JP2011203120A - Method for discriminating slag fine particles, and carbonation treatment apparatus - Google Patents

Method for discriminating slag fine particles, and carbonation treatment apparatus Download PDF

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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 carbonation treatment process for bringing at least one or more liquid droplets into contact with all of the respective fine particles allowed to stand in normal temperature gas containing carbon dioxide of high concentration and a saturation amount of steam for an hour or above, 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 after the carbonation treatment process and a discrimination process for discriminating the fine particles, which have brightness wherein the representative brightness measured in the second brightness measuring process is 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及びこの方法に用いる炭酸化処理装置に関する。   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, and a carbonation treatment apparatus used in the method.

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、サンプルの微粒子混合物中の各微粒子を微小体積の炭酸水と接触させ、かつ、微小体積の炭酸水中の水分を、当該炭酸水が接触していた微粒子上でそのまま乾燥除去する炭酸化処理を施すことにより、スラグ微粒子に含有された遊離石灰のみに選択的に炭酸カルシウムを生成または沈着させて、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 contacted each fine particle in the fine particle mixture of the sample with a minute volume of carbonated water, and the moisture in the minute volume of carbonated water By subjecting the fine particles that were in contact with carbonated water to dry removal as it is, calcium carbonate is selectively generated or deposited only on the free lime contained in the slag fine particles, and free lime is contained on the surface. The lightness of the surface of only the slag fine particles to be reduced can be lightened, thereby finding that the slag fine particles containing free lime on the surface can be distinguished from other types of fine particles, and to complete the present invention based on this finding It came.

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、濃度1mol%以上の炭酸ガス及び飽和水蒸気量の水蒸気を含有する常温のガス中に静置された前記微粒子混合物中の全ての微粒子のそれぞれに、少なくとも1つ以上の前記各微粒子に、水滴を1時間以上接触させる炭酸化処理工程と、前記炭酸化処理工程後の前記微粒子を乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥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 water vapor having a carbon dioxide gas concentration of 1 mol% or more and a saturated water vapor amount A carbonation treatment step in which water droplets are brought into contact with at least one or more of each fine particle for at least one hour to each of all the fine particles in the fine particle mixture placed in a room temperature gas containing A drying step for drying the fine particles after the processing step, and image processing for an image obtained by imaging all the fine particles in the fine particle mixture after the drying step. A second brightness measurement step for measuring the representative brightness of each fine particle, and the representative brightness measured in the second brightness measurement step is higher than the representative brightness measured in the first brightness measurement step. A method for identifying slag fine particles, comprising: identifying the fine particles having a degree as slag fine particles containing free lime on the surface.

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、濃度1mol%以上の炭酸ガス及び飽和水蒸気量の水蒸気を含有する常温のガス中に静置された前記微粒子混合物中の全ての微粒子のそれぞれに、少なくとも1つ以上の水滴を1時間以上接触させる炭酸化処理工程と、前記炭酸化処理工程後の前記微粒子を乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥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, Carbonation in which at least one water droplet is brought into contact with each of all the fine particles in the fine particle mixture placed in a normal temperature gas containing 1 mol% or more of carbon dioxide gas and saturated water vapor for at least one hour. A treatment step, a drying step of drying the fine particles after the carbonation treatment step, and an image processing performed on an image obtained by imaging all the fine particles in the fine particle mixture after the drying step. A brightness measurement step for measuring representative brightness, and fine particles having a brightness of a predetermined value or more among the representative brightness measured in the brightness measurement step are allowed to play on the surface. Including an identification step of identifying a slag particles containing lime, identification method of the slag particles are provided.

ここで、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。   Here, in the identification method of the slag fine particles, examples of the slag fine particles containing free lime on the surface include steelmaking slag.

また、前記スラグ微粒子の識別方法において、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っていてもよい。   Further, in the method for identifying slag fine particles, the fine particle mixture may consist of falling dust 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、前記炭酸化処理工程では、濃度1mol%以上の炭酸ガス及び飽和水蒸気量の水蒸気を含有する常温のガス雰囲気に維持されたCOインキュベータ内に、前記各微粒子を静置することが好ましい。 In the method for identifying slag fine particles, in the carbonation treatment step, each fine particle is contained in a CO 2 incubator maintained in a room temperature gas atmosphere containing carbon dioxide gas having a concentration of 1 mol% or more and water vapor having a saturated water vapor amount. It is preferable to stand still.

また、前記スラグ微粒子の識別方法において、前記COインキュベータ内に水槽を配置し、当該水槽内に設置したヒータの設定温度を、前記COインキュベータ内の雰囲気の設定温度よりも高い温度に維持するように制御してもよい。 Moreover, in the identification method of the slag fine particles, a water tank is disposed in the CO 2 incubator, and a set temperature of a heater installed in the water tank is maintained at a temperature higher than a set temperature of an atmosphere in the CO 2 incubator. You may control as follows.

また、前記スラグ微粒子の識別方法において、前記炭酸化処理工程では、前記COインキュベータ内に、前記各微粒子を載置した基板を水平に配置し、前記COインキュベータの開放部を通して、前記基板と水平方向に微粒化ノズルを用いて水滴を前記COインキュベータ内に噴霧した後に、前記COインキュベータを密閉して炭酸化処理を実施してもよい。 Further, in the identification method of the slag particles, and in the carbonation process, the CO 2 incubator, the substrate mounted with the respective minute particles are arranged horizontally, through the open portion of the CO 2 incubator, and the substrate After spraying water droplets into the CO 2 incubator using a atomizing nozzle in the horizontal direction, the CO 2 incubator may be sealed to perform carbonation treatment.

また、前記スラグ微粒子の識別方法において、前記炭酸化処理工程では、炭酸化処理の実施中に、前記COインキュベータの開放部を通して、前記COインキュベータに取り付けられた超音波噴霧機を用いて水滴を前記COインキュベータ内に噴霧してもよい。 Further, in the identification method of the slag particles, and in the carbonation process, during implementation of the carbonation process, through the open portion of the CO 2 incubator, using an ultrasonic sprayer attached to the CO 2 incubator water droplets May be sprayed into the CO 2 incubator.

また、前記スラグ微粒子の識別方法において、前記COインキュベータ内に、前記各微粒子を載置した基板を配置し、前記基板を冷却することにより、前記COインキュベータ内の水蒸気を前記各微粒子上に結露させることにより、前記各微粒子に水滴を付着させてもよい。 Further, in the identification method of the slag particles, the CO 2 incubator, the arranged substrate placed each particle, by cooling the substrate, the water vapor in the CO 2 incubator the on each particle Water droplets may be attached to the fine particles by condensation.

また、本発明によれば、上述したスラグ微粒子の識別方法に使用する炭酸化処理装置であって、濃度1mol%以上の炭酸ガス及び飽和水蒸気量の水蒸気を含有する常温のガス雰囲気に維持されたCOインキュベータと、前記COインキュベータ内に設置された水槽と、前記水槽の上方に設置され、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を載置する基板と、を備える、炭酸化処理装置が提供される。 Moreover, according to the present invention, the carbonation treatment apparatus used in the above-described method for identifying fine slag particles is maintained in a normal-temperature gas atmosphere containing carbon dioxide gas having a concentration of 1 mol% or more and water vapor having a saturated water vapor amount. A CO 2 incubator, a water tank installed in the CO 2 incubator, a fine particle mixture which is installed above the water tank and includes slag fine particles containing free lime on the surface and different types of fine particles from the slag fine particles. There is provided a carbonation treatment apparatus comprising a substrate to be placed.

ここで、前記炭酸化処理装置は、前記水槽内に設置されたヒータと、前記ヒータの設定温度を、前記COインキュベータ内の雰囲気の設定温度よりも高い温度に維持するように制御する制御装置と、をさらに備えていてもよい。 Here, the carbonation treatment apparatus controls the heater installed in the water tank and the set temperature of the heater so as to maintain a temperature higher than the set temperature of the atmosphere in the CO 2 incubator. And may be further provided.

また、前記炭酸化処理装置は、前記COインキュベータに取り付けられた微粒化ノズルをさらに備え、前記COインキュベータは、密閉可能であり、前記基板は、前記COインキュベータ内で水平に配置されており、前記微粒化ノズルは、前記COインキュベータの開放部を通して、前記基板と水平方向に水滴を前記COインキュベータ内に噴霧するようにしてもよい。 Further, the carbonation apparatus, the CO further comprising a atomizing nozzle which is attached to 2 incubator, the CO 2 incubator is sealable, said substrate is disposed horizontally at the CO 2 incubator cage, wherein the atomizing nozzle, through the open portion of the CO 2 incubator, the water droplets on the substrate and the horizontal direction may be sprayed into the CO 2 incubator.

また、前記炭酸化処理装置は、前記COインキュベータに取り付けられ、前記COインキュベータの開放部を通して、水滴を前記COインキュベータ内に噴霧する超音波噴霧機をさらに備えていてもよい。 Further, the carbonation apparatus, the attached to a CO 2 incubator, through the open portion of the CO 2 incubator, water droplets may be a comprise further an ultrasonic sprayer for spraying the CO 2 incubator.

また、前記炭酸化処理装置は、前記基板の下部に設置され、前記基板を冷却して、前記COインキュベータ内の水蒸気を前記各微粒子上に結露させる冷却装置をさらに備えていてもよい。 In addition, the carbonation treatment apparatus may further include a cooling device that is installed at a lower portion of the substrate and cools the substrate so that water vapor in the CO 2 incubator is condensed on 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炭酸化処理によって均一化することにより、例えば、10mg未満、あるいは特に、100μg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, the lightness of slag fine particles containing free lime whose lightness varies depending on the progress of aging is made uniform by carbonation treatment, for example, for a small amount of specimen particles such as less than 10 mg, or particularly less than 100 μg. By applying particle image processing measurement, it is possible to easily identify slag fine particles based only on brightness information of 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. 同実施形態における炭酸化処理に用いるCOインキュベータの構成の一例を示す説明図である。Is an explanatory view showing an example of a CO 2 incubator configuration used for the carbonation process in the same embodiment. 同実施形態において、容器内を水蒸気が飽和している状態に維持するための装置構成の一例を示す説明図である。In the embodiment, it is explanatory drawing which shows an example of the apparatus structure for maintaining the state in which the inside of a container is saturated with water vapor | steam. 同実施形態の炭酸化処理に用いるCOインキュベータに超音波噴霧機を取り付けた装置構成の一例を示す説明図である。Is an explanatory diagram showing an example of an ultrasonic sprayer mounting device configured to CO 2 incubator used for the carbonation process of the embodiment. 同実施形態の炭酸化処理に用いる祈願を冷却する装置の構成の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a structure of the apparatus which cools the prayer used for the carbonation process of the embodiment. 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。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

[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。ただし、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。   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 several weeks, so secure a place to keep slag for a long time. It must be done and requires a large area for slag storage.

(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。   As an example of such a surface reaction technique, for example, in Patent Document 6, a granulated slag is produced 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. A method is disclosed. 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7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 7 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.

そこで、本発明者は、前記文献で提案されている公知のエージングの技術を、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。   Therefore, the present inventor can apply the known aging technique 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.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、白色(淡色)の硫酸カルシウム層が速やかに生成する。この硫酸カルシウムは、水に難溶であるのでスラグ表面にコーティング層として存在し得る。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い、サンプルの状態を大きく損なう。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。
(1. Method of bringing dilute sulfuric acid into contact with slag)
If dilute sulfuric acid of about 0.1% by mass or more is brought into contact with the steelmaking slag by using this method, a white (light color) calcium sulfate layer is surely rapidly formed on the slag surface. Since this calcium sulfate is hardly soluble in water, it can exist as a coating layer 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. The state is greatly damaged. 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.

(2.硫酸塩水溶液をスラグに接触させる方法)
本方法のように、強酸(HSO)と強塩基(NaOH、Mg(OH)等)の塩(NaSO、MgSO等)の水溶液をスラグ(遊離石灰は、水中でCaO+HO→Ca(OH)の反応により、水酸化物の状態で存在)に接触させても、白色のCaSO4の生成速度は小さいため、明色化の効果が小さい。また、硫酸塩水溶液を接触させた微粒子の表面に付着した塩を洗浄(水洗)するための工程が必要となるので、極端に量の少ないサンプル(例えば、100μg程度以下)に対しては、サンプルの大半が流出するおそれがあるため、好適ではない。
(2. Method of bringing sulfate aqueous solution into contact with slag)
As in this method, an aqueous solution of a salt (Na 2 SO 4 , MgSO 4, etc.) of a strong acid (H 2 SO 4 ) and a strong base (NaOH, Mg (OH) 2, etc.) is slag (free lime is CaO + H in water). 2 O → Ca (OH) 2 reaction, which is present in the state of hydroxide), the white CaSO 4 production rate is small, so the effect of lightening is small. In addition, since a step for washing (washing) the salt adhering to the surface of the fine particles brought into contact with the sulfate aqueous solution is necessary, for extremely small samples (for example, about 100 μg or less) Since most of this may flow out, it is not suitable.

