JP2022151791A - Method of quantitative analysis of phosphate mineral by morphology - Google Patents

Method of quantitative analysis of phosphate mineral by morphology Download PDF

Info

Publication number
JP2022151791A
JP2022151791A JP2022046408A JP2022046408A JP2022151791A JP 2022151791 A JP2022151791 A JP 2022151791A JP 2022046408 A JP2022046408 A JP 2022046408A JP 2022046408 A JP2022046408 A JP 2022046408A JP 2022151791 A JP2022151791 A JP 2022151791A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
particles
analysis
ray
mineral
phosphate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022046408A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
園実 川並
Sonomi Kawanami
透 高山
Toru Takayama
玲子 村尾
Reiko Murao
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Publication of JP2022151791A publication Critical patent/JP2022151791A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

To provide a method capable of precisely measuring the mass fraction or volume fraction of a phosphate mineral included in iron ore.SOLUTION: A method of a quantitative analysis of phosphate mineral by morphology includes: a step of selecting reference particles out of iron ore particles as the subject to analysis, analyzing by SEM/EDS and vibrational spectroscopy, and identifying phosphate mineral contained in the reference particle; a step of obtaining X-ray CT images of a specimen of the phosphate mineral of the same type as the identified phosphate mineral; a step of creating a contrast histogram relevant to the luminance intensity and luminance frequency from the obtained X-ray CT images and identifying the luminance intensity corresponding to the identified phosphate mineral; a step of selecting analysis particles out of the iron ore particles and obtaining X-ray CT images; and a step of measuring the area with the luminance intensity corresponding to the identified phosphate mineral, and calculating the mass fraction or volume fraction of the identified phosphate mineral based on the obtained X-ray CT image.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

この発明は、鉄鉱石中に存在するリン酸塩鉱物の形態別定量分析方法に関する。 The present invention relates to a method for quantitatively analyzing phosphate minerals present in iron ore by morphology.

鉄鋼業の原材料として用いられる鉄鉱石は、自然界において複数の酸化鉄により構成され、主要成分である鉄(Fe)以外にも、脈石成分としてアルミニウム(Al)やシリコン(Si)、リン(P)などの不純物を含む。 Iron ore, which is used as a raw material in the steel industry, is composed of multiple iron oxides in nature. ) and other impurities.

鉄鉱石中の不純物は鋼材の特性を劣化させることから、その含有量の多いものはこれまで敬遠されてきたが、資源劣質化対策として、そのような低品位鉄鉱石の有効活用が注目されている。 Impurities in iron ore degrade the properties of steel materials, so iron ore with a high content of impurities has been avoided until now. there is

このうちリンは、リン酸塩鉱物として存在することが知られており、転炉法による製鋼プロセスにおいて取り除かれるが、その脱リンプロセスの高度化のためには、鉄鉱石中でのリン酸塩鉱物の除去効率を理解する必要がある。そのためには、リン酸塩鉱物の質量分率を把握しなければならないが、鉄鉱石中に存在するリン酸塩鉱物は全体の1質量%以下であるため、バルク分析方法を用いてリン酸塩鉱物の除去効率を正確に評価するのは難しい。また、リン酸塩鉱物は均一に分布しているわけではなく、鉄鉱石内でリン酸塩鉱物が偏在していることもあり、その質量分率の測定をより困難にしている。 Of these, phosphorus is known to exist as phosphate minerals and is removed in the steelmaking process using the converter method. There is a need to understand mineral removal efficiency. For that purpose, it is necessary to grasp the mass fraction of phosphate minerals. Accurate assessment of mineral removal efficiency is difficult. In addition, the phosphate minerals are not evenly distributed, and the phosphate minerals are unevenly distributed in the iron ore, making the measurement of the mass fraction more difficult.

例えば、石油やガスの探査等の鉱業用途において鉱物組成を解析するために、鉱物試料にX線を照射して発せられたX線蛍光と、同じく鉱物試料に光を照射して発せられたラマン放射とを利用して、鉱物試料の化合物を分析する方法がある(特許文献1参照)。また、銅やニッケル等の金属酸化物や硫化物等の化合物(鉱物)を含む鉱石から純度の高い金属(地金)を得るにあたり、その鉱石中に存在する未同定鉱物を同定するために、鉱石を樹脂包埋した鉱石試料を用意して、研磨面を形成し、エネルギー分散型X線分析(EDS)によりEDSスペクトルを測定すると共に、顕微レーザーラマン分光装置によりラマンスペクトルを測定する方法が知られている(特許文献2参照)。 For example, to analyze mineral composition in mining applications such as oil and gas exploration, X-ray fluorescence emitted from irradiating a mineral sample with X-rays and Raman emitted from similarly irradiating a mineral sample with light. There is a method of analyzing compounds in mineral samples using radiation (see Patent Document 1). In addition, in order to identify unidentified minerals in the ore when obtaining high-purity metals (base metals) from ores containing compounds (minerals) such as metal oxides such as copper and nickel and sulfides, A known method is to prepare an ore sample in which the ore is embedded in resin, form a polished surface, measure the EDS spectrum by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and measure the Raman spectrum by a micro laser Raman spectrometer. (see Patent Document 2).

