を意味し、体積比率で定義する場合には、体積の総量を意味する。
(Magnetic separation method)
Next, although not shown, magnetized fine particles and non-magnetized fine particles that can be magnetized by applying a magnetic force to the fine particle mixture after the ammonium sulfate treatment in step S109 by applying a magnetic force using a magnet. And may be separated. As the magnet used at this time, it is preferable to use a magnet having such a strong magnetic force that iron dust or steelmaking slag dust is magnetized and coal dust or blast furnace slag dust is not magnetized. Specifically, it is preferable that the magnetic flux density of the magnet when the magnetic force is applied at the time of this magnetic separation is 0.1 T or more and 0.4 T or less at least on the surface of the fine particles. Here, the magnetization rate in the present invention means that a magnet having a substantially constant and uniform magnetic flux density on the attracting surface is brought into contact with the sample particle group, and the magnet is attracted to the magnet (magnetized particles) and not attracted. The ratio of the total amount of magnetized particles to the total amount of sample particles before separation when separated into (non-magnetized particles). Here, “total amount” means the total amount of mass when defined by mass ratio, and means the total amount of volume when defined by volume ratio.

前述の好適な範囲の磁束密度の範囲を実現できる磁石の具体例としては、例えば、磁束密度が0.1T以上0.4T以下の範囲を実現できる電磁石がある。また、永久磁石では、磁束密度が0.1T以上0.4T以下の範囲の磁力を有するネオジウム磁石やサマリウムコバルト磁石等を使用できる。なお、代表的な永久磁石であるフェライト磁石は、磁力が弱いので、本実施形態における磁力分離で使用する磁石としては好適でない。   As a specific example of the magnet that can realize the above-mentioned preferable magnetic flux density range, for example, there is an electromagnet that can realize the magnetic flux density in the range of 0.1T to 0.4T. As the permanent magnet, a neodymium magnet, a samarium cobalt magnet, or the like having a magnetic force with a magnetic flux density in the range of 0.1 T to 0.4 T can be used. A ferrite magnet, which is a typical permanent magnet, has a low magnetic force, and is not suitable as a magnet used for magnetic separation in this embodiment.

また、磁石を微粒子混合物と接触させる際には、磁石の先端と微粒子混合物とを直接接触させてもよく、磁石と微粒子混合物との間に分離板を配置して、この分離板を介して磁石と微粒子混合物とを接触させてもよい。   Further, when the magnet is brought into contact with the fine particle mixture, the tip of the magnet and the fine particle mixture may be brought into direct contact, and a separation plate is disposed between the magnet and the fine particle mixture, and the magnet is interposed via the separation plate. And the fine particle mixture may be brought into contact with each other.

磁石は、先端(微粒子混合物と接触する側)が平坦な形状を有していればよく、磁石としては、例えば、円柱型や角柱型等のものを使用できる。また、平坦な基板上に散布された微粒子混合物の粒子との接触性と各粒子に付与する磁力の均一性を確保するため、磁石の先端部の断面積は、0.1cm以上であることが好ましい。また、磁石として、先端部の断面積が小さな細い磁石を使用する場合には、磁石の先端から離れるに従って水平面内における磁束密度の勾配が小さくなり、磁力が均一化するため、適宜、磁石の先端にスペーサを設けて、微粒子混合物が必要以上に磁石の先端に近接しないようにしてもよい。このようなスペーサの材質としては、非着磁性のものであれば特に限定はされないが、例えば、プラスチック板(ゴムや塩化ビニル等の弾性を有する合成樹脂)等を使用することができる。また、スペーサの形状も特に限定はされないが、略リング状の形状のものを使用することができる。また、分離板の材質も、非着磁性のものであれば特に限定されないが、後述のように、着磁性粒子のサンプル上に分離板を留置する場合には、透明な素材を用いることで、留置した分離板を通して、粒子サンプルを撮像できるので好適である。このような透明な素材としては、例えば、透明アクリル製のもの等を用いることができる。 The magnet only needs to have a flat shape at the tip (the side in contact with the fine particle mixture). As the magnet, for example, a cylinder or a prism can be used. Moreover, in order to ensure the contact with the particles of the fine particle mixture dispersed on the flat substrate and the uniformity of the magnetic force applied to each particle, the cross-sectional area of the tip of the magnet should be 0.1 cm 2 or more. Is preferred. Also, when using a thin magnet with a small cross-sectional area at the tip as the magnet, the gradient of the magnetic flux density in the horizontal plane decreases as the distance from the tip of the magnet decreases, and the magnetic force becomes uniform. A spacer may be provided to prevent the fine particle mixture from approaching the tip of the magnet more than necessary. The material of such a spacer is not particularly limited as long as it is non-magnetic, and for example, a plastic plate (synthetic resin having elasticity such as rubber or vinyl chloride) or the like can be used. The shape of the spacer is not particularly limited, but a substantially ring shape can be used. Further, the material of the separation plate is not particularly limited as long as it is non-magnetic, but as described later, when the separation plate is placed on a sample of magnetic particles, by using a transparent material, It is preferable because the particle sample can be imaged through the placed separation plate. As such a transparent material, for example, a transparent acrylic material or the like can be used.

具体的な磁力分離の方法としては、まず、平坦な第1の基板上に散布された微粒子混合物(着磁性粒子と非着磁性粒子とからなる)上に、磁石の先端の平坦面を基板と平行な状態にして、磁石の先端を直接、または、磁石と微粒子混合物との間に分離板(スペーサと共用してもよい。)を介して接触させる。この際の磁石と微粒子混合物との接触時間は、例えば1秒以上とすればよい。   As a specific magnetic separation method, first, a flat surface at the tip of a magnet is placed on a substrate on a fine particle mixture (consisting of magnetized particles and non-magnetized particles) dispersed on a flat first substrate. In a parallel state, the tip of the magnet is brought into contact directly or between the magnet and the fine particle mixture via a separation plate (may be shared with a spacer). The contact time between the magnet and the fine particle mixture at this time may be, for example, 1 second or longer.

その後、磁石を引き上げる(分離版を使用した場合には、分離板も磁石に接触させた状態でそのまま引き上げる)。このとき、第1の基板上に残留した微粒子混合物が非着磁性粒子のサンプルである。さらに、第1の基板とは別の第2の基板上に、微粒子混合物が吸着した磁石を降ろして第2の基板と接触させる。   Thereafter, the magnet is pulled up (when a separation plate is used, the separation plate is pulled up as it is in contact with the magnet). At this time, the fine particle mixture remaining on the first substrate is a sample of non-magnetic particles. Further, the magnet on which the fine particle mixture is adsorbed is lowered on a second substrate different from the first substrate and brought into contact with the second substrate.