(3.自然エージングを利用する方法)
屋外環境、または、屋外環境を模擬した室内において、単にサンプルを放置して雨水と大気中の炭酸ガスとの作用によって、自然にエージングを行う方法を採用しようとした場合、十分にエージングを進行させるためには、少なくとも数週間の期間が必要であり、時間がかかり過ぎるという問題がある。また、本発明に係るスラグ微粒子の識別の対象となるサンプル量は微量であるので、長時間処理すると、サンプルの粒子が散逸しやすい、という問題もある。従って、自然エージングを本発明に係るスラグ微粒子の識別方法に利用することは困難である。
(3. Method using natural aging)
In an outdoor environment or a room that simulates the outdoor environment, if you try to adopt a method of aging naturally by simply leaving the sample and using rainwater and carbon dioxide in the atmosphere, let the aging progress sufficiently For this purpose, a period of at least several weeks is required and there is a problem that it takes too much time. In addition, since the amount of the sample to be identified for the slag fine particles according to the present invention is very small, there is also a problem that the sample particles are likely to be dissipated when processed for a long time. Therefore, it is difficult to use natural aging in the method for identifying slag fine particles according to the present invention.

(4.加速エージングを利用する方法)
加速エージング技術に関しては、前述したように、各種の方法が提案されているが、これらの技術に共通する原理は、炭酸濃度の高い水とスラグとを接触させることによって、スラグに含有される遊離石灰の炭酸化反応(CaO+HO→Ca(OH)、Ca(OH)+CO→CaCO+HO)を促進するということである。このときの水の供給の方法としては、以下のような方法がある。
(4. Method using accelerated aging)
As described above, various methods have been proposed for the accelerated aging technique. The principle common to these techniques is that free water contained in the slag is brought into contact with water having a high carbonic acid concentration and slag. This is to promote the carbonation reaction of lime (CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 , Ca (OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O). As a method of supplying water at this time, there are the following methods.

1)スラグ水分を利用する方法
第1の方法は、スラグ塊の内部またはスラグ塊間に拘束された水(通常、「スラグ水分」といわれるもの)を利用する方法である。この方法は、スラグ塊が大きいか、または、大量に積層している場合のみ有効であり、本発明で識別の対象となっている少量の微粒子に対しては利用できない。
1) Method of Using Slag Moisture The first method is a method of using water confined inside or between slag chunks (usually referred to as “slag moisture”). This method is effective only when the slag lump is large or laminated in a large amount, and cannot be used for a small amount of fine particles which are objects of identification in the present invention.

2)高温水蒸気を凝縮させる方法
第2の方法は、高温水蒸気を低温スラグに接触させて、スラグ表面で水蒸気を凝縮させて液体の水を得る方法である。この方法は、スラグの熱容量が大きくないと使用することができない。本発明における識別の対象は、少量の微粒子なので、予め微粒子を低温に設定したとしても、高温雰囲気との接触によって、ごく短時間で微粒子の温度は高温の雰囲気温度まで上昇してしまい、水蒸気をほとんど凝縮させることはできない。従って、本方法を本発明のスラグ微粒子の識別に適用することはできない。
2) Method of condensing high-temperature water vapor The second method is a method in which high-temperature water vapor is brought into contact with low-temperature slag and water vapor is condensed on the slag surface to obtain liquid water. This method cannot be used unless the heat capacity of the slag is large. Since the object of identification in the present invention is a small amount of fine particles, even if the fine particles are set to a low temperature in advance, the temperature of the fine particles rises to a high temperature atmosphere in a very short time due to contact with the high temperature atmosphere, and water vapor is generated. It can hardly be condensed. Therefore, this method cannot be applied to the identification of slag fine particles of the present invention.

3)液体の水を利用する方法
第3の方法は、液体の水を積層されたスラグ上から撒くか、または、液体の水にスラグを浸漬させる方法である。この第3の方法は、COの供給方式の違いで、さらに2つに分類できる。
3) Method of using liquid water The third method is a method of spraying liquid water from the laminated slag or immersing the slag in liquid water. This third method can be further classified into two according to the difference in the CO 2 supply method.

3−1)バッチ式
1つ目の方式は、大気中におけるCOの飽和溶解量よりも過剰にCOを溶解させた炭酸水を製造し(実現方法の例としては、炭酸ガスを水中で大量にバブリングする方法がある。)、この炭酸水を大気中などでスラグに接触させる方式(バッチ式)である。このバッチ式の場合には、炭酸水の中の炭酸イオン量は、予め溶解させた炭酸ガス量によって規定され、スラグとの接触によって、単調に減少する。
3-1) Batch method The first method is to produce carbonated water in which CO 2 is dissolved in excess of the saturated dissolved amount of CO 2 in the atmosphere. There is a method of bubbling in large quantities.) This is a method (batch method) in which this carbonated water is brought into contact with slag in the atmosphere. In the case of this batch type, the amount of carbonate ions in carbonated water is defined by the amount of carbon dioxide dissolved in advance, and decreases monotonously by contact with slag.

3−2)連続式
2つ目の方式は、炭酸水とスラグを接触させている間も、水に炭酸を供給し続ける(実現方法の例としては、水と接触した状態のスラグ上に炭酸ガス流を連続供給する方法がある。)方式(連続式)である。この連続式の場合には、炭酸水中でスラグとの反応によって失われた炭酸イオンは、連続供給された炭酸ガスが水に溶解することで補填されるので、炭酸水中の炭酸イオンが極端に減少することはない。
3-2) Continuous method The second method is to continue to supply carbonic acid to the water while the carbonated water and the slag are in contact (as an example of the realization method, the carbonic acid is formed on the slag in contact with the water. There is a method of continuously supplying a gas flow.) Method (continuous type). In the case of this continuous type, carbonate ions lost due to reaction with slag in carbonated water are compensated by dissolving the continuously supplied carbon dioxide gas in water, so carbonate ions in carbonated water are extremely reduced. Never do.

<炭酸化反応のプロセスの詳細>
ここで、前記のように液体の水を利用してスラグの加速エージングを行う方法を本発明のスラグ微粒子の識別方法に適用可能か否かについて検討する前に、スラグ中の遊離石灰の炭酸化反応のプロセスの詳細について説明する。
<Details of carbonation reaction process>
Here, before examining whether the method for accelerating aging of slag using liquid water as described above is applicable to the method for identifying slag particulates of the present invention, carbonation of free lime in slag Details of the reaction process will be described.

スラグ中の遊離石灰は、スラグ中で他の酸化物と化学結合した酸化カルシウム(CaO)と比べて、水中ではるかに溶出(水酸化カルシウムが電離した形でイオン化)しやすいので、水中で炭酸と反応して容易に炭酸カルシウムを生成する。炭酸カルシウムの水への溶解度は、0.6質量%程度なので、以下の3つの条件により炭酸カルシウムの析出状態が異なる。   Free lime in slag is much easier to elute in water (ionized in the form of ionized calcium hydroxide) than calcium oxide (CaO) chemically bonded to other oxides in slag. Reacts easily to produce calcium carbonate. Since the solubility of calcium carbonate in water is about 0.6% by mass, the precipitation state of calcium carbonate varies depending on the following three conditions.

第1の条件は、水中の炭酸イオンをほぼ消費し尽くした状態で、炭酸カルシウム濃度が0.6質量%以下である場合であり、この場合には、生成した炭酸カルシウムの大半は水中に溶解している。   The first condition is a case where the carbonate ion in water is almost consumed and the calcium carbonate concentration is 0.6% by mass or less. In this case, most of the generated calcium carbonate is dissolved in water. is doing.

第2の条件は、水中の炭酸イオンをほぼ消費し尽くした状態で、炭酸カルシウム濃度が0.6質量%を超えた場合であり、この場合には、炭酸カルシウム濃度が0.6質量%に達すると、それ以降に生成した炭酸カルシウム塩が固体として析出する。析出する場所は、水の流れ場と炭酸カルシウムの濃度分布によって決まり、例えば、水の流れが強ければ遊離石灰が溶出した場所とは遠く離れた場所で炭酸カルシウム塩が析出する場合もある。   The second condition is when the calcium carbonate concentration exceeds 0.6% by mass in a state where carbonate ions in the water are almost completely consumed. In this case, the calcium carbonate concentration is reduced to 0.6% by mass. When it reaches, the calcium carbonate salt generated thereafter is precipitated as a solid. The place of precipitation is determined by the flow field of water and the concentration distribution of calcium carbonate. For example, if the flow of water is strong, the calcium carbonate salt may be deposited at a place far from the place where free lime is eluted.

第3の条件は、水中の炭酸イオンが、消費尽くされることなく(例えば、水中の炭酸量が十分多いか、または、消費された炭酸イオンを補給する形態の系の場合に相当する。)過剰に存在する場合であり、この場合には、遊離石灰が溶出して生成した炭酸カルシウムの大半は、炭酸水素カルシウムに化学変化する(CaCO+CO+HO⇔Ca(HCO の平衡反応式において、ルシャトリエの法則により、過剰な炭酸イオンを減少させる方向に平衡が移動する)。この場合、生成した炭酸水素カルシウムは、水への溶解性が高いので、個体の塩が析出することはない。 The third condition is that the carbonate ion in the water is excessively consumed (for example, in the case of a system in which the amount of carbonate in the water is sufficiently large or the consumed carbonate ion is replenished). In this case, most of the calcium carbonate produced by elution of free lime is chemically converted to calcium hydrogen carbonate (CaCO 3 + CO 2 + H 2 O⇔Ca (HCO 3 ) 2 equilibrium) In the reaction formula, due to Le Chatelier's law, the equilibrium moves in the direction of reducing excess carbonate ions). In this case, since the produced calcium bicarbonate has high solubility in water, the salt of the solid does not precipitate.

ところで、スラグの炭酸化は、上記の反応形態を考慮すれば、スラグの表面近傍に存在する遊離石灰が、その場で炭酸カルシウムに変化してそのままスラグ表面に残留する形態をとることはあまりない。また、静置した炭酸水とスラグを接触させれば、スラグ表面から溶出した遊離石灰(水酸化カルシウムの電離イオン)の濃密な層がスラグを覆い、この場所で周囲の炭酸イオンと反応して生成した炭酸カルシウム塩が遊離石灰の溶出部位の近傍に沈着して、結果として、遊離石灰を溶出させたスラグ表面を固体の炭酸カルシウム層が覆うことは原理的にはあり得る。しかし、このような現象が発生するのは、前述した第2の条件のような、かなり狭い範囲の水中のCO濃度及び炭酸カルシウム濃度に限定される。実際には、個々のスラグ中の遊離石灰の含有量はばらつきをもち、かつ、事前のその量を把握することも困難なので、大半のスラグ粒子に対して第2の条件を同時に実現することはほぼ不可能である。 By the way, in the carbonation of slag, if the above reaction form is taken into consideration, the free lime existing in the vicinity of the surface of the slag does not take a form that changes to calcium carbonate on the spot and remains on the surface of the slag as it is. . In addition, if the carbonated water and slag are left in contact, a dense layer of free lime (ionized ions of calcium hydroxide) eluted from the slag surface covers the slag and reacts with surrounding carbonate ions at this location. In principle, it is possible that the generated calcium carbonate salt is deposited near the elution site of free lime, and as a result, the solid calcium carbonate layer covers the surface of the slag from which the free lime is eluted. However, the occurrence of such a phenomenon is limited to the CO 2 concentration and the calcium carbonate concentration in a fairly narrow range of water as in the second condition described above. In practice, the content of free lime in individual slags varies and it is difficult to know the amount in advance, so the second condition can be realized for most slag particles at the same time. Almost impossible.

従って、一般に行われるスラグの加速エージングにおいて、スラグを炭酸化する際には、大量のスラグ(スラグの種類とエージング程度を揃えた比較的一様性の高いもの)と大量の炭酸水とを接触させることを前提とし、以下のいずれかの機構で、スラグ表面に炭酸カルシウムを付着させている。   Therefore, when slag is carbonized during slag acceleration aging, which is generally performed, a large amount of slag (relatively high uniformity with different types of slag and aging) is contacted with a large amount of carbonated water. Calcium carbonate is adhered to the slag surface by any of the following mechanisms.

第1の機構は、バッチ式の場合に限定的な機構である。この第1の機構では、初期に水に供給するCOの量を、スラグ中の遊離石灰が消費し得る総量よりも少なく設定し、かつ、供給されたCOによって生成する炭酸イオンの総量から算出される炭酸カルシウム生成の総量が溶解度以上となるように、供給水量を設定する。その結果、個々のスラグから溶出する遊離石灰量にはばらつきが存在しても、炭酸水全体では、炭酸水とスラグの接触によって炭酸水中で生成した炭酸カルシウムは、炭酸カルシウムの水への溶解度よりも高くなるので、生成した炭酸カルシウムは、固体塩として周囲のスラグ表面に沈着する。 The first mechanism is a mechanism limited to the batch type. In this first mechanism, the amount of CO 2 initially supplied to the water is set lower than the total amount that can be consumed by free lime in the slag, and the total amount of carbonate ions generated by the supplied CO 2 is determined. The amount of water supply is set so that the total amount of calcium carbonate production calculated is equal to or greater than the solubility. As a result, even though there is a variation in the amount of free lime eluted from individual slags, calcium carbonate produced in carbonated water through contact between carbonated water and slag in the carbonated water as a whole is more soluble than the solubility of calcium carbonate in water. Therefore, the generated calcium carbonate is deposited on the surrounding slag surface as a solid salt.