このように、X線による局所元素分析方法やラマン分光法等の振動分光法を組み合わせて微小鉱物相を評価する方法は知られているが、これらの方法であっても、鉄鉱石の粒子内で3次元的に分布して、それが微量であるリン酸塩鉱物の質量分率を正確に測定することはできない。 Thus, there are known methods for evaluating micromineral phases by combining local elemental analysis methods using X-rays and vibrational spectroscopy such as Raman spectroscopy. It is not possible to accurately measure the mass fraction of phosphate minerals, which are three-dimensionally distributed at , and which are trace amounts.

一方で、エネルギー分散型X線分析器(EDS)を有した走査型電子顕微鏡(SEM)と、これらを制御すると共に各種鉱物のEDSスペクトルがデータとして蓄積されたコンピュータとを備えた鉱物自動分析装置(Mineral Liberation Analyzer:MLA)を用いて、複数種類の鉱物が混合した原鉱石中の鉱物の質量割合や濃度を分析する方法がある(装置構成については特許文献3を参照、分析方法は特許文献4を参照)。 On the other hand, an automatic mineral analysis device equipped with a scanning electron microscope (SEM) having an energy dispersive X-ray spectrometer (EDS) and a computer that controls them and stores the EDS spectra of various minerals as data. (Mineral Liberation Analyzer: MLA) is used to analyze the mass ratio and concentration of minerals in a raw ore in which multiple types of minerals are mixed (see Patent Document 3 for the device configuration, and the analysis method is described in Patent Document 4).

この方法では、先ず、鉱石粉末を樹脂で固結させた試料を研磨し、研磨断面の反射電子像(BSE像)を測定して各鉱物粒子の位置を記憶させる。次いで、判別された鉱物粒子の研磨面毎にEDSスペクトルを測定して、得られた結果と、予めMLAに内蔵された鉱物リストのEDSスペクトルとを照合することで、当該鉱物粒子の鉱物種を同定する。鉱物種が同定されれば、その鉱物に含有される金属元素の種類が特定され、また、その金属元素の種類に応じて密度が把握できるとして、試料中の各鉱物の密度の大小関係を得るようにしている。 In this method, first, a sample in which ore powder is solidified with resin is ground, and a backscattered electron image (BSE image) of the ground cross section is measured to store the position of each mineral particle. Next, the EDS spectrum is measured for each polished surface of the discriminated mineral particle, and the obtained result is compared with the EDS spectrum of the mineral list preliminarily built into the MLA, thereby identifying the mineral species of the mineral particle. identify. If the mineral species is identified, the type of metal element contained in the mineral is specified, and the density can be grasped according to the type of metal element, and the size relationship between the densities of each mineral in the sample is obtained. I'm trying

次に、上記方法では、X線CTを利用して鉱石粉末のX線CT像を得る。このX線CT像は、試料を構成する種々の物質が密度に応じた輝度を有することから、この輝度の大小関係を先に求めたMLAによる密度の大小関係と関連付けている。例えば、MLAの測定において試料中で密度が最も大きい金属を有する鉱物α、同じく密度が大きい金属を有する鉱物β、同じく密度が中くらいの金属を有する鉱物γといった順位付けをする。また、X線CT像においても、輝度が最も高い粒子A、粒子Aには及ばないが輝度が高い粒子B、輝度が中くらいの粒子Cといった順位付けをして、鉱物α=粒子A、鉱物β=粒子B、鉱物γ=粒子Cのような紐付けを行う。このようにすることで、3次元的に鉱石中での各鉱物の質量割合や濃度を評価することができるとしている。 Next, in the above method, an X-ray CT image of the ore powder is obtained using X-ray CT. In this X-ray CT image, since various substances constituting the sample have luminance corresponding to their densities, the luminance magnitude relation is associated with the previously obtained density magnitude relation by MLA. For example, in the MLA measurement, the mineral α having the highest density metal in the sample, the mineral β having the same high density metal, and the mineral γ having the same medium density metal are ranked. Also, in the X-ray CT image, the ranking is made such that particle A has the highest brightness, particle B has the highest brightness but is not as bright as particle A, and particle C has the medium brightness. Linking is performed such that β=particle B and mineral γ=particle C. By doing so, it is possible to three-dimensionally evaluate the mass ratio and concentration of each mineral in the ore.