さらに、磁石を微粒子混合物、または、下面に微粒子混合物が付着した分離板と引き離す。具体的に、磁石が電磁石の場合には、電磁石に流していた電流を切り(消磁機能のある装置では、消磁電量を供給した後に電流を切り)、そのまま、磁石のみを引き上げて、着磁していた粒子を第2の基板上に残留させる。一方、磁石がネオジウム磁石等の永久磁石の場合には、分離板を第2の基板上に固定し、磁石のみを引き上げて、分離板の下に微粒子(着磁していたもの)を残留させる。こうすることで、着磁性の微粒子を分離板の重力によって上方から押さえ、着磁性の粒子を永久磁石から引き離すことができる。分離板を固定するためには、分離板の重力を利用して、単に、分離板を第2の基板上に静置すればよい。このとき第2の基板上に残留した微粒子が着磁性粒子のサンプルである。   Further, the magnet is separated from the fine particle mixture or the separation plate with the fine particle mixture attached to the lower surface. Specifically, when the magnet is an electromagnet, the current flowing through the electromagnet is turned off (in a device with a demagnetizing function, the current is turned off after supplying the demagnetizing electricity), and the magnet is pulled up and magnetized. The particles that have been left are left on the second substrate. On the other hand, when the magnet is a permanent magnet such as a neodymium magnet, the separation plate is fixed on the second substrate, and only the magnet is pulled up to leave fine particles (magnetized) under the separation plate. . By doing so, the magnetized fine particles can be pressed from above by the gravity of the separation plate, and the magnetized particles can be separated from the permanent magnet. In order to fix the separation plate, the separation plate may be simply placed on the second substrate using the gravity of the separation plate. At this time, the fine particles remaining on the second substrate are samples of magnetized particles.

(薬品処理後の微粒子混合物の撮像および代表明度測定)
次に、ステップS109で処理された微粒子混合物中の全ての微粒子を撮像し(S113)、撮像された画像に対して画像処理を施すことにより、各微粒子の代表明度を測定する(S115:粒子画像処理計測)。これらのステップS113及びS115における微粒子の撮像方法および代表明度の測定方法については、前述したステップS105及びS107における方法と同様であるので、詳細な説明を省略する。
(Image of fine particle mixture after chemical treatment and representative brightness measurement)
Next, all the fine particles in the fine particle mixture processed in step S109 are imaged (S113), and image processing is performed on the captured image to measure the representative brightness of each fine particle (S115: particle image). Processing measurement). Since the fine particle imaging method and the representative brightness measurement method in steps S113 and S115 are the same as those in steps S105 and S107 described above, detailed description thereof is omitted.

(スラグ微粒子の識別方法)
次に、ステップS115で測定された代表明度がステップS107で測定された代表明度よりも高明度となった微粒子を、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子として識別する(S117〜S119)。
(Slag particulate identification method)
Next, the fine particles whose representative brightness measured in step S115 is higher than the representative brightness measured in step S107 are identified as slag fine particles containing free lime on the surface (S117 to S119).

ステップS109の薬品処理によって明度が変化するのは、前述したように、遊離石灰を含んだスラグ微粒子のみであることから、薬品処理の前後でそれぞれ微粒子混合物を撮像し(ステップS107、S115)、薬品処理前後の各微粒子の代表明度を比較し、薬品処理後の代表明度の方が薬品処理前の代表明度よりも高い粒子があるか否かを判断する(S117)。その結果、着目した粒子において、薬品処理後の代表明度の方が薬品処理前の代表明度よりも高い場合には、その着目した粒子が表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子であると識別する(S119)。一方、ステップS117の判断の結果、着目した粒子において、薬品処理後の代表明度の方が薬品処理前の代表明度よりも低い場合には、その着目した粒子が他の微粒子であると識別する(S121)。以上のように、薬品処理後に明色化(淡色化)した微粒子をスラグ微粒子として識別することができる。本実施形態に係るスラグ微粒子の識別方法によれば、薬品処理前後の微粒子の明度差を比較すればよいので、薬品処理後の微粒子の実際の明度値によらずに、微粒子混合物の中からスラグ微粒子を識別することができる。   As described above, the lightness is changed only by the slag fine particles containing free lime as a result of the chemical treatment in step S109. Therefore, the fine particle mixture is imaged before and after the chemical treatment (steps S107 and S115). The representative brightness of each fine particle before and after the treatment is compared, and it is determined whether or not there is a particle whose representative brightness after the chemical treatment is higher than the representative brightness before the chemical treatment (S117). As a result, in the focused particle, when the representative brightness after chemical treatment is higher than the representative brightness before chemical treatment, the focused particle is identified as slag fine particles containing free lime on the surface ( S119). On the other hand, if the representative brightness after the chemical treatment is lower than the representative brightness before the chemical treatment in the focused particle as a result of the determination in step S117, the focused particle is identified as other fine particles ( S121). As described above, fine particles lightened (lightened) after chemical treatment can be identified as slag fine particles. According to the method for identifying slag fine particles according to the present embodiment, it is only necessary to compare the brightness difference between the fine particles before and after the chemical treatment, so the slag can be extracted from the fine particle mixture regardless of the actual lightness value of the fine particles after the chemical treatment. Fine particles can be identified.

ここで、本実施形態に係るスラグ微粒子の識別方法では、薬品処理前後の同一微粒子の明度差を比較するため、薬品処理前後で個々の粒子を対応付ける必要がある。この対応付けの方法としては、第1に、予め個々の微粒子の背面を非水溶性の接着剤で基板等に固定し、同一基板上の微粒子間の相対位置を固定することで、異なる画像(薬品処理前の画像と薬品処理後の画像)内で同一の微粒子を対応付けることができる。第2に、特定の微粒子を薬品処理で対応付けず、微粒子の明度分布のみを薬品処理前後で比較する。この場合の比較方法としては、例えば、薬品処理前後での粒子画像を画像処理計測して、それぞれの画像における各粒子の代表明度のヒストグラムを作成し、ヒストグラムでの明度区分ごとに粒子の構成率を求める。さらに、薬品処理後の粒子の構成率から薬品処理後の粒子の構成率を減じた構成率差を求める。得られた構成率差が正になるもののみを集計した構成率差が、薬品処理後に高明度化した粒子の構成率に対応するものとして、微粒子混合物のサンプル中でのスラグ粒子の巨視的な構成率として識別することができる。この第2の方法の利点は、第1の方法よりも粒子のハンドリングが簡易であるという点である。   Here, in the method for identifying slag fine particles according to this embodiment, in order to compare the brightness difference between the same fine particles before and after the chemical treatment, it is necessary to associate individual particles before and after the chemical treatment. As a method for this association, first, the back surface of each fine particle is fixed to a substrate or the like in advance with a water-insoluble adhesive, and the relative position between the fine particles on the same substrate is fixed, so that different images ( The same fine particles can be associated in the image before the chemical treatment and the image after the chemical treatment). Second, specific fine particles are not associated by chemical treatment, and only the lightness distribution of fine particles is compared before and after chemical treatment. As a comparison method in this case, for example, image processing measurement is performed on particle images before and after chemical treatment, a histogram of representative brightness of each particle in each image is created, and the composition ratio of particles for each brightness classification in the histogram Ask for. Further, the difference in the composition ratio is obtained by subtracting the composition ratio of the particles after chemical treatment from the composition ratio of the particles after chemical treatment. Assuming that the composition ratio difference obtained by adding only the obtained composition ratio differences becomes positive corresponds to the composition ratio of the particles having increased brightness after chemical treatment, the macroscopic slag particles in the sample of the fine particle mixture It can be identified as a composition rate. The advantage of this second method is that it is easier to handle particles than the first method.