しかし、この第1の機構の場合、遊離石灰の溶出場所と炭酸カルシウムの沈着場所は、一般には一致しない。   However, in the case of this first mechanism, the location where free lime is eluted and the location where calcium carbonate is deposited generally do not match.

第2の機構は、バッチ式と連続式ともに可能な機構である。この第2の機構では、水中にCOを過剰に供給する。その結果、炭酸カルシウムの生成反応の速度が向上する。この状態で炭酸水とスラグを接触させると、溶出した遊離石灰の大半は炭酸水素カルシウムとして水溶する。この状態で炭酸カルシウムの溶解した水を系外になるべく流出させずにスラグ近傍に保持した上で水を蒸発させる。水の蒸発に伴って、水中の炭酸水素カルシウム濃度が上昇し、やがて炭酸カルシウムとCOに分解する(Ca(HCO⇔CaCO+CO+HO の平衡反応式において、ルシャトリエの法則により、過剰な炭酸水素カルシウムを減少させる方向に平衡が移動する)ので、生成した炭酸カルシウムは近傍のスラグ表面に沈着する。 The second mechanism is a mechanism capable of both batch type and continuous type. In this second mechanism, CO 2 is excessively supplied into the water. As a result, the rate of calcium carbonate production reaction is improved. When carbonated water and slag are brought into contact with each other in this state, most of the eluted free lime is dissolved in water as calcium bicarbonate. In this state, the water in which the calcium carbonate is dissolved is kept in the vicinity of the slag without flowing out as much as possible out of the system, and then the water is evaporated. As the water evaporates, the concentration of calcium hydrogen carbonate in the water increases and eventually decomposes into calcium carbonate and CO 2 (Ca (HCO 3 ) 2 ⇔CaCO 3 + CO 2 + H 2 O 2 ) Therefore, the equilibrium shifts in the direction of decreasing the excess calcium bicarbonate), so that the generated calcium carbonate is deposited on the surface of the nearby slag.

しかし、この第2の機構の場合、水中での炭酸イオン濃度が高く、かつ、溶出する遊離石灰に由来する水酸イオン総量が相対的に少ないので、水は酸性化する。このため、エージングが進み、ある程度表面に炭酸カルシウム層を生成したスラグに対して酸を接触させると、炭酸カルシウム層が酸に溶解するため、かえってエージングを後退させる場合がある。従って、第2の機構は、エージングのほとんど生じていないスラグを対象にするか、あるいは、スラグ中の遊離石灰のうち、反応性の特に高い遊離石灰のみを炭酸化の対象として、既存の炭酸カルシウム層が大量に溶出しない程度の短時間(例えば、数分)に限定して炭酸水とスラグを接触させて実施される場合が多い。この第2の機構の場合も、遊離石灰の溶出場所と炭酸カルシウムの沈着場所は、一般には一致しない。   However, in the case of this second mechanism, water is acidified because the carbonate ion concentration in water is high and the total amount of hydroxide ions derived from the free lime to be eluted is relatively small. For this reason, when aging progresses and an acid is brought into contact with the slag having a calcium carbonate layer formed on the surface to some extent, the calcium carbonate layer dissolves in the acid, so that aging may be reversed. Therefore, the second mechanism targets slag with little aging, or, among the free lime in the slag, only the highly reactive free lime is the target of carbonation, and the existing calcium carbonate. It is often carried out by bringing carbonated water and slag into contact with each other only for a short time (for example, several minutes) so that a large amount of the layer does not elute. Also in the case of this second mechanism, the location where free lime is eluted and the location where calcium carbonate is deposited generally do not match.

<本発明のスラグ微粒子の識別方法に加速エージングを適用した場合の問題>
本発明のスラグ微粒子の識別方法は、前述したように、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、かつ、表面に遊離石灰を含有する全てのスラグ微粒子に対して、スラグ表面に淡色(高明度)の物質を生成させることを目的としている。そのため、本発明では、スラグ表面で溶出した遊離石灰を、溶出した部位でそのまま炭酸カルシウムに変化させ、さらに、その部位で炭酸カルシウムを沈着させる必要がある。すなわち、本発明では、遊離石灰の溶出部位と炭酸カルシウムの沈着部位とを一致させる必要がある。
<Problem when Accelerated Aging is Applied to the Slag Fine Particle Identification Method of the Present Invention>
As described above, the method for identifying slag fine particles of the present invention is selective to only slag fine particles containing free lime on the surface, and for all slag fine particles containing free lime on the surface. The object is to generate a light-colored (high brightness) substance on the surface. Therefore, in this invention, it is necessary to change the free lime eluted on the slag surface into calcium carbonate as it is at the eluted site, and to deposit calcium carbonate at that site. That is, in the present invention, it is necessary to match the elution site of free lime with the deposition site of calcium carbonate.

一方、公知の加速エージングでは、前述したいずれの機構の場合も、遊離石灰の溶出場所と炭酸カルシウムの沈着場所は、一般には一致しない。これは、公知の加速エージングの目的が、主に、製品スラグからの遊離石灰の平均的な溶出抑制(製品化する前に溶出または炭酸化させてしまうこと)であるため、スラグがバルクとしてエージングできていればよく、遊離石灰の溶出部位と炭酸カルシウムの沈着部位とを一致させる必要はそもそもないためである。また、公知の加速エージングの対象は、同時期に同様の方法で生成された均質性や再現性の高いスラグであるため、一定の作業条件によって炭酸化処理を最適化できやすいため、遊離石灰の溶出部位と炭酸カルシウムの沈着部位とが一致していなくも問題にならない。   On the other hand, in the known accelerated aging, the free lime elution site and the calcium carbonate deposition site generally do not match in any of the mechanisms described above. This is because the purpose of the known accelerated aging is mainly to suppress the average elution of free lime from the product slag (ie, elution or carbonation prior to commercialization), so the slag is aged as a bulk. This is because it is not necessary to match the elution site of free lime and the deposition site of calcium carbonate in the first place. In addition, since the target of known accelerated aging is slag with high homogeneity and reproducibility generated by the same method in the same period, it is easy to optimize the carbonation treatment under certain working conditions, so that free lime It does not matter if the elution site and the calcium carbonate deposition site do not match.

これに対して、本発明のスラグ微粒子の識別方法の対象は、微量の微粒子混合物であり、しかも、この微粒子混合物には、多数の粒子種が含まれており、同一種のスラグでもエージングの状態にばらつきがあるものが含まれている。従って、本発明のスラグ微粒子の識別方法に、公知の加速エージングを単純に適用することはできない。具体的には、公知の加速エージングを単純に本発明に適用した場合、以下のような問題点が生ずる。   On the other hand, the object of the method for identifying slag fine particles of the present invention is a minute amount of fine particle mixture, and the fine particle mixture contains a large number of particle types, and even the same type of slag is in an aging state. There are some variations. Therefore, known acceleration aging cannot be simply applied to the method for identifying slag fine particles of the present invention. Specifically, when known acceleration aging is simply applied to the present invention, the following problems arise.

1)バッチ式で過少なCO供給量とする方法(第1の機構)を適用した場合の問題点
本発明の対象は、スラグのエージング状態がばらついたものが含まれている微粒子混合物である。これが、公知の加速エージング方法と前提が大きく異なる点である。第1の機構を適用した場合、例えば、本発明の対象の微粒子混合物には、エージングが十分に進行したスラグ粒子も含まれており、このようなスラグ粒子に対しては、いかなる量のCOを供給したとしても、CO供給量が過剰となり、スラグ表面の炭酸カルシウム層が酸性または中性の水に溶出して、エージングを後退させてしまう。また、本発明の対象の微粒子混合物は、均質性や再現性が低いため、得られた微粒子混合物のサンプル中の遊離石灰量を予め推定することが困難である。従って、本発明の対象の微粒子混合物を用いた場合には、過少なCO供給量を設定することがそもそも困難である。
1) Problems in the case of applying a method (first mechanism) in which the amount of CO 2 supplied is too small in a batch type. The object of the present invention is a fine particle mixture containing a dispersion of the slag aging state. . This is a point that is largely different from the known accelerated aging method. When the first mechanism is applied, for example, the fine particle mixture of the present invention includes slag particles that have sufficiently advanced aging. For such slag particles, any amount of CO 2 is used. Even if is supplied, the CO 2 supply amount becomes excessive, and the calcium carbonate layer on the surface of the slag elutes in acidic or neutral water, thereby retreating aging. Moreover, since the target fine particle mixture has low homogeneity and reproducibility, it is difficult to estimate in advance the amount of free lime in the sample of the obtained fine particle mixture. Therefore, when the fine particle mixture of the present invention is used, it is difficult in the first place to set an excessive CO 2 supply amount.

また、遊離石灰の溶出部位と炭酸カルシウムの沈着部位とが異なるので、スラグから溶出した遊離石灰が別の部位に流れ、流れ着いた部位において炭酸カルシウムが生成した場合など、スラグ以外の種類の粒子の表面に炭酸カルシウムが沈着する可能性が高い。この場合、炭酸カルシウムの沈着した別種の粒子(スラグ以外の粒子)をスラグであると誤認する可能性が高い。   In addition, since the free lime elution site and the calcium carbonate deposition site are different, the free lime eluted from the slag flows to another site, and calcium carbonate is generated at the site where it settled. There is a high possibility that calcium carbonate is deposited on the surface. In this case, there is a high possibility of misidentifying other types of particles (particles other than slag) on which calcium carbonate is deposited as slag.

2)過剰なCOを含有した炭酸水とスラグを接触させる方法(第2の機構)を適用した場合の問題点
第2の機構を適用した場合には、対象の微粒子混合物中におけるスラグのエージング状態が粒子ごとにばらつくので、エージングの進行度の少ない粒子のみを対象として炭酸化処理することはほとんど不可能である。また、エージングの進行度の少ない粒子の表面に炭酸カルシウム層が形成され、当該粒子が十分に明色化するためには、エージングの進行度の少ない粗大なスラグ塊を明色化するのと同程度の炭酸水との接触時間が必要となる。従って、極端に短時間の処理では、明色化の効果が十分に得られないため、本発明のスラグ微粒子の識別方法に適用することは困難である。
2) Problems when the method of contacting carbonated water containing excess CO 2 with slag (second mechanism) is applied. When the second mechanism is applied, slag aging in the target fine particle mixture is applied. Since the state varies from particle to particle, it is almost impossible to perform carbonation treatment only on particles having a low degree of aging. In addition, in order for a calcium carbonate layer to be formed on the surface of particles having a low degree of aging and for the particles to be sufficiently light-colored, it is the same as lightening a coarse slag mass having a low degree of aging. A contact time with a certain amount of carbonated water is required. Therefore, since the effect of lightening cannot be sufficiently obtained by processing for an extremely short time, it is difficult to apply to the method for identifying slag fine particles of the present invention.

また、公知の加速エージング方法を適用した場合には、微粒子を炭酸水に浸漬させたり、微粒子の上方から微粒子と比較して巨大な水滴を滴下する等の方法を採用しているため、微粒子の体積と比較して大量の炭酸水でしかスラグと接触させることができない。従って、微粒子から溶出した遊離石灰から生成された炭酸カルシウムが、当該微粒子上に沈着するとは限らず、例えば、炭酸化反応を行う容器の壁などに、炭酸カルシウムの大半が沈着し得る。このように、遊離石灰の溶出部位と炭酸カルシウムの沈着部位とが異なるので、スラグから溶出した遊離石灰が別の部位に流れ、流れ着いた部位において炭酸カルシウムが生成した場合など、スラグ以外の種類の粒子の表面に炭酸カルシウムが沈着する可能性が高い。この場合、炭酸カルシウムの沈着した別種の粒子(スラグ以外の粒子)をスラグであると誤認する可能性が高い。   In addition, when a known accelerated aging method is applied, a method such as immersing the fine particles in carbonated water or dropping a large water droplet compared to the fine particles from above the fine particles is adopted. The slag can be contacted only with a large amount of carbonated water compared to the volume. Therefore, the calcium carbonate produced from the free lime eluted from the fine particles is not necessarily deposited on the fine particles, and for example, most of the calcium carbonate can be deposited on the wall of a container that performs the carbonation reaction. In this way, the free lime elution site and the calcium carbonate deposition site are different, so the free lime eluted from the slag flows to another site, and calcium carbonate is generated at the site where it settled. There is a high probability that calcium carbonate will be deposited on the surface of the particles. In this case, there is a high possibility of misidentifying other types of particles (particles other than slag) on which calcium carbonate is deposited as slag.