しかしながら、上記のような方法は、鉱石中に存在する複数種類の鉱物を相対的に評価することは可能であるが、特定の鉱物について、その質量分率を直接求めるようなことはできない。また、この方法では、MLAで観測される鉱物相の数とX線CTで観測される鉱物相の数とが一致しているという仮定に基づくが、MLAのような2次元観察方法で観測される鉱物相の数と3次元のX線CTで観測される鉱物相の数とが一致しない場合には、正確な評価を行うことができない。 However, although the method described above can relatively evaluate a plurality of types of minerals present in an ore, it is not possible to directly determine the mass fraction of a specific mineral. In addition, this method is based on the assumption that the number of mineral phases observed by MLA and the number of mineral phases observed by X-ray CT are the same, but the number of mineral phases observed by a two-dimensional observation method like MLA is based on the assumption that Accurate evaluation cannot be performed if the number of mineral phases observed by three-dimensional X-ray CT does not match the number of mineral phases observed.

特表2015-519571号公報Japanese Patent Publication No. 2015-519571 特開2017-090183号公報JP 2017-090183 A 特開2015-40724号公報(段落0012)JP 2015-40724 A (paragraph 0012) 特開2020-34372号公報(段落0013~0020)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-34372 (paragraphs 0013 to 0020)

資源劣質化対策として低品位鉄鉱石の有効活用を実現する上で、不純物であるリンが鉄鉱石中にどの程度含まれているかを正しく評価することが重要になるが、リン酸塩鉱物は鉄鉱石中に偏在しており、しかもそれが微量であることから、鉄鉱石中でのリン酸塩鉱物の質量分率を正確に測定するのは難しく、これまでに知られた方法では、それを達成することができない。 In order to effectively utilize low-grade iron ore as a countermeasure against resource deterioration, it is important to correctly evaluate the amount of phosphorus, an impurity, in iron ore. It is difficult to accurately measure the mass fraction of phosphate minerals in iron ore because they are ubiquitous in rocks and in very small amounts. cannot be achieved.

そこで、本発明者らは、鉄鉱石中に存在するリン酸塩鉱物の質量分率を測定する方法について鋭意検討を重ねた結果、以下のような方法を見出した。先ず、分析対象となる鉄鉱石粒子群の中から参照粒子を選定して、SEM/EDS及び振動分光法を利用することで、参照粒子に含まれるリン酸塩鉱物を同定する。次いで、同定されたリン酸塩鉱物と同種のリン酸塩鉱物の標本についてX線CT像を取得して、そのコントラストヒストグラムから、同定したリン酸塩鉱物に対応する輝度の強さを把握する。そして、実際に分析する分析粒子のX線CT像を取得して、先に求めたリン酸塩鉱物に対応する輝度の強さを有する領域を計測することで、鉄鉱石中に存在するリン酸塩鉱物の質量分率を正確に求めることができるようになることから、本発明を完成させた。なお、上記方法によれば、鉄鉱石中に存在するリン酸塩鉱物の体積分率についても同様にして求めることができることから、本発明では、これらをまとめて、鉄鉱石中におけるリン酸塩鉱物の形態別定量分析方法と呼ぶ。 Accordingly, the present inventors have made intensive studies on methods for measuring the mass fraction of phosphate minerals present in iron ore, and as a result, have found the following method. First, reference particles are selected from the iron ore particle group to be analyzed, and the phosphate minerals contained in the reference particles are identified by using SEM/EDS and vibrational spectroscopy. Next, an X-ray CT image is obtained for a specimen of the same type of phosphate mineral as the identified phosphate mineral, and the intensity of brightness corresponding to the identified phosphate mineral is grasped from the contrast histogram. Then, by acquiring an X-ray CT image of the analysis particles to be actually analyzed and measuring the region having the intensity of brightness corresponding to the previously obtained phosphate mineral, the phosphoric acid present in the iron ore The present invention was completed because it became possible to accurately determine the mass fraction of salt minerals. According to the above method, the volume fraction of phosphate minerals present in iron ore can also be obtained in the same manner. It is called a quantitative analysis method by morphology.

したがって、本発明の目的は、鉄鉱石中に存在するリン酸塩鉱物の質量分率又は体積分率を正確に測定することができるリン酸塩鉱物の形態別定量分析方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for quantitatively analyzing phosphate minerals according to morphology, which can accurately measure the mass fraction or volume fraction of phosphate minerals present in iron ore. .