ただし、この微粒子の対応付けの方法、及びスラグ微粒子の識別の方法は、前述した第1及び第2の方法に限られるわけではなく、他の一般的な手法を適用することができる。微粒子の対応付けの方法として、例えば、薬品処理前後の各粒子の明度平均値の差をスラグ微粒子の構成率に対応付けるなどの方法を適用することができる。この方法によれば、薬品処理前後の明度平均値の差が正になる微粒子の構成率を、表面に遊離石灰を含有するスラグ粒子の構成率として識別することができる。   However, the method for associating the fine particles and the method for identifying the slag fine particles are not limited to the first and second methods described above, and other general methods can be applied. As a method for associating the fine particles, for example, a method of associating the difference in brightness average value of each particle before and after the chemical treatment with the composition ratio of the slag fine particles can be applied. According to this method, the composition ratio of fine particles in which the difference in brightness average value before and after chemical treatment is positive can be identified as the composition ratio of slag particles containing free lime on the surface.

また、この方法を、製鋼スラグのみの微粒子検体を用いてエージングの進度を評価する際に用いることができる。すなわち、薬品処理後に明色化する粒子の割合が高いほど、エージングの進度が低いとみなすことができる。   In addition, this method can be used when the progress of aging is evaluated using a fine particle specimen of only steelmaking slag. That is, it can be considered that the higher the proportion of particles that become lighter after chemical treatment, the lower the progress of aging.

なお、カメラレンズを微粒子混合物を含む水溶液に浸漬させて撮影を行い、粒子の明度を識別してもよい。この場合、撮影時に硫酸アンモニウムの析出がないので、微粒子混合物を水洗および乾燥させる必要は必ずしもない。   Note that the brightness of the particles may be identified by photographing by immersing the camera lens in an aqueous solution containing the fine particle mixture. In this case, since there is no precipitation of ammonium sulfate at the time of photographing, it is not always necessary to wash and dry the fine particle mixture.

[本発明の第2の実施形態に係るスラグ微粒子の識別方法]
次に、図3を参照しながら、本発明の第2の実施形態に係るスラグ微粒子の識別方法について説明する。図3は、本発明の第2の実施形態に係るスラグ微粒子の識別方法の操作の流れを示すフローチャートである。
[Slag Fine Particle Identification Method According to Second Embodiment of the Present Invention]
Next, a method for identifying fine slag particles according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a flow of operations of the slag particulate identification method according to the second embodiment of the present invention.

本実施形態に係るスラグ微粒子の識別方法は、前述した第1の実施形態に係るスラグ微粒子の識別方法とは異なり、微粒子混合物の撮像を薬品処理後のみに行い、撮像画像の画像処理計測により得られた代表明度が所定の明度しきい値よりも高いものを、スラグ微粒子と識別する方法である。以下の説明では、前述した第1の実施形態との相違点を中心に説明する。   The slag particulate identification method according to the present embodiment is different from the slag particulate identification method according to the first embodiment described above, and the particulate mixture is imaged only after chemical processing and obtained by image processing measurement of the captured image. This is a method for discriminating a slag fine particle whose representative lightness is higher than a predetermined lightness threshold. In the following description, the difference from the first embodiment will be mainly described.

微粒子混合物の定義については、第1の実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。   Since the definition of the fine particle mixture is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

本実施形態に係るスラグ微粒子の識別方法では、まず、図3に示すように、微粒子混合物を捕集する。なお、微粒子混合物の捕集方法は、第1の実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。   In the method for identifying slag fine particles according to the present embodiment, first, as shown in FIG. 3, the fine particle mixture is collected. In addition, since the collection method of a fine particle mixture is the same as that of 1st Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted.

ここで、本実施形態に係るスラグ微粒子の識別方法に用いる微粒子混合物のサンプルとしては、高明度の粒子が表面に遊離石灰を含有するスラグであると予め予測できるサンプルを用いることが前提となる(S201)。   Here, as a sample of the fine particle mixture used in the slag fine particle identification method according to the present embodiment, it is premised that a sample that can be predicted in advance that the high brightness particles are slag containing free lime on the surface is used ( S201).

このような微粒子混合物の第1の例としては、特定の工場(例えば、製鋼工場等)内で発生する微粒子混合物のサンプルであり、その工場で生成しうる粒子種が限定され、かつ、そのうちスラグ微粒子以外は、全て低明度の粒子種(例えば、酸化鉄粉等)であると予測できるものがある。   As a first example of such a fine particle mixture, there is a sample of a fine particle mixture generated in a specific factory (for example, a steelmaking factory, etc.), particle types that can be generated in the factory are limited, and slag is included among them. Other than fine particles, there are those that can be predicted to be all low-brightness particle types (for example, iron oxide powder).

また、前記微粒子混合物の第2の例としては、高炉法による製鉄プラントの屋外で採取される降下煤塵がある。高炉法による製鉄プラントに由来する降下煤塵は、主に、石炭系煤塵、鉄系煤塵、高炉スラグ系煤塵及び製鋼スラグ系煤塵の4種類の煤塵種に分類される。また、一般に、高炉スラグ系煤塵や製鋼スラグ系煤塵は白色系の明度の高い粒子(明色粒子)であり、石炭系煤塵や鉄系煤塵は黒色系の明度の低い粒子(暗色粒子)である。さらに、製鋼スラグ系煤塵や鉄系煤塵は所定の磁束密度を有する磁石に着磁し得る粒子であるが、高炉スラグ系煤塵や石炭系煤塵は当該磁束密度を有する磁石には着磁しない粒子である。従って、捕集された前記降下煤塵を磁石により、着磁性粒子と非着磁性粒子とに分離しておき、分離された着磁性粒子と非着磁性粒子のそれぞれを、低倍率の光学顕微鏡を用いて撮影した画像に画像処理を施し、個々の煤塵粒子の明度の高低を識別して明色粒子と暗色粒子との区分することにより、石炭系煤塵、鉄系煤塵、高炉スラグ系煤塵及び製鋼スラグ系煤塵の4種類に判別することができる。具体的には、石炭系煤塵は、暗色で非着磁性の非着磁性暗色粒子、鉄系煤塵は、暗色で着磁性の着磁性暗色粒子、高炉スラグ系煤塵は、明色で非着磁性の非着磁性明色粒子、製鋼スラグ系煤塵(エージングの進んだスラグ、または、上述の薬品処理によって明色化されたスラグ)は、明色で着磁性の着磁性明色粒子、というように判別することができる。なお、粒子の明度の工程を識別する際の具体的な方法としては、一般に行われている粒子画像処理計測の手法を用いることができる。この粒子画像処理計測には、例えば、“ImageProPlus”のような市販の画像処理ソフトに標準的に搭載されている粒子画像処理計測機能を利用すればよい。   Moreover, as a second example of the fine particle mixture, there is dust falling collected outside the steel plant by the blast furnace method. Dust falling from steelmaking plants by the blast furnace method is mainly classified into four types of dust, coal-based dust, iron-based dust, blast-furnace slag dust, and steelmaking slag dust. In general, blast furnace slag dust and steelmaking slag dust are white light particles (light colored particles), and coal dust and iron dust are black light particles (dark colored particles). . Furthermore, steelmaking slag dust and iron dust are particles that can be magnetized in a magnet having a predetermined magnetic flux density, while blast furnace slag dust and coal dust are particles that are not magnetized in a magnet having the magnetic flux density. is there. Therefore, the collected dustfall is separated into magnetized particles and non-magnetized particles by a magnet, and each of the separated magnetized particles and non-magnetized particles is separated using a low magnification optical microscope. Image processing is performed, and the brightness level of individual dust particles is identified to distinguish light and dark particles into coal-based dust, iron-based dust, blast furnace slag dust, and steelmaking slag. There are four types of system dust. Specifically, coal-based dust is dark and non-magnetic, non-magnetic dark particles, iron-based dust is dark, magnetized, magnetic dark particles, and blast furnace slag dust is light and non-magnetic. Non-magnetized light-colored particles and steelmaking slag dust (slag that has been aged or slag lightened by the above-mentioned chemical treatment) are discriminated as light-colored and magnetized light-colored particles. can do. In addition, as a specific method for identifying the process of particle brightness, a generally-used method of particle image processing measurement can be used. For this particle image processing measurement, for example, a particle image processing measurement function that is normally installed in commercially available image processing software such as “ImageProPlus” may be used.