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、本発明者は、サンプルの微粒子混合物中の各微粒子を微小体積の炭酸水と接触させ、かつ、微小体積の炭酸水中の水分を、当該炭酸水が接触していた微粒子上でそのまま乾燥除去する炭酸化処理を施すことによって、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(高明度)の物質(炭酸カルシウム)を生成または沈着させることが可能であることを見出した。そして、この炭酸化処理を行った後に、微粒子を撮影した画像に対して粒子画像処理計測を行うことにより、前記処理を行った後に淡色化した粒子、または、所定以上の明度を有する淡色の微粒子を、表面に遊離石灰を含有する微粒子と識別することができる。以下、本発明における炭酸化処理のより詳細な内容について説明する。
(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, the present inventor brought each fine particle in the sample fine particle mixture into contact with a minute volume of carbonated water, and the moisture in the minute volume of carbonated water was dried as it was on the fine particles with which the carbonated water was in contact. It has been found that a light-colored (high brightness) substance (calcium carbonate) can be selectively generated or deposited only on the surface of slag fine particles containing free lime on the surface by performing carbonation treatment to be removed. It was. Then, after performing the carbonation treatment, particle image processing measurement is performed on an image obtained by photographing the fine particles, so that the light-colored particles after the treatment is performed, or the light-colored fine particles having lightness of a predetermined level or more Can be distinguished from fine particles containing free lime on the surface. Hereinafter, more detailed contents of the carbonation treatment in the present invention will be described.

<本発明における炭酸化処理の内容>
本発明の炭酸化処理では、過剰なCOを含有した炭酸水を微粒子と同程度の微小な水滴として個々の微粒子と接触させた後、個々の微粒子を静置して乾燥させる。微粒子と炭酸水との接触方法は、炭酸水の微粒の液滴をサンプルの微粒子に対して所定時間(1時間以上)静置した状態で接触させればよい。
<Contents of carbonation treatment in the present invention>
In the carbonation treatment of the present invention, carbonated water containing excess CO 2 is brought into contact with individual fine particles as fine water droplets of the same size as the fine particles, and then the individual fine particles are allowed to stand and dried. The contact method between the fine particles and the carbonated water may be such that the fine droplets of carbonated water are left in contact with the fine particles of the sample for a predetermined time (one hour or more).

このような炭酸化処理を施すことにより、表面に遊離石灰を含有するスラグ微粒子においては、スラグ粒子から溶出した遊離石灰から生成された炭酸水素カルシウムは、溶出したスラグ粒子上に付着した水滴内に溶解しているので、この水滴を蒸発させる過程で、炭酸カルシウムが、遊離石灰の溶出したスラグ粒子の表面に沈着することとなる。   By performing such carbonation treatment, in the slag fine particles containing free lime on the surface, calcium hydrogen carbonate generated from the free lime eluted from the slag particles is contained in the water droplets adhering to the eluted slag particles. Since it is dissolved, in the process of evaporating the water droplets, calcium carbonate is deposited on the surface of the slag particles from which free lime is eluted.

一方、遊離石灰を含まないスラグ粒子においては、1時間程度の短時間の接触であれば、スラグ粒子の表層に存在しうる炭酸カルシウム層の溶出は、軽微である。より長い時間接触させれば、炭酸カルシウム層は溶出し得るが、溶出した炭酸カルシウムは微量であるので、当該炭酸カルシウムが溶出したスラグ粒子上に付着した水滴内に溶解しているため、この水滴を蒸発させる過程で、炭酸カルシウムが、水滴が付着しているスラグ粒子の表面に沈着するので、初期の状態と外観の差は小さい。   On the other hand, in the slag particles that do not contain free lime, the elution of the calcium carbonate layer that may be present on the surface layer of the slag particles is slight if the contact is made in a short time of about 1 hour. Although the calcium carbonate layer can be eluted if contacted for a longer period of time, since the eluted calcium carbonate is a small amount, the calcium carbonate is dissolved in the water droplets adhering to the eluted slag particles. In the process of evaporating, calcium carbonate is deposited on the surface of the slag particles to which water droplets adhere, so the difference between the initial state and the appearance is small.

また、炭酸カルシウム層の少ないスラグ粒子においては、非常に長時間接触させればスラグ中の酸化物と化学結合している酸化カルシウムが溶出し、遊離石灰と同様の反応を呈し得るが、炭酸に由来する弱酸下においては溶出速度が遊離石灰に比べて極端に遅いので、外観の変化は小さく、問題にならない。   In addition, in slag particles with a small calcium carbonate layer, calcium oxide chemically bound to oxides in the slag elutes when contacted for a very long time, and may exhibit the same reaction as free lime. Under the weak acid derived from it, the elution rate is extremely slow compared to free lime, so the change in appearance is small and does not matter.

さらに、前述したスラグ粒子以外の粒子においては、炭酸と反応し得る粒子(例えば、酸化鉄)は存在するが、炭酸に由来する弱酸下においては反応速度が遊離石灰に比べて極端に遅いので、外観の変化は小さく、問題にならない。   Furthermore, in particles other than the slag particles described above, there are particles that can react with carbonic acid (for example, iron oxide), but the reaction rate is extremely slow compared to free lime under weak acid derived from carbonic acid. The change in appearance is small and does not matter.

従って、本発明に係るスラグ微粒子の識別方法における炭酸化処理方法を用いれば、表面に遊離石灰を含有するスラグ粒子のみの表面を選択的に淡色(明色)化することができる。   Therefore, if the carbonation treatment method in the method for identifying slag fine particles according to the present invention is used, the surface of only the slag particles containing free lime on the surface can be selectively lightened (bright).

ただし、前述した炭酸化処理方法におけるように、スラグ微粒子等と同程度の大きさの微小な水滴は、短時間で蒸発してしまうため、このような微小な水滴を長時間維持することが従来は困難であった。   However, as in the carbonation treatment method described above, minute water droplets of the same size as slag fine particles and the like evaporate in a short time, so it has been conventional to maintain such minute water droplets for a long time. Was difficult.

これに対して、本発明者は、高濃度の炭酸ガスを含む飽和水蒸気圧のガスを一定温度に保持する容器中にサンプルを静置すれば、サンプルの微粒子に付着させた微粒子と同程度の大きさの微小な水滴を長時間保持できることを見出した。   On the other hand, the present inventor, if the sample is allowed to stand in a container that holds a saturated water vapor pressure gas containing a high concentration of carbon dioxide gas at a constant temperature, is equivalent to the fine particles attached to the fine particles of the sample. It has been found that minute water droplets of a size can be retained for a long time.

また、サンプルの微粒子と同程度の大きさの微小な水滴を微粒子に効率的に接触させることが、従来は困難であった。例えば、開放大気中で微粒化した水滴の噴霧を行う場合には、水滴の落下速度が小さいので、単にサンプルの上方で水平に噴霧してもほとんど水滴はサンプル粒子に付着できない。一方、噴霧器を直接サンプル粒子に向けて噴霧を行うと、サンプル粒子が吹き飛ばされてしまうおそれがあるので、この場合も微小な水滴をサンプル粒子に付着させるのは困難である。   In addition, it has been difficult in the past to efficiently contact fine water droplets having the same size as the sample fine particles. For example, when atomized water droplets are sprayed in an open atmosphere, the drop speed of the water droplets is small, so that even when sprayed horizontally just above the sample, almost no water droplets adhere to the sample particles. On the other hand, if the sprayer is sprayed directly on the sample particles, the sample particles may be blown off, and in this case as well, it is difficult to attach minute water droplets to the sample particles.

これに対して、本発明者は、COインキュベータ内に静置された微粒子に微小な水滴を噴霧することで、高い確率で水滴を微粒子の表面に付着させられることを見出した。 On the other hand, the present inventor has found that water droplets can be attached to the surface of the fine particles with a high probability by spraying fine water droplets on the fine particles placed in the CO 2 incubator.

微小な水滴の具体的な噴霧の方法としては、例えば、微粒化ノズルのようにやや粒径の大きい(φ数十μm程度)水滴は、炭酸化処理前に事前にCOインキュベータ内に静置された微粒子に噴霧するとよい。水滴の粒径が比較的大きいため、長時間水滴を維持しやすいためである。 As a specific method for spraying fine water droplets, for example, water droplets having a slightly large particle size (about several tens of μm) like a atomizing nozzle are left in a CO 2 incubator in advance before carbonation treatment. It is good to spray on the fine particles. This is because the water droplets have a relatively large particle size, so that the water droplets can be easily maintained for a long time.

一方、超音波式噴霧機のように、より微細な水滴(φ10μm以下)は、炭酸化処理中に噴霧するとよい。噴霧された水滴のうち蒸発によって失われる水滴の比率が、微粒化ノズルを用いた場合より高くなるので、炭酸化処理中も適宜、水滴を補給する必要があるためである。   On the other hand, finer water droplets (φ10 μm or less) may be sprayed during the carbonation treatment as in an ultrasonic sprayer. This is because the ratio of the water droplets lost by evaporation of the sprayed water droplets is higher than that when the atomizing nozzle is used, so that it is necessary to replenish the water droplets appropriately during the carbonation treatment.

上記いずれの噴霧方法を用いた場合であっても、COインキュベータ内での微弱な気流に載って水滴が飛散する間に微粒子に到達し、微粒子の表面に付着できる。微粒子以外に付着した微粒の水滴も、微量であるため特に問題はない。 Even when any of the above spraying methods is used, the fine particles reach the fine particles while the water droplets are scattered on the weak air flow in the CO 2 incubator, and can adhere to the surface of the fine particles. There are no particular problems because fine water droplets adhering to the particles other than the fine particles are also very small.

なお、公知の加速エージング方法の中にも、高温スラグの冷却手段としてスプレー水を落下中のスラグに対して噴射するものはあるが、この場合は、冷却直後にスプレー水はスラグとともに積層し、スラグと水の接触する大半の時間で、スラグ塊内やスラグ塊間に水が拘束されるか、スラグが水に浸漬した状態である。従って、この方法は、本発明の炭酸化処理における微粒の水滴の噴霧とは大きく異なる。   In addition, among the known accelerated aging methods, there is one that sprays spray water onto falling slag as a cooling means for high-temperature slag, but in this case, spray water is laminated with slag immediately after cooling, In most of the time when the slag comes into contact with water, the water is restrained in the slag mass or between the slag masses, or the slag is immersed in the water. Therefore, this method is greatly different from the spraying of fine water droplets in the carbonation treatment of the present invention.

以上のように、サンプルの微粒子と同程度の粒径を有する微細な水滴を、サンプル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炭酸カルシウム層を生成及び沈着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 fine water droplets having the same particle size as the sample fine particles are brought into contact with the sample fine particles, only the slag fine particles containing free lime on the surface are compared with the light-colored carbonic acid on the surface of the fine particles. A calcium layer can be generated and deposited. 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炭酸化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, carbonation treatment, 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:炭酸化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 carbonation)
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.

(炭酸化処理)
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に微粒の水滴を1時間以上接触させることで、スラグの表面に溶出した遊離石灰の炭酸化処理を行う(S109)。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ことに用いることもできる。すなわち、炭酸化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判断することができる。
(Carbonation treatment)
Next, carbonation of free lime eluted on the surface of the slag is performed by bringing fine water droplets into contact with each fine particle imaged in step S105 and subjected to image processing in step S107 for 1 hour or longer (S109). ). This method can also be used to evaluate the progress of aging using a fine particle specimen made of only steelmaking slag. That is, it can be determined that the higher the proportion of particles that lighten after carbonation, the lower the aging progress.

具体的な処理方法としては、高濃度のCO及び飽和水蒸気量の水蒸気を含有する常温のガス雰囲気が保持されたCOインキュベータ内に載置されたサンプルの微粒子に対して、当該微粒子の同程度の粒経を有する微細な水滴を1時間以上接触させる。このときのCOインキュベータとしては、市販のものを使用でき、インキュベータ内の温度及びCO濃度を目標値に自動制御する。インキュベータ内には水槽を装入するとともに、棚を設けて、サンプルを載置する基板を棚上に配置する。 As a specific treatment method, for the fine particles of a sample placed in a CO 2 incubator containing a high-concentration CO 2 and a water vapor with a saturated water vapor amount at a room temperature, the same fine particles are used. A fine water droplet having a particle size of about a degree is contacted for 1 hour or more. A commercially available CO 2 incubator at this time can be used, and the temperature and CO 2 concentration in the incubator are automatically controlled to target values. A water tank is charged in the incubator and a shelf is provided, and a substrate on which the sample is placed is placed on the shelf.

<炭酸化処理装置>
ここで、図4を参照しながら、本実施形態における炭酸化処理に用いるCOインキュベータについて説明する。図4は、本実施形態における炭酸化処理に用いるCOインキュベータの構成の一例を示す説明図である。
<Carbonation treatment device>
Here, the CO 2 incubator used for the carbonation treatment in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the CO 2 incubator used for the carbonation treatment in the present embodiment.

図4に示すように、本実施形態に係るCOインキュベータ10(以下、「インキュベータ10」と称する。)は、容器11と、ヒータ12と、COガスボンベ13(以下、「ボンベ13」と称する。)と、COガスレギュレータ(図示せず。以下、「レギュレータ」と称する。)と、COガス開閉弁14(以下、「開閉弁14」と称する。)と、温度計15と、CO濃度計16(以下、「濃度計16」と称する。)と、制御装置17とを主に有する。 As shown in FIG. 4, a CO 2 incubator 10 (hereinafter referred to as “incubator 10”) according to this embodiment includes a container 11, a heater 12, and a CO 2 gas cylinder 13 (hereinafter referred to as “cylinder 13”). ), A CO 2 gas regulator (not shown; hereinafter referred to as “regulator”), a CO 2 gas on-off valve 14 (hereinafter referred to as “on-off valve 14”), a thermometer 15, and a CO 2 It mainly includes a two densitometer 16 (hereinafter referred to as “densitometer 16”) and a control device 17.