すなわち、本発明の要旨は、次のとおりである。
(1)鉄鉱石中に存在するリン酸塩鉱物の質量分率又は体積分率を測定するリン酸塩鉱物の形態別定量分析方法であって、
分析対象となる鉄鉱石粒子群の中から参照粒子を選び出し、前記参照粒子の断面をSEM/EDS及び振動分光法で分析して、前記参照粒子に含まれるリン酸塩鉱物を同定する工程と、
前記同定された同定リン酸塩鉱物と同種であるリン酸塩鉱物の標本のX線CT像を取得する工程と、
前記標本で取得されたX線CT像から輝度の強さと輝度の頻度に関するコントラストヒストグラムを作成し、前記同定リン酸塩鉱物に対応する輝度の強さを特定する工程と、
前記鉄鉱石粒子群の中から分析粒子を選び出し、前記分析粒子のX線CT像を取得する工程と、
前記分析粒子で取得されたX線CT像をもとに、前記分析粒子における同定リン酸塩鉱物に相当する輝度の強さを有する領域の体積を計測して、前記分析粒子中での前記同定リン酸塩鉱物の質量分率又は体積分率を求める工程と、
を備えることを特徴とする、鉄鉱石中に存在するリン酸塩鉱物の形態別定量分析方法。
(2)前記同定リン酸塩鉱物に対応する輝度の強さを特定する工程に先駆けて、前記標本の断面をSEM/EDS及び振動分光法で分析して、前記標本のX線CT像のコントラストから分析対象とするリン酸塩鉱物の輝度を特定する工程を有する、(1)に記載の鉄鉱石中に存在するリン酸塩鉱物の形態別定量分析方法。
(3)前記分析粒子中での同定リン酸塩鉱物の質量分率又は体積分率を求める工程において、前記標本で取得したX線CT像のコントラストヒストグラム、又は、前記分析粒子で取得したX線CT像のコントラストヒストグラムのいずれか一方を補正した上で、前記分析粒子のX線CT像における同定リン酸塩鉱物に相当する輝度の強さを有する領域を計測する、(1)又は(2)に記載のリン酸塩鉱物の形態別定量分析方法。
(4)前記参照粒子に含まれるリン酸塩鉱物を同定する工程において、前記参照粒子の断面を蛍光X線分析により元素分析した上で、SEM/EDS及び振動分光法により前記リン酸塩鉱物を同定する、(1)又は(2)に記載のリン酸塩鉱物の形態別定量分析方法。
(5)前記参照粒子に含まれるリン酸塩鉱物を同定する工程において、参照粒子を複数選び出し、前記複数の参照粒子の断面を有する集合粒子断面をもとに分析する、(1)又は(2)に記載のリン酸塩鉱物の形態別定量分析方法。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A method for quantitatively analyzing phosphate minerals according to morphology for measuring the mass fraction or volume fraction of phosphate minerals present in iron ore,
A step of selecting reference particles from the iron ore particle group to be analyzed, analyzing the cross section of the reference particles by SEM/EDS and vibrational spectroscopy, and identifying the phosphate mineral contained in the reference particles;
obtaining an X-ray CT image of a specimen of a phosphate mineral that is the same as the identified identified phosphate mineral;
creating a contrast histogram of brightness intensity and brightness frequency from an X-ray CT image obtained from the specimen to identify the brightness intensity corresponding to the identified phosphate mineral;
a step of selecting analysis particles from the iron ore particle group and obtaining an X-ray CT image of the analysis particles;
Based on the X-ray CT image obtained with the analysis particles, the volume of the region having the brightness intensity corresponding to the identified phosphate mineral in the analysis particles is measured, and the identification in the analysis particles is performed. determining the mass fraction or volume fraction of the phosphate mineral;
A quantitative analysis method for each morphology of phosphate minerals present in iron ore, characterized by comprising:
(2) Prior to the step of identifying the brightness intensity corresponding to the identified phosphate mineral, the cross-section of the specimen is analyzed by SEM/EDS and vibrational spectroscopy, and the contrast of the X-ray CT image of the specimen is The method for quantitatively analyzing phosphate minerals present in iron ore according to form according to (1), comprising the step of specifying the brightness of the phosphate minerals to be analyzed from.
(3) In the step of determining the mass fraction or volume fraction of the identified phosphate mineral in the analysis particles, the contrast histogram of the X-ray CT image obtained with the specimen, or the X-ray obtained with the analysis particles (1) or (2), after correcting one of the contrast histograms of the CT image, measuring the region having the brightness intensity corresponding to the identified phosphate mineral in the X-ray CT image of the analysis particle; Quantitative analysis method according to morphology of phosphate minerals described in .
(4) In the step of identifying the phosphate minerals contained in the reference particles, the cross section of the reference particles is subjected to elemental analysis by fluorescent X-ray analysis, and then the phosphate minerals are identified by SEM/EDS and vibrational spectroscopy. A quantitative analysis method according to morphology of phosphate minerals according to (1) or (2) for identification.
(5) in the step of identifying phosphate minerals contained in the reference particles, selecting a plurality of reference particles and analyzing based on aggregated particle cross sections having cross sections of the plurality of reference particles; (1) or (2) ) quantitative analysis method for each morphology of phosphate minerals described in ).