(分析用サンプルの加工)
次に、分析用(特定対象の)サンプルを加工する。具体的には、捕集された微粒子混合物(例えば、降下煤塵粒子)を基板上に散布する(S203)。このときの具体的な方法は、第1の実施形態における分析用サンプルの加工方法(S103)と同様である。
(Processing samples for analysis)
Next, the sample for analysis (specific object) is processed. Specifically, the collected particulate mixture (for example, falling dust particles) is sprayed on the substrate (S203). The specific method at this time is the same as the analytical sample processing method (S103) in the first embodiment.

(薬品処理)
次に、ステップS203で基板上に散布された各微粒子を硫酸アンモニウム水溶液に接触させる(S205)。この処理において、硫酸アンモニウム水溶液を使用することとした理由は前述した通りである。また、ステップS205における具体的な処理方法は、第1の実施形態における薬品処理(S109)と同様である。
(Chemical treatment)
Next, the fine particles dispersed on the substrate in step S203 are brought into contact with an aqueous ammonium sulfate solution (S205). The reason for using the aqueous ammonium sulfate solution in this treatment is as described above. The specific processing method in step S205 is the same as the chemical processing (S109) in the first embodiment.

(薬品処理後の微粒子の洗浄・乾燥)
次に、ステップS205における処理後の微粒子混合物のサンプルを水で洗浄し、さらに、洗浄後のサンプルを大気中で乾燥させる(S207)。このときの洗浄及び乾燥の方法や目的は、第1の実施形態における洗浄・乾燥処理(S111)と同様である。
(Cleaning and drying of fine particles after chemical treatment)
Next, the sample of the fine particle mixture after the treatment in step S205 is washed with water, and the washed sample is further dried in the atmosphere (S207). The cleaning and drying method and purpose at this time are the same as those of the cleaning and drying process (S111) in the first embodiment.

(磁力分離方法)
次に、図示してはいないが、ステップS205における硫酸アンモニウム処理後の微粒子混合物に対して、磁石を用いて磁力を付与することにより、磁力の付与により着磁し得る着磁性微粒子と非着磁性微粒子とに分離してもよい。このときの具体的な方法や用いる磁石等の詳細についても、第1の実施形態の場合と同様である。
(Magnetic separation method)
Next, although not shown, magnetized fine particles and non-magnetized fine particles that can be magnetized by applying a magnetic force to the fine particle mixture after the ammonium sulfate treatment in step S205 by applying a magnetic force using a magnet. And may be separated. Details of the specific method and the magnets used at this time are also the same as in the case of the first embodiment.

(捕集された微粒子混合物の撮像)
次に、ステップS205で処理された微粒子混合物中の全ての微粒子を撮像し、微粒子混合物の画像である粒子画像を生成する(S209)。この微粒子の撮像方法(粒子画像の生成方法)は、第1の実施形態における撮像方法(S105やS111)と同様である。
(Imaging the collected fine particle mixture)
Next, all the fine particles in the fine particle mixture processed in step S205 are imaged, and a particle image which is an image of the fine particle mixture is generated (S209). This fine particle imaging method (particle image generating method) is the same as the imaging method (S105 and S111) in the first embodiment.

(粒子画像処理計測:代表明度測定)
次に、ステップS209で撮像された微粒子混合物の粒子画像に対して画像処理を施すことにより、各微粒子の代表明度を測定する(S211)。このときの微粒子の代表明度の測定方法は、第1の実施形態における微粒子の代表明度の測定方法と同様である。
(Particle image processing measurement: representative brightness measurement)
Next, by performing image processing on the particle image of the particle mixture imaged in step S209, the representative brightness of each particle is measured (S211). The method of measuring the representative brightness of the fine particles at this time is the same as the method of measuring the representative brightness of the fine particles in the first embodiment.

(スラグ微粒子の識別方法)
次に、ステップS211で明度が測定された微粒子のうち、ステップS211で測定された代表明度が所定の明度しきい値以上の明度を有する微粒子を、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子として識別する(S213〜S217)。
(Slag particulate identification method)
Next, among the fine particles whose brightness has been measured in step S211, the fine particles having the brightness whose representative brightness measured in step S211 is equal to or greater than a predetermined brightness threshold are identified as slag fine particles containing free lime on the surface. (S213-S217).

ステップS205の薬品処理によって、エージングが不十分で比較的暗色の製鋼スラグの明度が淡色化するのは、遊離石灰を含んだスラグ微粒子のみであることから、薬品処理後に微粒子混合物を撮像し(ステップS205)、薬品処理後に明色化(淡色化)した微粒子、及び、捕集された時点でエージングが十分で明色の製鋼スラグをスラグ微粒子として識別することができる。   Since the chemical treatment in step S205 is only slag fine particles containing free lime, the aging is insufficient and the lightness of the relatively dark steel-making slag is lightened, so the fine particle mixture is imaged after the chemical treatment (step S205), fine particles lightened (lightened) after chemical treatment, and light steelmaking slag that is sufficiently aged at the time of collection can be identified as slag fine particles.

具体的には、ステップS205の薬品処理後の各微粒子の代表明度が所定の明度しきい値よりも高いか否かを判断する(S213)。その結果、所定の明度しきい値よりも高い粒子があった場合には、その粒子が表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子であると識別する(S215)。一方、所定の明度しきい値よりも低い粒子があった場合には、その粒子が他の種類の粒子であると識別する(S217)。以上のように、本実施形態に係るスラグ微粒子の識別方法によれば、薬品処理後のみに微粒子の代表明度を測定すればよいので、スラグ微粒子の識別の操作が簡易なものとなる。   Specifically, it is determined whether or not the representative brightness of each fine particle after the chemical treatment in step S205 is higher than a predetermined brightness threshold (S213). As a result, if there is a particle higher than the predetermined brightness threshold, the particle is identified as a slag fine particle containing free lime on the surface (S215). On the other hand, if there is a particle lower than the predetermined brightness threshold, the particle is identified as another type of particle (S217). As described above, according to the method for identifying slag fine particles according to the present embodiment, the representative brightness of the fine particles only needs to be measured after the chemical treatment, so that the operation for identifying the slag fine particles becomes simple.