インキュベータ10は、庫内の温度とCO濃度を制御し、高いCO濃度を必要とする培養細胞等を培養するための恒温槽である。また、多くのCOインキュベータでは、準密閉容器内に水槽を配置する構造となっており、容器内のガスによって容器内のガスと等温に維持された水槽の水の蒸発により、準密閉容器内を高い湿度に維持することができる。このようなCOインキュベータとしては、多数の種類のものが市販されている(例えば、ヤマト科学製IT400型等)。本実施形態に係るインキュベータ10内においても、水Wが充填された水槽21と、基板1を載置するための棚22が設けられている。これら水槽21及び棚22は、後述するように、ヒータ12で囲まれた領域内に配置され、かつ、棚22は水槽21の上方に位置するように設けられる。 The incubator 10 is a thermostatic chamber for culturing cultured cells and the like that require high CO 2 concentration by controlling the temperature and CO 2 concentration in the storage. In addition, many CO 2 incubators have a structure in which a water tank is disposed in a semi-sealed container, and the water in the water tank maintained isothermally with the gas in the container by the gas in the container, Can be maintained at high humidity. Many types of such CO 2 incubators are commercially available (for example, Yamato Scientific IT400). Also in the incubator 10 according to the present embodiment, a water tank 21 filled with water W and a shelf 22 on which the substrate 1 is placed are provided. As will be described later, the water tank 21 and the shelf 22 are disposed in a region surrounded by the heater 12, and the shelf 22 is provided above the water tank 21.

容器11は、外気と容器11の内部とが極狭の流路11aで接続している準密閉容器である。この準密閉容器においては、容器11内部でのガスの温度の変化や、COガスの供給や水の蒸発による容器11の内圧の変化を狭い流路11aを通じた外気とのガス流通によって緩和することができるので、容器11を耐圧構造とする必要がない。一方、準密閉容器においては、狭い流路11aを通じたガスの流通は、容器11の内外圧差によるもの以外は微小であるので、容器11内外間で大きく異なるガス成分差やガス温度差を維持することができる。 The container 11 is a semi-sealed container in which the outside air and the inside of the container 11 are connected by a very narrow channel 11a. In this semi-closed container, changes in the temperature of the gas inside the container 11 and changes in the internal pressure of the container 11 due to the supply of CO 2 gas and the evaporation of water are alleviated by gas flow with the outside air through the narrow flow path 11a. Therefore, the container 11 does not need to have a pressure resistant structure. On the other hand, in the semi-sealed container, the gas flow through the narrow flow path 11a is minute except for the difference between the internal and external pressures of the container 11, so that the gas component difference and gas temperature difference greatly different between the inside and outside of the container 11 are maintained. be able to.

ヒータ12は、前述したように、水Wが充填された水槽21と、基板1が載置された棚22の周囲を取り囲むように配置され、容器11内の雰囲気温度を上昇させる。また、ボンベ13は、高圧に維持されたCOガスが充填されている。レギュレータは、ボンベ13と接続され、高圧のボンベ13から一定圧に調節された低圧のCOガスを得る機器である。また、開閉弁14は、その開閉動作に応じて、レギュレータにより調節された圧力のCOガスの容器11内(特に、本実施形態では、ヒータ12で囲まれた領域内)への供給及び停止を行う。 As described above, the heater 12 is disposed so as to surround the periphery of the water tank 21 filled with water W and the shelf 22 on which the substrate 1 is placed, and raises the ambient temperature in the container 11. The cylinder 13 is filled with CO 2 gas maintained at a high pressure. The regulator is an apparatus that is connected to the cylinder 13 and obtains low-pressure CO 2 gas that is adjusted to a constant pressure from the high-pressure cylinder 13. The on-off valve 14 supplies and stops the CO 2 gas at a pressure adjusted by the regulator in the container 11 (particularly, in the region surrounded by the heater 12 in this embodiment) according to the opening / closing operation. I do.

温度計15は、制御装置17(又は制御装置17の構成要素である温度制御器)に接続されており、ヒータ12により囲まれた領域内の温度を測定し、測定結果を制御装置17に伝送する。濃度計16も、制御装置17(又は制御装置17の構成要素であるCO濃度制御器)に接続されており、ヒータ12により囲まれた領域内のCO濃度を測定し、測定結果を制御装置17に伝送する。 The thermometer 15 is connected to the control device 17 (or a temperature controller that is a component of the control device 17), measures the temperature in the region surrounded by the heater 12, and transmits the measurement result to the control device 17. To do. The densitometer 16 is also connected to the control device 17 (or a CO 2 concentration controller that is a component of the control device 17), measures the CO 2 concentration in the region surrounded by the heater 12, and controls the measurement result. Transmit to device 17.

制御装置17は、ヒータ12、開閉弁14、温度計15及び濃度計16に接続され、温度計15から伝送された温度の測定結果及び濃度計16から伝送されたCO濃度の測定結果に基づいて、容器11内(特に、本実施形態では、ヒータ12で囲まれた領域内)の温度及びCO濃度が一定を維持するように、ヒータ12及び開閉弁14を制御する。また、制御装置17は、温度制御機能及びCO濃度制御機能を兼ね備える物理的に単体の装置であっても、物理的に別体の、温度制御機能を有する温度制御器と、CO濃度制御機能を有するCO濃度制御器とからなっていてもよい。後者の場合、温度制御器は、ヒータ12及び温度計15に接続され、CO濃度制御器は、開閉弁14及び濃度計16に接続される。 The control device 17 is connected to the heater 12, the on-off valve 14, the thermometer 15 and the concentration meter 16, and is based on the temperature measurement result transmitted from the thermometer 15 and the CO 2 concentration measurement result transmitted from the concentration meter 16. Thus, the heater 12 and the on-off valve 14 are controlled so that the temperature and CO 2 concentration in the container 11 (particularly, in the region surrounded by the heater 12 in this embodiment) are maintained constant. Further, the control device 17 may be a physically separate device having both a temperature control function and a CO 2 concentration control function, and a physically separate temperature controller having a temperature control function and a CO 2 concentration control. It may consist of a CO 2 concentration controller having a function. In the latter case, the temperature controller is connected to the heater 12 and the thermometer 15, and the CO 2 concentration controller is connected to the on-off valve 14 and the concentration meter 16.

<目標温度>
容器11内の目標温度としては、容器11の周囲の温度(常温)+5℃〜10℃(具体的には、目標温度Tを0℃(水の凝固点)<T≦50℃(インキュベータの設定温度の上限)とすること)が好ましい。容器11のように準密閉容器の場合、外気との温度差が大きいと、外気流入時に湿度が下がりやすく、高い湿度を維持できないおそれがある。一方、容器11内の目標温度が容器11の周囲の温度よりも低いと、クーラがなければ温度制御できないので、装置の構造や制御のロジックが複雑になるとともに、サンプルを装入する前に目標温度よりも低い温度に設定しておかないと、サンプル表面の水滴が装入直後に蒸発してしまうおそれがあるので、好適ではない。
<Target temperature>
The target temperature in the container 11 is the ambient temperature of the container 11 (room temperature) + 5 ° C. to 10 ° C. (specifically, the target temperature T is 0 ° C. (water freezing point) <T ≦ 50 ° C. (set temperature of the incubator) The upper limit) is preferred. In the case of a semi-sealed container such as the container 11, if the temperature difference from the outside air is large, the humidity tends to decrease when the outside air flows in, and there is a possibility that high humidity cannot be maintained. On the other hand, if the target temperature in the container 11 is lower than the temperature around the container 11, the temperature cannot be controlled without a cooler. Therefore, the structure of the apparatus and the logic of control become complicated, and the target before the sample is loaded. If the temperature is not set lower than the temperature, water droplets on the sample surface may evaporate immediately after charging, which is not preferable.

<目標CO濃度>
本実施形態における炭酸化処理では、加速エージングを行うので、少なくとも、大気中CO濃度(0.03mol%)の30倍程度の濃度(1mol%)以上が必要である。この場合、全くエージングされていないスラグ表面に安定した炭酸カルシウム層を生成させるまでの炭酸化処理に1日程度を要する。これよりも少ない濃度の場合、炭酸化処理に1日を越える時間が必要であり、この間の炭酸水と微粒子との接触によって、特に、水溶性の高い粒子(例えば、高炉水砕スラグ、エージング済みの製鋼スラグ)と水との接触による悪影響(スラグ中の水溶性成分の水への溶出など)が懸念されるので好ましくない。また、CO濃度が過度に高い場合、炭酸水のpHが下がり過ぎ、酸化鉄等の溶出の影響を無視できなくなるので、20mol%以下、より好ましくは10mol%以下の濃度とすることが好ましい。
<Target CO 2 concentration>
In the carbonation treatment in the present embodiment, accelerated aging is performed, so at least a concentration (1 mol%) of about 30 times the atmospheric CO 2 concentration (0.03 mol%) is required. In this case, about one day is required for the carbonation treatment until a stable calcium carbonate layer is formed on the surface of the slag which is not aged at all. If the concentration is lower than this, the carbonation treatment requires more than one day, and the contact between the carbonated water and the fine particles during this period causes particularly high water-soluble particles (eg, granulated blast furnace slag, aged). Steelmaking slag) and the contact with water is not preferable because of adverse effects (such as elution of water-soluble components in the slag into water). Further, when the CO 2 concentration is excessively high, the pH of carbonated water is excessively lowered, and the influence of elution of iron oxide or the like cannot be ignored. Therefore, the concentration is preferably 20 mol% or less, more preferably 10 mol% or less.

<炭酸水と微粒子の接触時間>
全くエージングがされていないスラグの表面に、安定した炭酸カルシウム層を生成させる(すなわち、外観が明色に見える程度に厚い炭酸カルシウムの層を、スラグ表面の広い範囲で実現する)ためには、炭酸水と微粒子との接触時間は、常温では1時間以上が必要である。また、微粒子及び炭酸水を高温化(例えば、高圧化で100℃以上)すれば、炭酸化反応をより短時間で終了させることも原理的には可能であるが、他の水溶性の微粒子の溶解速度も急激に上昇するので、接触時間の管理が困難となる、具体的には、未知の粒子構成率のサンプルを対象とするため、事前に最適な接触時間を設定することができない)ため、好ましくない。また、上述のように、炭酸水と微粒子Pとの接触時間は、1日(24時間)以下であることが好ましい。
<Contact time between carbonated water and fine particles>
In order to generate a stable calcium carbonate layer on the surface of the slag that has not been aged at all (that is, to realize a calcium carbonate layer that is thick enough to have a light-colored appearance), The contact time between the carbonated water and the fine particles needs to be 1 hour or more at room temperature. In addition, if the fine particles and carbonated water are heated to a high temperature (for example, 100 ° C. or higher at high pressure), the carbonation reaction can be completed in a shorter time in principle, but other water-soluble fine particles Since the dissolution rate also rises rapidly, it becomes difficult to manage the contact time. Specifically, since the sample with an unknown particle composition rate is targeted, the optimal contact time cannot be set in advance) Is not preferable. As described above, the contact time between the carbonated water and the fine particles P is preferably 1 day (24 hours) or less.

<容器内の湿度>
容器11内の相対湿度は、100%であることが好ましい。一般的なCOインキュベータで定常的に実現できる90〜95%程度の相対湿度であっても、本実施形態の炭酸化処理に適用可能ではあるが、この場合の微小な水滴の寿命は、1時間程度であり、長時間の処理にはあまり向かない。また、COインキュベータ内の全域で、相対湿度が100%である必要はなく、サンプル微粒子の表面の近傍で水蒸気が飽和していれば問題ない。
<Humidity in the container>
The relative humidity in the container 11 is preferably 100%. Even if the relative humidity is about 90 to 95% that can be realized with a general CO 2 incubator, it is applicable to the carbonation treatment of this embodiment. It is about time, not very suitable for long-time processing. Further, the relative humidity does not have to be 100% throughout the CO 2 incubator, and there is no problem if water vapor is saturated in the vicinity of the surface of the sample fine particles.

<容器内を水蒸気が飽和している状態に維持する方法>
続いて、図4を参照しながら、容器11内の少なくともサンプル微粒子の表面の近傍において、水蒸気が飽和している状態に維持する方法について説明する。図4は、容器内を水蒸気が飽和している状態に維持するための装置構成の一例を示す説明図である。なお、図4では、説明の便宜のため、図3に示したインキュベータ11の詳細な構成(ヒータ12と、ボンベ13、開閉弁14、温度計15、濃度計16、制御装置17等)を省略してある。
<Method of maintaining the vessel in a state where water vapor is saturated>
Next, a method for maintaining the water vapor in a saturated state at least near the surface of the sample fine particles in the container 11 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a device configuration for maintaining the inside of the container in a state where water vapor is saturated. 4, the detailed configuration of the incubator 11 shown in FIG. 3 (the heater 12, the cylinder 13, the on-off valve 14, the thermometer 15, the concentration meter 16, the control device 17, etc.) is omitted for convenience of explanation. It is.