本発明によれば、鉄鉱石中に含まれる量がごく僅かであり、しかも、鉄鉱石内で偏在しているリン酸塩鉱物について、その質量分率又は体積分率を正確に測定することができるようになる。特に、鉄鉱石中に存在するリン酸塩鉱物の質量分率や体積分率を測定するリン酸塩鉱物の形態別定量分析方法はこれまでに知られておらず、今後、低品位鉄鉱石の有効活用を実現していく上で、極めて有用な発明である。 According to the present invention, it is possible to accurately measure the mass fraction or volume fraction of phosphate minerals that are contained in iron ore in a very small amount and are unevenly distributed in iron ore. become able to. In particular, there is no known quantitative analysis method for morphology of phosphate minerals that measures the mass fraction and volume fraction of phosphate minerals present in iron ore. This is an extremely useful invention for achieving effective utilization.

図1は、実施例1における参照粒子の外観を示す写真とEDSマップである(下段の枠囲は、上段の各図の位置を指し示すためのものである)。FIG. 1 is a photograph and an EDS map showing the appearance of reference particles in Example 1 (the lower frame indicates the position of each upper figure). 図2は、実施例1におけるラマンスペクトルであり、上段はヒドロキシアパタイトの標準試薬の場合であり、下段は参照粒子におけるCa/P共存領域のものである。FIG. 2 shows Raman spectra in Example 1, the upper row is for the hydroxyapatite standard reagent, and the lower row is for the Ca/P coexistence region in the reference particles. 図3は、実施例1においてX線CTにより取得されたヒドロキシアパタイト標本の3次元CT画像から作成したコントラストヒストグラムである。3 is a contrast histogram created from a three-dimensional CT image of a hydroxyapatite sample obtained by X-ray CT in Example 1. FIG. 図4は、実施例1における分析粒子のX線CT像である。4 is an X-ray CT image of analysis particles in Example 1. FIG. 図5は、実施例1における本発明の方法で求めたヒドロキシアパタイトの質量分率とXRD測定で求めたヒドロキシアパタイトの質量分率とを比較したものである。FIG. 5 compares the mass fraction of hydroxyapatite determined by the method of the present invention in Example 1 and the mass fraction of hydroxyapatite determined by XRD measurement. 図6は、実施例2における参照粒子のμ-XRFによる元素分析結果であり、下段は上段の一部を拡大したものである。FIG. 6 shows the results of elemental analysis by μ-XRF of the reference particles in Example 2, and the lower part is an enlarged part of the upper part. 図7は、実施例2における参照粒子のリン酸塩鉱物の近傍をSEM/EDSによって元素分析した結果である。FIG. 7 shows the result of elemental analysis by SEM/EDS of the vicinity of the phosphate mineral of the reference particles in Example 2. FIG. 図8は、実施例2における参照粒子を顕微ラマンによって分析した結果である。FIG. 8 shows the results of micro-Raman analysis of the reference particles in Example 2. FIG. 図9は、実施例2におけるYPO鉱物標本のコントラストヒストグラム、及び分析粒子のコントラストヒストグラムである。FIG. 9 is the contrast histogram of the YPO4 mineral specimen and the contrast histogram of the analyzed particles in Example 2; 図10は、YPO鉱物標本のコントラストヒストグラムと分析粒子のコントラストヒストグラムとを比較した一部拡大図である。FIG. 10 is an enlarged partial view comparing the contrast histogram of the YPO4 mineral specimen with the contrast histogram of the analyzed particles. 図11は、実施例2における分析粒子のX線CT像である。11 is an X-ray CT image of analysis particles in Example 2. FIG.