ここで、明度しきい値としては、以下のような値を用いることができる。例えば、予め、薬品処理を施した製鋼スラグ種のみのサンプルを作成し、このサンプルを撮像した画像に対して粒子画像処理計測を行って、個々の粒子の代表明度の分布を求める。この分布の下限(例えば、[各粒子の代表明度の平均値]−n・[各粒子の代表明度の標準偏差]、n:1〜2.5等)を明度しきい値として採用することができる。   Here, the following values can be used as the lightness threshold value. For example, a sample of only a steelmaking slag type that has been subjected to chemical treatment is created in advance, and particle image processing measurement is performed on an image obtained by imaging the sample to obtain a distribution of representative brightness of individual particles. The lower limit of this distribution (for example, [average value of representative brightness of each particle] −n · [standard deviation of representative brightness of each particle], n: 1 to 2.5, etc.) may be adopted as the brightness threshold value. it can.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

次に、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。   Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

(実施例1)
本実施例では、微粒子混合物のサンプルとして、高炉法による製鉄プラント由来の降下煤塵を使用し、製鋼スラグ3mg、高炉スラグ0.5mg、石炭0.5mg、コークス0.5mg、及び鉄鉱石0.5mgを混合したサンプル(計5mg)を作成した。
Example 1
In this example, as a sample of the fine particle mixture, dust falling from a steelmaking plant by a blast furnace method is used, and steelmaking slag 3 mg, blast furnace slag 0.5 mg, coal 0.5 mg, coke 0.5 mg, and iron ore 0.5 mg A sample (total 5 mg) was prepared.

<分析サンプルの作成>
前述したようにして作成したサンプルの500μgを匙ですくって、白色アルマイト処理した第1のアルミ板上に匙で散布し、ステンレス製のへらを用いて、各粒子が互いに重ならないようにアルミ板に拡げた。拡げた粒子群は、直径約10mmの範囲に存在していた。
<Creation of analysis sample>
Scrub 500 μg of the sample prepared as described above, spray it on the first aluminum plate treated with white alumite, and use a stainless steel spatula to prevent the particles from overlapping each other. Expanded. The expanded particle group was present in the range of about 10 mm in diameter.

<粒子の撮像>
次に、市販の三眼式実体顕微鏡(対物レンズ倍率:0.5倍)に、市販のリング状光源(白色光)をレンズ鏡筒に、市販のモノクロディジタルカメラ(CCD600万画素、画素寸法は3μm角)をカメラ装着口に、それぞれ装着した。次いで、顕微鏡のステージに、前述したようにして作成したサンプルをそれぞれ載置し、照明条件を同一にするとともに、カメラの絞り及び露出を同一条件として順に撮影し、粒子画像を得た。
<Imaging particles>
Next, a commercially available trinocular stereomicroscope (objective lens magnification: 0.5 times), a commercially available ring light source (white light) in a lens barrel, a commercially available monochrome digital camera (CCD 6 million pixels, pixel dimensions are 3 [mu] m square) was mounted on the camera mounting opening. Next, the samples prepared as described above were placed on the stage of the microscope, and the illumination conditions were the same, and the aperture and exposure of the camera were taken in order under the same conditions to obtain particle images.

このとき、顕微鏡の倍率は、測定対象の粒子の実寸法がカメラのCCD素子上で同一の寸法に結像するように調整した。また、顕微鏡で認識する対象の粒子は、降下煤塵であり粒子が粗大であることから、φ10μm以上の大きさの粒子とした。なお、本実施例において、当該粒子の大きさは、CCDの9画素以上に対応するものである。   At this time, the magnification of the microscope was adjusted so that the actual size of the particle to be measured was imaged to the same size on the CCD element of the camera. In addition, the particles to be recognized with a microscope are particles with a size of φ10 μm or more because they are dust falling and the particles are coarse. In the present embodiment, the size of the particles corresponds to 9 pixels or more of the CCD.

<画像処理>
前述したようにして得られた粒子画像に対し、市販の粒子画像処理ソフトであるIMAGRPRO PLUS VER.5を用いて粒子画像処理計測を行った。このとき、計測の対象としては、各粒子の中心位置、各粒子の円等価直径及び各粒子の平均明度(粒子として認識される画素領域に存在する各画素の明度の平均値)とした。
<Image processing>
For the particle image obtained as described above, commercially available particle image processing software IMAGRPRO PLUS VER. 5 was used for particle image processing measurement. At this time, the measurement target was the center position of each particle, the circle equivalent diameter of each particle, and the average brightness of each particle (the average value of the brightness of each pixel existing in the pixel region recognized as a particle).

具体的には、予め定めたおいた明度しきい値Tを用いて、この明度しきい値T未満の明度である画素領域を粒子が存在する領域として特定し、当該画素領域に存在する各画素の位置や明度に基づいて、粒子画像中に存在する各粒子の中心位置、平均明度及び円等価直径を算出し、算出結果を記録した。   Specifically, using a predetermined lightness threshold value T, a pixel region having a lightness less than the lightness threshold value T is specified as a region where particles exist, and each pixel existing in the pixel region is specified. Based on the position and brightness, the center position, average brightness, and circle equivalent diameter of each particle present in the particle image were calculated, and the calculation results were recorded.

<薬品処理>
次に、濃度5質量%の硫酸アンモニウム水溶液20μgとエタノール80μgとの混合溶液をマイクロピペットで、画像処理後のサンプルの粒子に滴下し、1時間静置した。その後、薬品処理後のサンプルを10分間水に浸して静置することにより洗浄し、さらに、大気中(デシケータ内)で4時間自然乾燥させた。
<Chemical treatment>
Next, a mixed solution of 20 μg of an aqueous ammonium sulfate solution having a concentration of 5% by mass and 80 μg of ethanol was dropped onto the particles of the sample after the image processing with a micropipette, and allowed to stand for 1 hour. Thereafter, the sample after chemical treatment was washed by being immersed in water for 10 minutes and allowed to stand, and then naturally dried in the atmosphere (in a desiccator) for 4 hours.

次に、直径10mmの市販の円柱状の電磁石を中心軸が鉛直方向となるように設置し、磁石の先端面(下端面)での平均磁束密度が0.3Tとなるように電磁石に供給する電流を調整した。この状態で、作業者が電磁石を手で保持してアルミ基板上に散布された粒子の上方から垂直に下降させ、粒子に電磁石を接触させた。この状態で1秒間静止させた後、電磁石を上方に持ち上げて、着磁した粒子を電磁石とともに移動させ、別途準備しておいた白色アルマイト処理した第2のアルミ板上に、上方から垂直に電磁石を下降させて電磁石を第2のアルミ板上に載置した。次いで、電磁石に消磁電流を与えた後、電磁石への電流の供給を止め、電磁石を上方に持ち上げて第2のアルミ板上から離隔させた。   Next, a commercially available cylindrical electromagnet having a diameter of 10 mm is installed so that the central axis is in the vertical direction, and is supplied to the electromagnet so that the average magnetic flux density at the front end surface (lower end surface) of the magnet is 0.3T. The current was adjusted. In this state, the operator held the electromagnet by hand and lowered it vertically from above the particles dispersed on the aluminum substrate to bring the electromagnet into contact with the particles. After standing still in this state for 1 second, the electromagnet is lifted upward, the magnetized particles are moved together with the electromagnet, and the electromagnet is vertically aligned from above on a second aluminum plate treated with white anodized. Was lowered to place the electromagnet on the second aluminum plate. Next, after applying a degaussing current to the electromagnet, the supply of current to the electromagnet was stopped, and the electromagnet was lifted upward and separated from the second aluminum plate.

なお、使用した第1のアルミ板及び第2のアルミ板の寸法は、ともに、大きさが30mm×30mmで、厚みが3mmであった。また、電磁石の消磁方法としては、市販の電磁石用消磁コントローラを使用した。   The dimensions of the first aluminum plate and the second aluminum plate used were 30 mm × 30 mm in size and 3 mm in thickness. Moreover, as a demagnetizing method of the electromagnet, a commercially available electromagnet demagnetization controller was used.