容器11内の少なくともサンプル微粒子の表面の近傍において、水蒸気が飽和している状態に維持するためには、例えば、図4に示すように、水槽21の中に水槽用ヒータ31(例えば、市販のセラミックヒータ)を設置し、水槽用ヒータ31の温度をCOインキュベータ11内の雰囲気温度よりも5℃〜10℃程度高く設定すればよい。これにより、サンプル微粒子の表面近傍において水蒸気が飽和している状態が得られる。 In order to maintain a state where water vapor is saturated at least near the surface of the sample fine particles in the container 11, for example, as shown in FIG. 4, a water tank heater 31 (for example, a commercially available water tank) A ceramic heater) is installed, and the temperature of the water tank heater 31 may be set higher by about 5 ° C. to 10 ° C. than the atmospheric temperature in the CO 2 incubator 11. Thereby, the state in which water vapor is saturated near the surface of the sample fine particles is obtained.

より詳細には、水槽用ヒータ31による加熱により、水槽21内の水温が上昇し、これに伴い、COインキュベータ11内の温度は徐々に上昇し、また、水槽21からは、水温に応じた水蒸気(水温に対しては未飽和)が発生する。そして、この水蒸気に接触するサンプル微粒子及びサンプルを載置する基板1は、水蒸気の温度によって加熱される(すなわち、水蒸気温度よりもサンプル微粒子の方が若干温度が低い)。従って、サンプル微粒子の表面では、丁度、飽和した水蒸気が得られる。容器11の内壁面が、容器11内で最も低温となるため、この内壁面において水蒸気は結露して容器11内が若干除湿される。 More specifically, the water temperature in the water tank 21 rises due to the heating by the water tank heater 31, and accordingly, the temperature in the CO 2 incubator 11 gradually increases, and the water tank 21 responds to the water temperature. Steam (unsaturated with respect to the water temperature) is generated. The sample fine particles that contact the water vapor and the substrate 1 on which the sample is placed are heated by the temperature of the water vapor (that is, the temperature of the sample fine particles is slightly lower than the water vapor temperature). Therefore, just saturated water vapor is obtained on the surface of the sample fine particles. Since the inner wall surface of the container 11 has the lowest temperature in the container 11, water vapor is condensed on the inner wall surface, and the inside of the container 11 is slightly dehumidified.

ここで、本実施形態において、サンプル微粒子の表面で飽和した水蒸気が得られる理由について説明する。COインキュベータ11の内部では、通常ガス循環を行っているので、水槽21の温度にかかわらず、バルクのガス温度はほぼ一定に保たれている。検体である微粒子Pおよびその基板1は、このCOインキュベータ11内のガスによって加熱されるが、その熱容量は小さいので、微粒子Pの表面の温度は、ほぼCOインキュベータ11内のガスバルク温度に等しい。一方、水槽21から発生した水蒸気は、水槽21の表面温度(>ガスバルク温度)での飽和蒸気圧に対応した量であるので、水槽21のごく近傍では過飽和状態の湿度である。なぜならば、COインキュベータ11内に供給されるCOガスは通常除塵されているため、COインキュベータ11内のガス中で過飽和蒸気が水滴を形成するための核に乏しく、高い過飽和度を必要とする均一核生成によってしか凝縮をなしえないからである。しかし、微粒子Pの表面よりもやや低温で、かつ、表面積の大きい、COインキュベータ11内壁上では、当該インキュベータ11内のガス中の過剰な水蒸気は、凝縮してガス中から除去される。なぜならば、COインキュベータ11の内壁上での水蒸気の凝縮は、壁面を利用した不均一核生成であるので、ガス中での均一核生成に比べて内壁面上では、はるかに容易に(すなわち、低い過飽和度で)水蒸気が凝縮できるからである。また、COインキュベータ11は、構造上、内壁の温度とバルクガス温度との差は、通常、高々1℃程度以内と小さい範囲にとどまるので、バルクガスの湿度は、ほぼ100%に近い状態に保たれる。従って、バルクガス温度とほぼ同温である微粒子Pの表面でも、湿度がほぼ100%に保たれる。 Here, the reason why the water vapor saturated on the surface of the sample fine particles is obtained in the present embodiment will be described. Inside the CO 2 incubator 11, gas circulation is normally performed, so that the bulk gas temperature is kept almost constant regardless of the temperature of the water tank 21. The fine particles P that are the specimen and the substrate 1 are heated by the gas in the CO 2 incubator 11, but since the heat capacity is small, the surface temperature of the fine particles P is substantially equal to the gas bulk temperature in the CO 2 incubator 11. . On the other hand, the water vapor generated from the water tank 21 is an amount corresponding to the saturated vapor pressure at the surface temperature (> gas bulk temperature) of the water tank 21, and thus is supersaturated in the very vicinity of the water tank 21. This is because the CO 2 gas supplied into the CO 2 incubator 11 is normally dust-removed, so the super-saturated steam in the gas in the CO 2 incubator 11 has few nuclei for forming water droplets and requires a high degree of supersaturation. This is because condensation can be achieved only by homogeneous nucleation. However, excess water vapor in the gas in the incubator 11 is condensed and removed from the gas on the inner wall of the CO 2 incubator 11 having a slightly lower temperature than the surface of the fine particles P and a large surface area. This is because the condensation of water vapor on the inner wall of the CO 2 incubator 11 is heterogeneous nucleation utilizing the wall surface, so that it is much easier on the inner wall surface than homogeneous nucleation in gas (ie, This is because water vapor can be condensed (with a low degree of supersaturation). In addition, the CO 2 incubator 11 has a structure in which the difference between the temperature of the inner wall and the bulk gas temperature is usually in a small range of about 1 ° C. at most, so the humidity of the bulk gas is kept almost 100%. It is. Therefore, the humidity is maintained at almost 100% even on the surface of the fine particles P having the same temperature as the bulk gas temperature.

また、本実施形態の場合、処理中にCOインキュベータ11内のバルクガス温度が上昇し続けるが、本実施形態に係る炭酸化処理は比較的短時間の処理であるので、この処理時間内に、上述した好ましい処理温度の範囲を維持することができれば、処理上の問題はない。 Further, in the case of the present embodiment, the bulk gas temperature in the CO 2 incubator 11 continues to rise during the process, but the carbonation process according to the present embodiment is a process for a relatively short time. As long as the above-mentioned preferable processing temperature range can be maintained, there is no problem in processing.

なお、本実施形態では、水槽用ヒータ31によって加熱される水槽21内の水温を測定する水温計32が設けられており、この水温計32は、電子サーモスタット等の水温制御装置33に接続されている。また、水温制御装置33は、水槽用ヒータ31にも接続されており、水温計32による測定結果に基づいて、水槽21内の水温が目標温度を下回ると、水槽31内の水を加熱するように、水槽用ヒータ31を制御する。   In the present embodiment, a water temperature meter 32 is provided for measuring the water temperature in the water tank 21 heated by the water tank heater 31, and this water temperature meter 32 is connected to a water temperature control device 33 such as an electronic thermostat. Yes. The water temperature control device 33 is also connected to the water tank heater 31, and heats the water in the water tank 31 when the water temperature in the water tank 21 falls below the target temperature based on the measurement result by the water temperature gauge 32. In addition, the water tank heater 31 is controlled.

<微粒の水滴の発生方法と微粒子への水滴の付着方法>
次に、本実施形態の炭酸化処理における微粒の水滴の発生方法と微粒子への水滴の付着方法について説明する。具体的な方法としては、例えば、以下に挙げる方法がある。
<Method of generating fine water droplets and method of attaching water droplets to fine particles>
Next, a method for generating fine water droplets and a method for attaching water droplets to fine particles in the carbonation treatment of the present embodiment will be described. Specific methods include, for example, the following methods.

(1)微粒化ノズルによる噴霧
第1に、微粒化ノズルを用いて水滴を噴霧する方法が挙げられる。この微粒化ノズルとしては、例えば、市販の二流体式微粒化ノズルを用いることができる。この二流体式微粒化ノズルにより噴霧される水滴の粒径の範囲は、概ね、φ15〜50μm程度である。また、微粒化ノズルの作動液(噴霧する液)としては、水を主成分として、揮発性の表面張力の小さな液(例えば、エタノール)を界面活性剤として適宜混入してもよい。このように界面活性剤を混入することにより、より小径の液滴を得やすくなる。
(1) Spraying with atomization nozzle First, a method of spraying water droplets using an atomization nozzle can be mentioned. As this atomization nozzle, for example, a commercially available two-fluid atomization nozzle can be used. The range of the particle size of water droplets sprayed by this two-fluid atomizing nozzle is about φ15 to 50 μm. Further, as the working fluid (spraying liquid) of the atomizing nozzle, water as a main component and a volatile liquid with a small surface tension (for example, ethanol) may be appropriately mixed as a surfactant. Mixing the surfactant in this way makes it easier to obtain droplets with a smaller diameter.

また、微粒化ノズルによる噴霧方法は、前述したように、炭酸化処理前に事前にCOインキュベータ内に静置された微粒子に噴霧するとよい。より詳細には、微粒化ノズルによる水滴の噴霧は、インキュベータ10の容器11内に基板1を水平に載置した後に、基板1と平行(水平方向)に微粒化ノズルを用いて水滴をインキュベータ10内に噴霧した後に、インキュベータ10を密閉して炭酸化処理を実施するとよい。水滴の粒径が比較的大きいことから、長時間水滴を維持しやすいためである。このときの微粒化ノズルからの噴霧流量は、10mL/分〜50mL/分程度が好ましい。噴霧流量が10mL/分より少ないと、水滴の噴霧に長い時間がかかるので、噴霧中に水滴が乾燥して蒸発してしまう可能性がある。一方、噴霧流量が50mL/分より多いと、水滴の噴射の動力源となるガスの噴射量によって、サンプルの微粒子が吹き飛ばされる可能性がある。 In addition, as described above, the spraying method using the atomization nozzle may be performed by spraying on the fine particles that have been previously left in the CO 2 incubator before the carbonation treatment. More specifically, the spraying of water droplets by the atomization nozzle is performed by placing the substrate 1 horizontally in the container 11 of the incubator 10 and then using the atomization nozzle in parallel with the substrate 1 (horizontal direction) to inject the water droplets into the incubator 10. After spraying in, the incubator 10 may be sealed to perform carbonation. This is because the water droplets have a relatively large particle size, so that the water droplets can be easily maintained for a long time. The spray flow rate from the atomization nozzle at this time is preferably about 10 mL / min to 50 mL / min. If the spray flow rate is less than 10 mL / min, it takes a long time to spray the water droplets, so that the water droplets may dry and evaporate during the spraying. On the other hand, if the spray flow rate is higher than 50 mL / min, there is a possibility that the fine particles of the sample are blown away depending on the amount of the gas that is the power source of the water droplet injection.

(2)超音波式微粒子発生機による噴霧
第2に、超音波式微粒子発生機を用いて水滴を噴霧する方法が挙げられる。ここで、図5を参照しながら、超音波式微粒子発生機(超音波噴霧機)を用いた水滴の噴霧方法について説明する。図5は、本実施形態の炭酸化処理に用いるCOインキュベータに超音波噴霧機を取り付けた装置構成の一例を示す説明図である。
(2) Spraying with an ultrasonic particle generator Secondly, there is a method of spraying water droplets using an ultrasonic particle generator. Here, a water droplet spraying method using an ultrasonic particle generator (ultrasonic sprayer) will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a device configuration in which an ultrasonic sprayer is attached to the CO 2 incubator used for the carbonation treatment of the present embodiment.

図5に示すように、インキュベータ10の容器11には、超音波噴霧機41が取り付けられており、この超音波噴霧機41から容器11内に、微粒(φ10μm以下)の水滴を噴霧する。超音波噴霧機41としては、例えば、市販のネブライザ等を用いることができる。また、超音波噴霧機41による噴霧方法は、インキュベータ10の容器11の側壁に貫通孔を設け、この貫通孔にネブライザ等の超音波噴霧機41の導管42を接続し、超音波噴霧機41で発生させた水滴を容器11内に流入させる。このとき、導管42の水滴が噴霧される側の端部(出側端部)とは反対側の端部(入側端部)では吸気が行われ、この吸気により、導管42の出側端部から水滴が噴霧される。また、超音波噴霧機41による水滴の噴霧量は、超音波噴霧機41に接続された噴霧制御装置43により制御される。   As shown in FIG. 5, an ultrasonic sprayer 41 is attached to the container 11 of the incubator 10, and fine water droplets (φ10 μm or less) are sprayed from the ultrasonic sprayer 41 into the container 11. As the ultrasonic sprayer 41, for example, a commercially available nebulizer or the like can be used. The spraying method using the ultrasonic sprayer 41 is provided with a through hole in the side wall of the container 11 of the incubator 10, and a conduit 42 of the ultrasonic sprayer 41 such as a nebulizer is connected to the through hole. The generated water droplets are caused to flow into the container 11. At this time, intake is performed at the end (inlet end) opposite to the end (outlet end) of the conduit 42 where water droplets are sprayed. Water droplets are sprayed from the part. Further, the amount of water droplet sprayed by the ultrasonic sprayer 41 is controlled by a spray control device 43 connected to the ultrasonic sprayer 41.