以下、本発明について詳しく説明する。
本発明は、鉄鉱石中に存在するリン酸塩鉱物の質量分率又は体積分率を測定するリン酸塩鉱物の形態別定量分析方法であって、以下のi)~v)の工程を備えるものである。
i)分析対象となる鉄鉱石粒子群の中から参照粒子を選び出し、該参照粒子の断面をSEM/EDS及び振動分光法で分析して、参照粒子に含まれるリン酸塩鉱物を同定する工程、
ii)同定された同定リン酸塩鉱物と同種であるリン酸塩鉱物の標本のX線CT像を取得する工程、
iii)前記標本で取得されたX線CT像から輝度の強さと輝度の頻度に関するコントラストヒストグラムを作成し、同定リン酸塩鉱物に対応する輝度の強さを特定する工程、
iv)前記鉄鉱石粒子群のなかから分析粒子を選び出し、該分析粒子のX線CT像を取得する工程、及び、
v)前記分析粒子で取得されたX線CT像をもとに、同定リン酸塩鉱物に相当する輝度の強さを有する領域を計測して、分析粒子中での同定リン酸塩鉱物の質量分率又は体積分率を求める工程。
The present invention will be described in detail below.
The present invention is a method for quantitatively analyzing phosphate minerals according to morphology for measuring the mass fraction or volume fraction of phosphate minerals present in iron ore, comprising the following steps i) to v). It is a thing.
i) selecting reference particles from the group of iron ore particles to be analyzed and analyzing the cross section of the reference particles by SEM/EDS and vibrational spectroscopy to identify the phosphate mineral contained in the reference particles;
ii) obtaining an X-ray CT image of a specimen of a phosphate mineral that is congruent with the identified identified phosphate mineral;
iii) creating a contrast histogram of brightness intensity and brightness frequency from the X-ray CT image obtained from the specimen to identify the brightness intensity corresponding to the identified phosphate mineral;
iv) selecting analysis particles from the iron ore particle group and acquiring an X-ray CT image of the analysis particles;
v) Based on the X-ray CT image obtained with the analysis particles, a region having a luminance intensity corresponding to the identified phosphate mineral is measured to determine the mass of the identified phosphate mineral in the analysis particles. Determining fraction or volume fraction.

本発明では、先ず、上記i)の工程において、分析対象となる鉄鉱石粒子群のなかから参照粒子を選び出し、元素の分布をEDS搭載の走査型電子顕微鏡(SEM/EDS)により分析する。対象とする元素は、例えば、Fe、Si、P、Ca、Alである。Na、Mg、Ti、Mn、レアアースなど、それ以外の元素についても、分析の対象とするリン酸塩鉱物や鉄鉱石が含有する鉱物相によって元素を選択する。
ここで、図1には、観察結果の一例が示されている。図中の上段左(1)は、参照粒子を樹脂包埋して断面を研磨した研磨面を示す写真であり、同上段中央(2)は、研磨面におけるひとつの粒子〔(1)で矢印を付したもの〕のSEM像(倍率30倍)である。また、同上段右(3)、下段左(4)、下段中央(5)、及び下段右(6)は、(2)の粒子断面のEDS相解析結果(EDSマップ)を示し、(3)はCa元素、(4)はP元素、(5)はFe元素、及び(6)はSi元素のものである。この参照粒子では、(5)のFeのほかに、(3)のCaと(4)のPの共存(図中にそれぞれ白丸で示した領域)が確認される。(6)のSiはその存在が確認されていない。
In the present invention, first, in step i) above, reference particles are selected from the iron ore particle group to be analyzed, and the distribution of elements is analyzed with a scanning electron microscope (SEM/EDS) equipped with an EDS. Target elements are, for example, Fe, Si, P, Ca, and Al. Other elements such as Na, Mg, Ti, Mn, and rare earths are also selected according to the mineral phase contained in the phosphate minerals and iron ores to be analyzed.
Here, FIG. 1 shows an example of observation results. In the figure, the upper left (1) is a photograph showing a polished surface obtained by embedding the reference particles in resin and polishing the cross section, and the upper center (2) is a photograph showing one particle on the polished surface [indicated by an arrow in (1) attached] is an SEM image (magnification: 30 times). In addition, the upper right (3), the lower left (4), the lower center (5), and the lower right (6) show the EDS phase analysis results (EDS map) of the particle cross section of (2), and (3) is Ca element, (4) is P element, (5) is Fe element, and (6) is Si element. In this reference particle, in addition to Fe (5), the coexistence of Ca (3) and P (4) (regions indicated by white circles in the figure) are confirmed. The existence of Si in (6) has not been confirmed.

上記のようにして、SEM/EDSにより含有元素の分析を行った後、上記i)の工程では、リン酸塩鉱物を構成する元素を有する領域について、振動分光法の分析を行う。この振動分光法としては、分析対象に電磁波を照射して、その透過又は反射光を分光してスペクトルを得ることで、分子構造を解析することができるものであればよく、代表的には、ラマン分光法やフーリエ変換赤外分光法等を挙げることができるが、鉄鉱石中のリン酸塩鉱物を分析する観点から、好ましくは、ラマン分光法又はフーリエ変換赤外分光法であるのがよく、最も好ましくはラマン分光法である。 After analyzing the contained elements by SEM/EDS as described above, in step i) above, the region having the elements constituting the phosphate mineral is analyzed by vibrational spectroscopy. This vibrational spectroscopy may be any method that can analyze the molecular structure by irradiating an object to be analyzed with an electromagnetic wave and obtaining a spectrum by spectroscopically transmitting or reflecting the light. Raman spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, and the like can be mentioned, but from the viewpoint of analyzing phosphate minerals in iron ore, preferably Raman spectroscopy or Fourier transform infrared spectroscopy. , most preferably Raman spectroscopy.