以上の操作の結果、第1のアルミ板上に残留した粒子を非着磁性粒子のサンプルとし、第2のアルミ板上に残留した粒子を着磁性粒子のサンプルとした。   As a result of the above operation, the particles remaining on the first aluminum plate were used as non-magnetic particles, and the particles remaining on the second aluminum plate were used as magnetic particles.

さらに、非着磁性粒子と着磁性粒子のそれぞれに対して、薬品処理前と同様の方法で、粒子の撮像し、撮像された画像に対して画像処理を施して、各粒子の代表明度を測定した。   Furthermore, for each of the non-magnetized particles and the magnetized particles, the particles are imaged in the same manner as before the chemical treatment, and the imaged image is processed to measure the representative brightness of each particle. did.

<結果>
次に、薬品処理前後の粒子画像における各粒子の代表明度のヒストグラムを作成し、ヒストグラムでの明度区分ごとに粒子の構成率を求め、薬品処理後の粒子の構成率から薬品処理後の粒子の構成率を減じた構成率差を求めた。得られた構成率差が正になるもののみを集計した構成率差を、微粒子混合物のサンプル中での製鋼スラグ粒子の構成率として識別した。なお、粒子の構成率としては、体積構成率を密度で補正して算出した質量構成率を採用した。
<Result>
Next, a histogram of the representative brightness of each particle in the particle images before and after the chemical treatment is created, and the composition rate of the particles is obtained for each brightness category in the histogram. From the composition rate of the particles after the chemical treatment, The difference in composition rate was calculated by reducing the composition rate. The composition ratio difference obtained by counting only those obtained by making the composition ratio difference positive was identified as the composition ratio of the steelmaking slag particles in the sample of the fine particle mixture. In addition, as the composition ratio of the particles, the mass composition ratio calculated by correcting the volume composition ratio with the density was adopted.

その結果、粒子の構成率は、製鋼スラグ:61%,高炉スラグ:8%、石炭+コークス:21%、鉄鉱石:10%となり、予め既知の混合比で混合したサンプルの構成率を良好に再現できた。従って、本発明に係るスラグ微粒子の識別方法は、有効な粒子種の識別方法であることがわかった。   As a result, the composition ratio of the particles is steelmaking slag: 61%, blast furnace slag: 8%, coal + coke: 21%, iron ore: 10%, and the composition ratio of the sample mixed in advance at a known mixing ratio is good I was able to reproduce it. Therefore, it was found that the method for identifying slag fine particles according to the present invention is an effective method for identifying particle types.

(実施例2)
本実施例は、粒子の撮像及び画像処理による粒子の代表明度の測定を、薬品処理後に1回のみ行った以外は、実施例1と同様にして行った。ただし、本実施例では、製鋼スラグ粒子の識別方法としては、実施例1とは異なり、画像処理計測により得られた代表明度が所定の明度しきい値よりも高いものをスラグ微粒子と識別した。また、このときの明度判定のしきい値としては、事前に硫酸アンモニウム水溶液により処理した製鋼スラグ粒子のサンプルを画像処理して明度を測定し、大半の粒子が含まれる最低の明度の値を用いた。
(Example 2)
This example was performed in the same manner as in Example 1 except that the representative brightness of the particles by imaging and image processing of the particles was performed only once after the chemical treatment. However, in the present example, as a method for identifying steelmaking slag particles, unlike Example 1, those having a representative brightness obtained by image processing measurement higher than a predetermined brightness threshold were identified as slag fine particles. In addition, as a threshold value for brightness determination at this time, a sample of steel slag particles treated in advance with an aqueous ammonium sulfate solution was subjected to image processing to measure the brightness, and the lowest brightness value including most particles was used. .

その結果、粒子の構成率は、製鋼スラグ:56%,高炉スラグ:9%、石炭+コークス:20%、鉄鉱石:15%となり、予め既知の混合比で混合したサンプルの構成率を良好に再現できた。従って、本発明に係るスラグ微粒子の識別方法は、有効な粒子種の識別方法であることがわかった。   As a result, the steel composition slag: 56%, blast furnace slag: 9%, coal + coke: 20%, iron ore: 15%, the composition ratio of the sample mixed in advance at a known mixing ratio is good I was able to reproduce it. Therefore, it was found that the method for identifying slag fine particles according to the present invention is an effective method for identifying particle types.

(比較例1)
本比較例は、薬品処理を行わなかった以外は、実施例2と同様にしてサンプル粒子の構成率を求めた。なお、粒子の構成率としては、実施例1等と同様に、体積構成率を密度で補正して算出した質量構成率を採用した。
(Comparative Example 1)
In this comparative example, the composition ratio of the sample particles was determined in the same manner as in Example 2 except that no chemical treatment was performed. In addition, as the composition ratio of the particles, the mass composition ratio calculated by correcting the volume composition ratio with the density was adopted as in Example 1 and the like.

その結果、粒子の構成率は、製鋼スラグ:23%,高炉スラグ:7%、石炭+コークス:23%、鉄鉱石:47%となった。この結果から、比較例1の方法では、製鋼スラグの構成率を過小に評価してしまい(着磁性で暗色の製鋼スラグを鉄鉱石と誤認識してしまった)、比較例1の方法は、有効な粒子種の識別方法ではないといえる。   As a result, the composition ratio of the particles was steelmaking slag: 23%, blast furnace slag: 7%, coal + coke: 23%, and iron ore: 47%. From this result, in the method of Comparative Example 1, the composition ratio of the steelmaking slag was underestimated (magnetically dark steelmaking slag was mistakenly recognized as iron ore), and the method of Comparative Example 1 was It can be said that it is not an effective particle type identification method.

(比較例2)
本比較例は、薬品処理に使用する水溶液として、硫酸ナトリウム水溶液、硫酸マグネシウム水溶液、硫酸カリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸マグネシウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、炭酸水素マグネシウム水溶液、炭酸水素カリウム水溶液、飽和炭酸水、希硫酸(0.1%濃度)をそれぞれ用いた以外は、実施例1と同様にしてサンプル粒子の構成率を求めた。
(Comparative Example 2)
In this comparative example, as an aqueous solution used for chemical treatment, an aqueous solution of sodium sulfate, an aqueous solution of magnesium sulfate, an aqueous solution of potassium sulfate, an aqueous solution of sodium carbonate, an aqueous solution of magnesium carbonate, an aqueous solution of potassium carbonate, an aqueous solution of sodium hydrogencarbonate, an aqueous solution of magnesium hydrogencarbonate, an aqueous solution of potassium hydrogencarbonate The composition ratio of the sample particles was determined in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution, saturated carbonated water, and dilute sulfuric acid (0.1% concentration) were used.

その結果、いずれの水溶液を使用した場合にも、製鋼スラグの粒子構成率が18〜27%となり、鉄鉱石の粒子構成率が45〜59%の範囲となった。この結果から、比較例2の方法では、製鋼スラグの構成率を過小に評価してしまい(着磁性で暗色の製鋼スラグを鉄鉱石と誤認識してしまった)、比較例2の方法は、有効な粒子種の識別方法ではないといえる。   As a result, when any aqueous solution was used, the particle composition ratio of the steelmaking slag was 18 to 27%, and the particle composition ratio of the iron ore was in the range of 45 to 59%. From this result, in the method of Comparative Example 2, the composition rate of the steelmaking slag was underestimated (the dark and dark steelmaking slag was misrecognized as iron ore), and the method of Comparative Example 2 was It can be said that it is not an effective particle type identification method.