また、前述したように、超音波噴霧機41による噴霧では、非常に微細(φ10μm以下)な水滴が噴霧されるため、噴霧された水滴のうち蒸発によって失われる水滴の比率が、微粒化ノズルを用いた場合より高くなる。従って、超音波噴霧機41を使用した場合には、炭酸化処理中も適宜、水滴を補給する必要があるため、炭酸化処理中に噴霧することが好ましい。   In addition, as described above, in the spraying by the ultrasonic sprayer 41, very fine (φ10 μm or less) water droplets are sprayed. Therefore, the proportion of water droplets lost by evaporation of the sprayed water droplets is determined by the atomization nozzle. Higher than when used. Therefore, when the ultrasonic sprayer 41 is used, it is preferable to spray during the carbonation treatment because it is necessary to replenish water droplets appropriately during the carbonation treatment.

さらに、超音波噴霧機41からの噴霧流量は、1mL/分から5mL/分程度が好ましい。噴霧流量が1mL/分より少ないと、水滴の噴霧に長い時間がかかるので、噴霧中に水滴が乾燥して蒸発してしまう可能性があり、炭酸化反応の促進効果が小さい。一方、噴霧流量が5mL/分より多いと、水蒸気の結露量が無視できなくなるため、スラグから結露した液体の水への水溶性成分の溶出等の悪影響を与える可能性がある。   Furthermore, the spray flow rate from the ultrasonic sprayer 41 is preferably about 1 mL / min to 5 mL / min. If the spray flow rate is less than 1 mL / min, it takes a long time to spray the water droplets, so that the water droplets may dry and evaporate during the spraying, and the effect of promoting the carbonation reaction is small. On the other hand, if the spray flow rate is higher than 5 mL / min, the amount of dew condensation of water vapor cannot be ignored, and there is a possibility of adverse effects such as elution of water-soluble components into liquid water condensed from slag.

(3)基板を冷却する方法
第3に、サンプルが載置されている基板を冷却させて水蒸気を微粒子上に結露させることにより、微粒の水滴をサンプル微粒子に付着させる方法が挙げられる。
(3) Method of Cooling Substrate Thirdly, there is a method of attaching fine water droplets to sample fine particles by cooling the substrate on which the sample is placed and allowing water vapor to condense on the fine particles.

ここで、図6を参照しながら、基板を冷却させることにより水滴をサンプル微粒子に付着させる方法について説明する。図6は、本実施形態の炭酸化処理に用いる祈願を冷却する装置の構成の一例を示す説明図である。   Here, with reference to FIG. 6, a method of adhering water droplets to sample fine particles by cooling the substrate will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of an apparatus for cooling the prayer used for the carbonation treatment of the present embodiment.

図6に示すように、サンプル微粒子Pが載置された基板1を下部から冷却するように、基板1と棚22との間に冷却装置51が配置される。冷却装置51としては、市販のペルチェ素子を用いることができる。また、ペルチェ素子自体を基板1として使用してもよい。また、温度計(熱電対)52により、基板1または冷却装置51としてのペルチェ素子の温度を測定する。これらのペルチェ素子の導線及び熱電対は、インキュベータ10の容器11の側壁に貫通孔を設け、この貫通孔から引き出され、冷却制御装置53に接続される。冷却制御装置53としては、市販のサーモスタット等の温度制御装置を使用でき、この冷却制御装置53は、温度計52による温度の計測結果に基づいて、冷却装置51の冷却温度を制御する。   As shown in FIG. 6, a cooling device 51 is disposed between the substrate 1 and the shelf 22 so as to cool the substrate 1 on which the sample particulates P are placed from below. A commercially available Peltier element can be used as the cooling device 51. Further, the Peltier element itself may be used as the substrate 1. Further, the temperature of the Peltier element as the substrate 1 or the cooling device 51 is measured by a thermometer (thermocouple) 52. The lead wires and thermocouples of these Peltier elements are provided with through holes in the side wall of the container 11 of the incubator 10, drawn out from the through holes, and connected to the cooling control device 53. A commercially available temperature control device such as a thermostat can be used as the cooling control device 53, and the cooling control device 53 controls the cooling temperature of the cooling device 51 based on the temperature measurement result by the thermometer 52.

このようにして基板1を冷却することにより、サンプル微粒子Pも冷却される。このとき、インキュベータ10内は飽和蒸気圧に維持されているので、水蒸気が微粒子P上に結露して細かい水滴が生成する。この水蒸気の結露を長時間継続すると、結露した水滴が粗大化して互いに結合して、スラグからの水溶性成分の溶出等の悪影響が出るので、短時間で冷却を終了する。冷却時間に関しては、例えば、COインキュベータ11の内部にシールを施した内視鏡を挿入し、冷却中の微粒子Pの表面状態をこの内視鏡等を用いて連続的に観察することによって、大半の微粒子Pの表面に結露の生じた時点を求め、これを最適な冷却時間(例えば、10分間)に設定するなど、適宜定めればよい。なお、一旦生成した水滴は、飽和蒸気圧の環境では長時間維持され得る。 By cooling the substrate 1 in this way, the sample fine particles P are also cooled. At this time, since the inside of the incubator 10 is maintained at the saturated vapor pressure, the water vapor is condensed on the fine particles P and fine water droplets are generated. If the condensation of the water vapor is continued for a long time, the condensed water droplets are coarsened and combined with each other, and adverse effects such as elution of the water-soluble component from the slag appear. Therefore, the cooling is completed in a short time. Regarding the cooling time, for example, by inserting an endoscope with a seal inside the CO 2 incubator 11, and continuously observing the surface state of the particulate P during cooling using this endoscope or the like, What is necessary is just to set suitably, such as calculating | requiring the time of dew condensation having occurred on the surface of most fine particles P, and setting this to the optimal cooling time (for example, 10 minutes). In addition, the water droplet once produced | generated can be maintained for a long time in the environment of saturated vapor pressure.

また、冷却装置51として、ペルチェ素子ではなく、水冷管を用いて冷却を行ってもよい。この場合、水冷管をサンプル微粒子Pが載置されている基板1の下部に接触させる。なお、水冷管は、インキュベータ10の容器11の側壁に貫通孔を設け、この貫通孔に水冷管を貫通させ、インキュベータ10の外部に設置されたヒータやクーラによって冷却温度を制御すればよい。   Further, the cooling device 51 may be cooled using a water-cooled tube instead of a Peltier element. In this case, the water-cooled tube is brought into contact with the lower part of the substrate 1 on which the sample fine particles P are placed. The water-cooled tube may be provided with a through hole in the side wall of the container 11 of the incubator 10, and the cooling temperature may be controlled by a heater or a cooler installed outside the incubator 10.

ただし、微粒の水滴を微粒子上で維持させる方法は、前述した方法には限られない。例えば、湿度100%の日に、開放大気中にサンプルの微粒子を配置し、サンプル微粒子と水滴の温度を周囲気温と同一になるように、ヒータやペルチェ素子による冷却装置を用いて制御すれば、長時間に渡って微粒の水滴を微粒子の表面上に維持させることができる。   However, the method of maintaining fine water droplets on the fine particles is not limited to the method described above. For example, if the sample particulates are placed in an open atmosphere on a day with a humidity of 100%, and the temperature of the sample particulates and water droplets is controlled to be the same as the ambient air temperature by using a cooling device such as a heater or a Peltier element, Fine water droplets can be maintained on the surface of the fine particles for a long time.

(炭酸化処理後の微粒子の乾燥)
次に、ステップS109における炭酸化処理後の微粒子混合物のサンプルをインキュベータ10内に静置し、微粒子の表面に付着した水滴を乾燥させる(S111)。このとき、水滴は微小な粒子であることから、乾燥時間は短時間(例えば、60分間程度)で済む。
(Drying of fine particles after carbonation)
Next, the sample of the fine particle mixture after the carbonation treatment in step S109 is left in the incubator 10, and water droplets attached to the surface of the fine particles are dried (S111). At this time, since the water droplets are fine particles, the drying time is short (for example, about 60 minutes).

(磁力分離方法)
次に、図示してはいないが、ステップS109における炭酸化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 in the figure, magnetized fine particles that can be magnetized by applying a magnetic force and non-magnetized by applying a magnetic force to the fine particle mixture after the carbonation treatment in step S109 using a magnet. It may be separated into fine particles. 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.

(炭酸化処理後の微粒子混合物の撮像及び代表明度測定)
次に、ステップS109で炭酸化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及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 carbonation treatment and representative brightness measurement)
Next, all the fine particles in the fine particle mixture carbonized 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の炭酸化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、炭酸化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)、炭酸化処理前後の各微粒子の代表明度を比較し、炭酸化処理後の代表明度の方が炭酸化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、炭酸化処理後の代表明度の方が炭酸化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、炭酸化処理後の代表明度の方が炭酸化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、炭酸化処理後に明色化(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、炭酸化処理前後の微粒子の明度差を比較すればよいので、炭酸化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 carbonation treatment in step S109. Therefore, the fine particle mixture is imaged before and after the carbonation treatment (steps S107 and S115). Then, the representative brightness of each fine particle before and after the carbonation treatment is compared, and it is determined whether or not there is a particle whose representative brightness after the carbonation treatment is higher than the representative brightness before the carbonation treatment (S117). As a result, in the focused particle, if the representative brightness after carbonation treatment is higher than the representative brightness before carbonation treatment, the focused particle is identified as slag fine particles containing free lime on the surface. (S119). On the other hand, as a result of the determination in step S117, in the focused particle, if the representative brightness after the carbonation treatment is lower than the representative brightness before the carbonation treatment, the focused particle is identified as another fine particle. (S121). As described above, fine particles lightened (lightened) after carbonation 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 carbonation treatment. Therefore, regardless of the actual lightness value of the fine particles after the carbonation treatment, Slag particulates 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、炭酸化処理前後の同一微粒子の明度差を比較するため、炭酸化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(炭酸化処理前の画像と炭酸化処理後の画像)内で同一の微粒子を対応付けることができる。第2に、特定の微粒子を炭酸化処理で対応付けず、微粒子の明度分布のみを炭酸化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、炭酸化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、炭酸化処理後の粒子の構成率から炭酸化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、炭酸化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 carbonation treatment, it is necessary to associate individual particles before and after the carbonation 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 carbonation treatment and the image after the carbonation treatment. Secondly, specific fine particles are not associated with the carbonation treatment, and only the lightness distribution of the fine particles is compared before and after the carbonation treatment. As a comparison method in this case, for example, image processing measurement is performed on particle images before and after carbonation treatment, a histogram of representative brightness of each particle in each image is created, and the configuration of particles for each brightness classification in the histogram Find the rate. Furthermore, the difference in the composition ratio obtained by subtracting the composition ratio of the particles after the carbonation treatment from the composition ratio of the particles after the carbonation treatment is obtained. Assuming that the composition ratio difference obtained by counting only those whose composition ratio differences are positive corresponds to the composition ratio of the particles having increased brightness after the carbonation treatment, the slag particles in the sample of the fine particle mixture are macroscopic. It can be identified as a simple 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、炭酸化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、炭酸化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、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 of associating the fine particles, for example, a method of associating a difference in brightness average value of each particle before and after the carbonation treatment with a 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 the carbonation treatment is positive can be identified as the composition ratio of slag particles.

[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7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7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. 7 is a flowchart showing an operation flow 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炭酸化処理後のみに行い、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。   Unlike the slag particulate identification method according to the first embodiment described above, the slag particulate identification method according to the present embodiment performs imaging of the particulate mixture only after the carbonation treatment, and performs image processing measurement of the captured image. In this method, the obtained representative lightness is higher than a predetermined lightness threshold value and identified as slag fine particles. 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7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 this embodiment, first, as shown in FIG. 7, a 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、前述の炭酸化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, steel-making slag dust (slag with advanced aging, or slag lightened by the above-mentioned carbonation treatment) is a light-colored and magnetized bright-colored particle, etc. Can be determined. 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.

(炭酸化処理)
次に、ステップS203で基板上に散布された各微粒子に微粒の水滴を1時間以上接触させる(S205)。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炭酸化処理(S109)と同様である。
(Carbonation treatment)
Next, fine water droplets are brought into contact with the fine particles dispersed on the substrate in step S203 for 1 hour or longer (S205). Further, the specific processing method in step S205 is the same as the carbonation processing (S109) in the first embodiment.