先の例では、粒子断面でCaとPの共存が確認されたCa/P共存領域(図中の白丸部分)について、ラマンスペクトル測定を実施した結果が図2に示されている。図2において、上段のスペクトルは、ヒドロキシアパタイト(Hydroxyapatite)〔Ca5(PO4)3(OH)〕の標準試薬を測定したものである。下段のスペクトルは、参照粒子のCa/P共存領域を測定したものであり、両者が一致していることから、この参照粒子に含まれるリン酸塩鉱物はヒドロキシアパタイトであると同定される。 In the previous example, FIG. 2 shows the results of Raman spectrum measurement for the Ca/P coexistence region (white circles in the figure) where the coexistence of Ca and P was confirmed in the particle cross section. In FIG. 2, the upper spectrum is obtained by measuring a standard reagent of hydroxyapatite [Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH)]. The spectrum in the lower row is obtained by measuring the Ca/P coexistence region of the reference particles, and since both coincide, the phosphate mineral contained in the reference particles is identified as hydroxyapatite.

ちなみに、ラマン分光スペクトルは赤外線吸収スペクトルに比べて標準スペクトルの公開数は圧倒的に少なく、特にリン酸塩鉱物に関して、これを同定するための標準スペクトルが整備されていない。そのため、本発明では、SEM/EDSによる元素分析の結果を受けて、含有元素からリン酸塩鉱物を推測する。この例では、CaとPからなる鉱物としてヒドロキシアパタイトであると推測して(ヒドロキシアパタイトは鉄鉱石中でCaとPからなるリン酸塩鉱物の代表例である)、ヒドロキシアパタイトの市販の標準試薬でラマン分光スペクトルを測定した上で、参照粒子でも測定して鉄鉱石粒子に含まれたリン酸塩鉱物を同定する。なお、鉄鉱石中に存在するリン酸塩鉱物としては、上記のようなヒドロキシアパタイトのほか、後述する実施例で示したゼノタイム(Xenotime)(YPO4)や藍鉄鉱(Vivianite)(Fe3(PO4)2・8H2O)、銀星石(Wavellite)(Al3(PO4)2(OH,F)3・5H2O)等が代表的に知られているが、本発明で対象とするリン酸塩鉱物はこれらに制限されない。特に、X線CTで取得されるコントラストヒストグラムにおいて、対象となるリン酸塩鉱物の輝度領域が重複しない限り、参照粒子や分析粒子に存在する鉱物相の数が一致しなくても、リン酸塩鉱物の同定は可能である。 By the way, the number of published standard spectra for Raman spectroscopy is overwhelmingly smaller than that for infrared absorption spectra, and in particular for phosphate minerals, standard spectra for identifying them have not been prepared. Therefore, in the present invention, the phosphate mineral is estimated from the contained elements based on the result of elemental analysis by SEM/EDS. In this example, assuming that the mineral composed of Ca and P is hydroxyapatite (hydroxyapatite is representative of phosphate minerals composed of Ca and P in iron ore), a commercially available standard reagent for hydroxyapatite After measuring the Raman spectroscopy at , the reference particles are also measured to identify the phosphate minerals contained in the iron ore particles. Phosphate minerals present in iron ore include hydroxyapatite as described above, as well as Xenotime (YPO 4 ) and Vivianite (Fe 3 (PO 4 ) 2.8H 2 O), Wavellite (Al 3 (PO 4 ) 2 (OH, F) 3.5H 2 O), etc. are representatively known, but are the subject of the present invention. Phosphate minerals to be used are not limited to these. In particular, in the contrast histogram obtained by X-ray CT, as long as the brightness regions of the target phosphate minerals do not overlap, even if the number of mineral phases present in the reference particles and the analysis particles do not match, the phosphate Mineral identification is possible.

ここで、i)の工程で試料とする参照粒子については、分析対象となる鉄鉱石粒子群のなかから任意に選び出したものである。一般に、製鉄プロセスで使用される鉄鉱石は5mm以下の粉状になった粉鉱石(鉄鉱石粒子)が主体であり、それを配合して少量の石灰粉と混ぜて、一定の大きさに焼き固めて焼結鉱とする。そのため、分析対象となる鉄鉱石粒子の多くは5mm以下程度のものである。このような鉄鉱石粒子のひとつで断面をSEM/EDSにて観察することも理論上は可能であるが、鉄鉱石中に含まれるリン酸塩鉱物は僅かであるため、リン酸塩鉱物が存在する断面を見つけ出すのが容易でない。 Here, the reference particles used as samples in step i) are arbitrarily selected from the iron ore particle group to be analyzed. In general, the iron ore used in the steelmaking process is mainly powdered ore (iron ore particles) of 5 mm or less, which is mixed with a small amount of lime powder and baked to a certain size. Solidify to make sintered ore. Therefore, most of the iron ore particles to be analyzed are about 5 mm or less. It is theoretically possible to observe the cross section of one of these iron ore particles with SEM/EDS, but since the amount of phosphate minerals contained in iron ore is small, phosphate minerals are present. It is not easy to find a cross section that does.