(比較例3)
本比較例は、薬品処理に使用する水溶液として、希硫酸(1%濃度)を用いた以外は、実施例1と同様にしてサンプル粒子の構成率を求めた。
(Comparative Example 3)
In this comparative example, the composition ratio of the sample particles was determined in the same manner as in Example 1 except that dilute sulfuric acid (1% concentration) was used as the aqueous solution used for the chemical treatment.

その結果、微粒子混合物のサンプル中の鉄鉱石がほぼ全量消失し、薬品処理前後におけるマスバランスがとれない状態であった。また、石炭から透明な不揮発液が生成して、薬品処理後の乾燥できなかった。従って、粒子画像の撮像が困難であったため、粒子画像処理計測を行うことはできなかった。   As a result, almost all of the iron ore in the sample of the fine particle mixture disappeared, and the mass balance before and after the chemical treatment was not achieved. Moreover, a transparent non-volatile liquid was produced from the coal and could not be dried after chemical treatment. Therefore, since it was difficult to capture particle images, it was impossible to perform particle image processing measurement.

(比較例4)
本比較例は、薬品処理の方法として、微粒子混合物のサンプルを飽和炭酸水50gに10時間浸漬(飽和炭酸水は、100%炭酸ガス雰囲気の室内に静置して炭酸の水への溶解度が、飽和溶解度となるように維持した)させ、その後に処理後のサンプルを乾燥させた以外は、実施例1と同様にしてサンプル粒子の構成率を求めた。
(Comparative Example 4)
In this comparative example, as a chemical treatment method, a sample of the fine particle mixture is immersed in 50 g of saturated carbonated water for 10 hours (saturated carbonated water is left in a 100% carbon dioxide atmosphere and the solubility of carbonate in water is The composition ratio of the sample particles was determined in the same manner as in Example 1 except that the sample was maintained to have a saturated solubility) and the treated sample was then dried.

その結果、高炉水砕スラグが水和により崩壊して、薬品処理前後での粒径分布が保持されなかった。また、粒子の構成率は、製鋼スラグ:12%,高炉スラグ:3%、石炭+コークス:32%、鉄鉱石:53%となった。この結果から、比較例4の方法では、製鋼スラグの構成率を過小に評価してしまい(着磁性で暗色の製鋼スラグを鉄鉱石と誤認識してしまった)、比較例1の方法は、有効な粒子種の識別方法ではないといえる。

As a result, the granulated blast furnace slag collapsed due to hydration, and the particle size distribution before and after chemical treatment was not maintained. Moreover, the composition rate of the particles was steelmaking slag: 12%, blast furnace slag: 3%, coal + coke: 32%, iron ore: 53%. From this result, in the method of Comparative Example 4, the composition rate of the steelmaking slag was underestimated (the magnetically dark steelmaking slag was misrecognized as iron ore), and the method of Comparative Example 1 was It can be said that it is not an effective particle type identification method.

Claims (7)

表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子と、当該スラグ微粒子とは異なる種類の微粒子とからなる微粒子混合物から前記スラグ微粒子を識別するスラグ微粒子の識別方法であって、
前記微粒子混合物中の全ての微粒子を撮像した画像に対して画像処理を施すことにより、各微粒子の代表明度を測定する第1の明度測定工程と、
前記各微粒子を硫酸アンモニウム水溶液に接触させる薬品処理工程と、
前記薬品処理工程後の前記微粒子混合物中の全ての微粒子を撮像した画像に対して画像処理を施すことにより、各微粒子の代表明度を測定する第2の明度測定工程と、
前記第2の明度測定工程で測定された代表明度が前記第1の明度測定工程で測定された代表明度よりも高明度となった微粒子を、前記表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子として識別する識別工程と、
を含むことを特徴とする、スラグ微粒子の識別方法。
A method for identifying slag fine particles for identifying the slag fine particles from a fine particle mixture consisting of slag fine particles containing free lime on the surface and fine particles of a type different from the slag fine particles,
A first brightness measurement step of measuring the representative brightness of each fine particle by performing image processing on an image obtained by imaging all the fine particles in the fine particle mixture;
A chemical treatment step of bringing each of the fine particles into contact with an aqueous ammonium sulfate solution;
A second brightness measurement step of measuring the representative brightness of each fine particle by performing image processing on an image obtained by imaging all the fine particles in the fine particle mixture after the chemical treatment step;
Fine particles whose representative brightness measured in the second brightness measurement step is higher than the representative brightness measured in the first brightness measurement step are identified as slag fine particles containing free lime on the surface. An identification process;
A method for identifying fine slag particles, comprising:
前記薬品処理工程と前記第2の明度測定工程との間に、前記薬品処理工程後の前記各微粒子を水洗した後に乾燥させる洗浄工程をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載のスラグ微粒子の識別方法。   2. The slag according to claim 1, further comprising a washing step of washing the fine particles after the chemical treatment step with water and drying between the chemical treatment step and the second brightness measurement step. Particle identification method. 表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子と、当該スラグ微粒子とは異なる種類の微粒子とからなる微粒子混合物から前記スラグ微粒子を識別するスラグ微粒子の識別方法であって、
前記微粒子混合物中の全ての微粒子を硫酸アンモニウム水溶液に接触させる薬品処理工程と、
前記薬品処理工程後の前記微粒子混合物中の全ての微粒子を撮像した画像に対して画像処理を施すことにより、各微粒子の代表明度を測定する明度測定工程と、
前記明度測定工程で測定された代表明度のうち、所定値以上の明度を有する微粒子を、前記表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子として識別する識別工程と、
を含むことを特徴とする、スラグ微粒子の識別方法。
A method for identifying slag fine particles for identifying the slag fine particles from a fine particle mixture consisting of slag fine particles containing free lime on the surface and fine particles of a type different from the slag fine particles,
A chemical treatment step of bringing all the fine particles in the fine particle mixture into contact with an aqueous ammonium sulfate solution;
A lightness measurement step of measuring the representative lightness of each fine particle by performing image processing on an image obtained by imaging all the fine particles in the fine particle mixture after the chemical treatment step;
Among the representative lightness values measured in the lightness measurement step, an identification step for identifying fine particles having a lightness of a predetermined value or more as slag fine particles containing free lime on the surface;
A method for identifying fine slag particles, comprising:
前記薬品処理工程と前記明度測定工程との間に、前記薬品処理工程後の前記各微粒子を水洗した後に乾燥させる洗浄工程をさらに含むことを特徴とする、請求項3に記載のスラグ微粒子の識別方法。   The slag fine particle identification according to claim 3, further comprising a washing step of washing each fine particle after the chemical treatment step with water and drying between the chemical treatment step and the brightness measurement step. Method. 前記表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子は、製鋼スラグであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のスラグ微粒子の識別方法。   The slag particulate identification method according to any one of claims 1 to 4, wherein the slag particulates containing free lime on the surface are steelmaking slag. 前記微粒子混合物は、高炉法による製鉄プラントから発生した降下煤塵からなることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のスラグ微粒子の識別方法。   The slag particulate identification method according to any one of claims 1 to 5, wherein the particulate mixture consists of falling dust generated from an iron manufacturing plant by a blast furnace method. 前記薬品処理工程では、エタノール水溶液と硫酸アンモニウム水溶液との混合物の液滴を前記各微粒子に滴下することにより、前記各微粒子を硫酸アンモニウム水溶液に接触させることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のスラグ微粒子の識別方法。

7. The chemical treatment step according to claim 1, wherein the fine particles are brought into contact with the aqueous ammonium sulfate solution by dropping a droplet of a mixture of an aqueous ethanol solution and an aqueous ammonium sulfate solution onto the fine particles. 2. The method for identifying slag fine particles according to item 1.