(炭酸化処理後の微粒子の乾燥)
さらに、ステップS205における炭酸化処理後の微粒子混合物のサンプルをインキュベータ内で静置して乾燥させる(S207)。このときの乾燥方法は、第1の実施形態における乾燥処理(S111)と同様である。
(Drying of fine particles after carbonation)
Further, the sample of the fine particle mixture after the carbonation treatment in step S205 is left to stand in an incubator and dried (S207). The drying method at this time is the same as the 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における炭酸化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 that can be magnetized by applying a magnetic force to the fine particle mixture after carbonation in step S205 using a magnet and non-magnetized It may be separated into fine particles. 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の炭酸化処理によって、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、炭酸化処理後に微粒子混合物を撮像し(ステップS205)、炭酸化処理後に明色化(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。   By the carbonation treatment in step S205, it is only the slag fine particles containing free lime that the lightness of the relatively dark steelmaking slag is insufficiently aged, so that the fine particle mixture is imaged after the carbonation treatment. (Step S205) Fine particles that have been lightened (lightened) after carbonation, and steel slag that is sufficiently aged and collected at the time of collection can be identified as slag fine particles.

具体的には、ステップS205の炭酸化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、炭酸化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 carbonation 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 carbonation 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、炭酸化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 carbonation treatment is prepared 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6μg、高炉スラグ1μg、石炭1μg、コークス1μg、及び鉄鉱石1μgを混合したサンプル(計10μg)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 was used, and a sample of steelmaking slag 6 μg, blast furnace slag 1 μg, coal 1 μg, coke 1 μg, and iron ore 1 μg (total 10 μg) It was created.

<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15mmの範囲に存在していた。
<Creation of analysis sample>
The sample prepared as described above is scooped and spread on the first aluminum plate treated with white alumite and spread on the aluminum plate using a stainless steel spatula so that the particles do not overlap each other. It was. The expanded particle group was present in the range of about 15 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.

<炭酸化処理>
次に、画像処理後のサンプルの粒子に対して、COインキュベータを用いて炭酸化処理を行った。ここで、COインキュベータとしては、ヤマト科学製IT400を使用した。また、インキュベータ内に棚板を設け、この棚板に基板を1枚配置した。さらに、インキュベータ内に300mm角、70mm厚のステンレス製の水槽を設置し、この水槽内に、水槽用ヒータとして、50Wの温度センサ付セラミックヒータを投入した。この水槽用ヒータの電源線及び信号線は、IT400据え付けの壁貫通孔から引き出して、外部の温度制御装置に接続して温度制御を行った。
<Carbonation treatment>
Next, carbonation treatment was performed on the sample particles after the image processing using a CO 2 incubator. Here, Yamato Scientific IT400 was used as the CO 2 incubator. Further, a shelf board was provided in the incubator, and one substrate was placed on the shelf board. Furthermore, a stainless steel water tank of 300 mm square and 70 mm thickness was installed in the incubator, and a 50 W ceramic heater with a temperature sensor was put into the water tank as a water tank heater. The power supply line and signal line of this water tank heater were pulled out from the wall through-hole installed in the IT400 and connected to an external temperature control device for temperature control.

また、基板としては、30×30×2mm厚のアルミ板を使用し、この基板上にサンプルとなる微粒子混合物を散布した。水滴の噴霧方法としては、予め炭酸ガスをバブリングした水(炭酸水)を二流体式微粒化ノズル(製品名「FOGMASTER」)を使用して、COインキュベータ内に噴霧(計30mL、60秒間噴霧、水滴の推定平均粒子径30μm)した。 Further, as the substrate, an aluminum plate having a thickness of 30 × 30 × 2 mm was used, and a fine particle mixture as a sample was sprayed on the substrate. As a method of spraying water droplets, water (carbonated water) previously bubbled with carbon dioxide gas is sprayed into a CO 2 incubator using a two-fluid atomization nozzle (product name “FOGMASTER”) (total 30 mL, sprayed for 60 seconds) The estimated average particle diameter of water droplets was 30 μm).

また、COインキュベータの運転条件としては、インキュベータの設定温度を26℃、COの設定濃度を15体積%、水槽内の水温の設定温度を35℃、運転時間を3時間として炭酸化処理を行った。 In addition, the operating conditions of the CO 2 incubator include carbonation treatment with a set temperature of the incubator of 26 ° C., a set concentration of CO 2 of 15% by volume, a set temperature of the water temperature in the water tank of 35 ° C. and an operating time of 3 hours. went.

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、炭酸化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 carbonation treatment, and image processing is performed on the captured images to obtain the representative brightness of each particle. It was measured.

<結果>
次に、炭酸化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、炭酸化処理後の粒子の構成率から炭酸化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, create a histogram of the representative brightness of each particle in the particle image before and after the carbonation treatment, determine the composition ratio of the particles for each brightness category in the histogram, and after the carbonation treatment from the composition ratio of the particles after the carbonation treatment The difference in the composition ratio obtained by subtracting the composition ratio of the particles was determined. 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、炭酸化処理後に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 particles by imaging and image processing of particles was measured only once after the carbonation 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:59%,高炉スラグ:9%、石炭+コークス:18%、鉄鉱石:14%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: 59%, blast furnace slag: 9%, coal + coke: 18%, iron ore: 14%, 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.

1 基板
10 COインキュベータ
11 容器
12 ヒータ
13 COガスボンベ
14 COガス開閉弁
15 温度計
16 CO濃度計
17 制御装置
21 水槽
22 棚
31 水槽用ヒータ
32 水温計
33 水温制御装置
41 超音波噴霧機
42 導管
43 噴霧制御装置
51 冷却装置
52 温度計
53 冷却制御装置
P 微粒子
W 水

1 substrate 10 CO 2 incubator 11 container 12 heater 13 CO 2 gas cylinder 14 CO 2 gas on-off valve 15 thermometer 16 CO 2 concentration meter 17 the control unit 21 the water tank 22 shelf 31 aquarium heater 32 temperature gauge 33 temperature controller 41 ultrasonic spray Machine 42 Conduit 43 Spray control device 51 Cooling device 52 Thermometer 53 Cooling control device P Fine particles W Water

Claims (14)

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、
濃度1mol%以上の炭酸ガス及び飽和水蒸気量の水蒸気を含有する常温のガス中に静置された前記微粒子混合物中の全ての微粒子のそれぞれに、少なくとも1つ以上の水滴を1時間以上接触させる炭酸化処理工程と、
前記炭酸化処理工程後の前記微粒子を乾燥させる乾燥工程と、
前記乾燥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;
Carbonic acid in which at least one water droplet is brought into contact with each of all fine particles in the fine particle mixture placed in a normal temperature gas containing carbon dioxide gas having a concentration of 1 mol% or more and water vapor having a saturated water vapor amount for 1 hour or more. Chemical treatment process,
A drying step of drying the fine particles after the carbonation treatment step;
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 drying 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:
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、
濃度1mol%以上の炭酸ガス及び飽和水蒸気量の水蒸気を含有する常温のガス中に静置された前記微粒子混合物中の全ての微粒子のそれぞれに、少なくとも1つ以上の水滴を1時間以上接触させる炭酸化処理工程と、
前記炭酸化処理工程後の前記微粒子を乾燥させる乾燥工程と、
前記乾燥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,
Carbonic acid in which at least one water droplet is brought into contact with each of all fine particles in the fine particle mixture placed in a normal temperature gas containing carbon dioxide gas having a concentration of 1 mol% or more and water vapor having a saturated water vapor amount for 1 hour or more. Chemical treatment process,
A drying step of drying the fine particles after the carbonation treatment step;
A 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 drying 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または2に記載のスラグ微粒子の識別方法。   The slag fine particle identification method according to claim 1 or 2, wherein the slag fine particles containing free lime on the surface is 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1〜3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 3, wherein the particulate mixture is made of dust falling from a steelmaking plant by a blast furnace method. 前記炭酸化処理工程では、濃度1mol%以上の炭酸ガス及び飽和水蒸気量の水蒸気を含有する常温のガス雰囲気に維持されたCOインキュベータ内に、前記各微粒子を静置す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。 In the carbonation treatment step, the fine particles are allowed to stand in a CO 2 incubator maintained in a room temperature gas atmosphere containing carbon dioxide gas having a concentration of 1 mol% or more and water vapor having a saturated water vapor amount. The identification method of the slag microparticles | fine-particles of any one of Claims 1-4. 前記COインキュベータ内に水槽を配置し、当該水槽内に設置したヒータの設定温度を、前記COインキュベータ内の雰囲気の設定温度よりも高い温度に維持するように制御することを特徴とする、請求項5に記載のスラグ微粒子の識別方法。 A water tank is disposed in the CO 2 incubator, and the set temperature of the heater installed in the water tank is controlled to be maintained at a temperature higher than the set temperature of the atmosphere in the CO 2 incubator, The method for identifying slag fine particles according to claim 5. 前記炭酸化処理工程では、前記COインキュベータ内に、前記各微粒子を載置した基板を水平に配置し、前記COインキュベータの開放部を通して、前記基板と水平方向に微粒化ノズルを用いて水滴を前記COインキュベータ内に噴霧した後に、前記COインキュベータを密閉して炭酸化処理を実施することを特徴とする、請求項5または6に記載のスラグ微粒子の識別方法。 In the carbonation process, the CO 2 incubator, the substrate mounted with the respective minute particles are arranged horizontally, through the open portion of the CO 2 incubator, with atomizing nozzles to the substrate and the horizontal water droplets after spraying the CO 2 incubator, and which comprises carrying out the carbonation process to seal the CO 2 incubator, the identification method of the slag particles according to claim 5 or 6. 前記炭酸化処理工程では、炭酸化処理の実施中に、前記COインキュベータの開放部を通して、前記COインキュベータに取り付けられた超音波噴霧機を用いて水滴を前記COインキュベータ内に噴霧することを特徴とする、請求項5または6に記載のスラグ微粒子の識別方法。 In the carbonation process, during implementation of the carbonation process, through the open portion of the CO 2 incubator, spraying water droplets using an ultrasonic sprayer attached to the CO 2 incubator in the CO 2 incubator The method for identifying fine slag particles according to claim 5 or 6, wherein: 前記COインキュベータ内に、前記各微粒子を載置した基板を配置し、前記基板を冷却することにより、前記COインキュベータ内の水蒸気を前記各微粒子上に結露させることにより、前記各微粒子に水滴を付着させることを特徴とする、請求項5または6に記載のスラグ微粒子の識別方法。 A substrate on which each of the fine particles is placed is placed in the CO 2 incubator, and by cooling the substrate, water vapor in the CO 2 incubator is condensed on each of the fine particles. The method for identifying fine slag particles according to claim 5 or 6, wherein: 請求項1〜9のいずれか1項に記載のスラグ微粒子の識別方法に使用する炭酸化処理装置であって、
濃度1mol%以上の炭酸ガス及び飽和水蒸気量の水蒸気を含有する常温のガス雰囲気に維持されたCOインキュベータと、
前記COインキュベータ内に設置された水槽と、
前記水槽の上方に設置され、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を載置する基板と、
を備えることを特徴とする、炭酸化処理装置。
A carbonation treatment apparatus for use in the method for identifying slag fine particles according to any one of claims 1 to 9,
A CO 2 incubator maintained in a room temperature gas atmosphere containing carbon dioxide gas having a concentration of 1 mol% or more and water vapor with a saturated water vapor amount;
A water tank installed in the CO 2 incubator;
A substrate that is installed above the water tank and on which 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 is mounted;
A carbonation treatment apparatus comprising:
前記水槽内に設置されたヒータと、
前記ヒータの設定温度を、前記COインキュベータ内の雰囲気の設定温度よりも高い温度に維持するように制御する制御装置と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項10に記載の炭酸化処理装置。
A heater installed in the water tank;
A control device for controlling the set temperature of the heater to be higher than the set temperature of the atmosphere in the CO 2 incubator;
The carbonation processing apparatus according to claim 10, further comprising:
前記COインキュベータに取り付けられた微粒化ノズルをさらに備え、
前記COインキュベータは、密閉可能であり、
前記基板は、前記COインキュベータ内で水平に配置されており、
前記微粒化ノズルは、前記COインキュベータの開放部を通して、前記基板と水平方向に水滴を前記COインキュベータ内に噴霧することを特徴とする、請求項10または11に記載の炭酸化処理装置。
Further comprising an atomizing nozzle attached to the CO 2 incubator;
The CO 2 incubator is sealable;
The substrate is disposed horizontally in the CO 2 incubator,
The atomizing nozzle, through the open portion of the CO 2 incubator, characterized by spraying water droplets to the substrate and the horizontal direction to the CO 2 incubator, carbonation apparatus according to claim 10 or 11.
前記COインキュベータに取り付けられ、前記COインキュベータの開放部を通して、水滴を前記COインキュベータ内に噴霧する超音波噴霧機をさらに備えることを特徴とする、請求項10または11に記載の炭酸化処理装置。 Attached to the CO 2 incubator, through the open portion of the CO 2 incubator, and further comprising an ultrasonic sprayer for spraying water droplets to the CO 2 incubator, carbonation of claim 10 or 11 Processing equipment. 前記基板の下部に設置され、前記基板を冷却して、前記COインキュベータ内の水蒸気を前記各微粒子上に結露させる冷却装置をさらに備えることを特徴とする、請求項10または11に記載の炭酸化処理装置。
12. The carbonic acid according to claim 10, further comprising a cooling device installed at a lower portion of the substrate, which cools the substrate and causes water vapor in the CO 2 incubator to condense on the fine particles. Processing equipment.
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