JP2010070812A 2010-03-25 2010-03-25 Slag particulate identification method Active JP5177159B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010070812A JP5177159B2 (en) 2010-03-25 2010-03-25 Slag particulate identification method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010070812A JP5177159B2 (en) 2010-03-25 2010-03-25 Slag particulate identification method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011203119A true JP2011203119A (en) 2011-10-13
JP5177159B2 JP5177159B2 (en) 2013-04-03

Family

ID=44879919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010070812A Active JP5177159B2 (en) 2010-03-25 2010-03-25 Slag particulate identification method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5177159B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011203118A (en) * 2010-03-25 2011-10-13 Nippon Steel Corp Method for discriminating brightness of fine particles
JP2011215065A (en) * 2010-04-01 2011-10-27 Nippon Steel Corp Method and microwell for magnetic force sorting of fine particle
JP6240794B1 (en) * 2017-01-16 2017-11-29 幸福の科学 Carbon black measuring device, carbon black measuring program, and carbon black measuring method
JP2020176310A (en) * 2019-04-19 2020-10-29 日本製鉄株式会社 Method for classifying steel slag particle and method for granulating raw material for sintering

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06158123A (en) * 1992-11-19 1994-06-07 Daido Steel Co Ltd Method for quickly aging slag and device therefor
JPH11248655A (en) * 1998-03-06 1999-09-17 Kansai Coke & Chem Co Ltd Method for judging and quantatively determining dust species
JP2000338029A (en) * 1999-05-31 2000-12-08 Tokimec Inc Particle size measuring apparatus and method
JP2003013129A (en) * 2001-07-03 2003-01-15 Nkk Corp Method for slag detection, slag detector, and slag removing device
JP2004210630A (en) * 2002-12-17 2004-07-29 Nippon Steel Corp Method of reforming slag
JP2004301747A (en) * 2003-03-31 2004-10-28 Nippon Steel Corp Slag stability evaluation method
JP2009222420A (en) * 2008-03-13 2009-10-01 Tdk Corp Image processing method, image processing apparatus, and image processing program
JP2009270198A (en) * 2008-04-10 2009-11-19 Kobe Steel Ltd Titanium oxide-containing agglomerate for producing granular metallic iron
JP2010210318A (en) * 2009-03-09 2010-09-24 Jfe Steel Corp Measuring device of dust, and estimation method of generation source
JP2011203128A (en) * 2010-03-25 2011-10-13 Jfe Steel Corp Apparatus and method for discrimination of type of dust

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06158123A (en) * 1992-11-19 1994-06-07 Daido Steel Co Ltd Method for quickly aging slag and device therefor
JPH11248655A (en) * 1998-03-06 1999-09-17 Kansai Coke & Chem Co Ltd Method for judging and quantatively determining dust species
JP2000338029A (en) * 1999-05-31 2000-12-08 Tokimec Inc Particle size measuring apparatus and method
JP2003013129A (en) * 2001-07-03 2003-01-15 Nkk Corp Method for slag detection, slag detector, and slag removing device
JP2004210630A (en) * 2002-12-17 2004-07-29 Nippon Steel Corp Method of reforming slag
JP2004301747A (en) * 2003-03-31 2004-10-28 Nippon Steel Corp Slag stability evaluation method
JP2009222420A (en) * 2008-03-13 2009-10-01 Tdk Corp Image processing method, image processing apparatus, and image processing program
JP2009270198A (en) * 2008-04-10 2009-11-19 Kobe Steel Ltd Titanium oxide-containing agglomerate for producing granular metallic iron
JP2010210318A (en) * 2009-03-09 2010-09-24 Jfe Steel Corp Measuring device of dust, and estimation method of generation source
JP2011203128A (en) * 2010-03-25 2011-10-13 Jfe Steel Corp Apparatus and method for discrimination of type of dust

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011203118A (en) * 2010-03-25 2011-10-13 Nippon Steel Corp Method for discriminating brightness of fine particles
JP2011215065A (en) * 2010-04-01 2011-10-27 Nippon Steel Corp Method and microwell for magnetic force sorting of fine particle
JP6240794B1 (en) * 2017-01-16 2017-11-29 幸福の科学 Carbon black measuring device, carbon black measuring program, and carbon black measuring method
JP2018115872A (en) * 2017-01-16 2018-07-26 幸福の科学 Carbon black measuring apparatus, carbon black measuring program and carbon black measuring method
JP2020176310A (en) * 2019-04-19 2020-10-29 日本製鉄株式会社 Method for classifying steel slag particle and method for granulating raw material for sintering
JP7288186B2 (en) 2019-04-19 2023-06-07 日本製鉄株式会社 Granulation method of raw material for sintering

Also Published As

Publication number Publication date
JP5177159B2 (en) 2013-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101340765B1 (en) Particle measuring system and particle measuring method
JP5333240B2 (en) Method for identifying the dust type of the falling dust
JP5177159B2 (en) Slag particulate identification method
JP5531286B2 (en) Magnetic powder concentration measuring apparatus and magnetic powder concentration measuring method
JP2010210318A (en) Measuring device of dust, and estimation method of generation source
Choi et al. Probing protein complexes inside living cells using a silicon nanowire-based pull-down assay
JP5177160B2 (en) Slag particulate identification method and carbonation treatment apparatus
ATE545012T1 (en) DEVICES AND METHOD FOR IMAGING OBJECTS USING TIME DELAY INTEGRATION
JP3856936B2 (en) Discrimination and quantification method of dust species
JP5434734B2 (en) Method for identifying brightness of fine particles
JP5206718B2 (en) Magnetic sorting device and magnetic sorting method
EP1245945A2 (en) Particle measurement method
US6803235B1 (en) Methods of generating information about materials present in compositions and about particulates present in fluids utilizing a microscope
JP2000046801A (en) Method and apparatus for inspecting permanent magnet
CN114778585A (en) Method for identifying false coal ash caused by true coal ash and solid waste
JP2001281227A (en) Setting method for particle-size condition of magnetic particles used for wet fluorescent magnetic-particle flaw detection and fluorescent magnetic particles used for it
US20170356834A1 (en) Method for quantitatively and qualitatively detecting particles in liquid
JP3869510B2 (en) Production of dry magnetic powder for flaw detection
JP2017072593A (en) Microparticle analysis method
JPS60105950A (en) Flaw detection using fluorescent magnetic powder for steel material
CN115950800A (en) Method and system for detecting concentration of magnetic suspension by image method
JP3658857B2 (en) Magnetic plate for measuring agglutination reaction and its usage
CN104914051A (en) Magneto-optical inspection device
JPH02234046A (en) Method for testing corrosion of recording medium
JPS60138454A (en) Automatic defect discriminating method in magnetic powder flaw detecting inspection

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120209

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121211

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121224

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5177159

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160118

Year of fee payment: 3

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350