そのため、先の図1(1)のように複数の参照粒子を選び出し、好ましくは、1~3mm程度の参照粒子を少なくとも50個程度選んで、それらを樹脂包埋し、その断面を研磨して試料を形成するようにして、複数の参照粒子の断面を有する集合粒子断面をもとにi)の工程を行うのがよい。より具体的には、この集合粒子断面のうち、参照粒子の断面の合計面積が400mm以上となるようにするのが好ましい。これにより、より確実にリン酸塩鉱物が存在する参照粒子の断面を観察することができる。このような2次元観察でリン酸塩鉱物を捉える確率が上がることからすれば、参照粒子の断面の合計面積が大きい方がより望ましいことは勿論であるが、実際の測定での手間や作業性等を考慮すると、この合計面積は1200mm程度が実質的な上限である。また、このi)の工程では、一般的な測定と同様、予め、SEMにより樹脂埋めされた参照粒子の断面の反射電子像等を得た上で、参照粒子の位置を特定してEDSによる元素分析を行うようにすることができる。 Therefore, as shown in FIG. 1(1) above, a plurality of reference particles are selected, preferably at least 50 reference particles of about 1 to 3 mm are selected, embedded in resin, and their cross sections are polished. Preferably, step i) is performed based on an aggregated grain cross-section having a cross-section of a plurality of reference grains so as to form a sample. More specifically, it is preferable that the total area of the cross sections of the reference particles in the cross section of the aggregated particles is 400 mm 2 or more. This makes it possible to more reliably observe the cross section of the reference grain in which the phosphate mineral is present. Considering that the probability of catching phosphate minerals in such two-dimensional observation increases, it is of course more desirable that the total area of the cross section of the reference particles is larger. Considering these factors, the substantial upper limit of the total area is about 1200 mm 2 . In step i), as in general measurement, a backscattered electron image or the like of a cross section of a resin-embedded reference particle is obtained by SEM in advance, and then the position of the reference particle is specified and the element is measured by EDS. analysis can be performed.

次に、ii)の工程では、i)の工程で同定された同定リン酸塩鉱物と同種であるリン酸塩鉱物の標本のX線CT像を取得する。X線CTは、分析対象内をX線が透過する際の透過のし易さや吸収され易さの違いを利用して、分析対象を構成する材質やその構造を調べるものである。このii)の工程は、i)の工程で同定された同定リン酸塩鉱物がX線をどの程度透過するか(吸収するか)を把握するために行うものであり、後述するiv)の工程において、実際に分析粒子のX線CT像を取得して、分析粒子内に同定リン酸塩鉱物がどの程度含まれているかを正しく評価できるようにする。但し、X線CTは材料密度の影響を受け易く、それにより像の空間分解能、視野、コントラストが変化する。そのため、本発明では、ii)工程とiv)工程でのX線CT像の取得条件を揃えるようにして、なかでも、評価材(ここでは分析粒子)と標準物質(ここでは鉱物標本)のサイズ、及び測定条件(特に入射X線の電圧や出力、像の空間分解能)については、評価材(ここでは分析粒子)と標準物質(ここでは鉱物標本)とで測定条件ができるだけ同じになるようにするのがよい。 Next, in step ii), an X-ray CT image of a specimen of a phosphate mineral that is the same as the identified phosphate mineral identified in step i) is obtained. X-ray CT utilizes differences in the easiness of transmission and easiness of absorption of X-rays when they pass through the object to be analyzed, and examines the material and structure of the object to be analyzed. This step ii) is carried out to understand how much the identified phosphate mineral identified in step i) transmits (absorbs) X-rays, and step iv) described later. 3, an X-ray CT image of the particles to be analyzed is actually obtained so that the amount of the identified phosphate mineral contained in the particles to be analyzed can be correctly evaluated. However, X-ray CT is susceptible to material density, which changes the spatial resolution, field of view, and contrast of the image. Therefore, in the present invention, the acquisition conditions for the X-ray CT images in the ii) step and the iv) step are matched, and among others, the size of the evaluation material (here, the analysis particle) and the standard material (here, the mineral specimen) , and the measurement conditions (especially the incident X-ray voltage and output, and the spatial resolution of the image) should be as similar as possible for the evaluation material (here, analysis particles) and the reference material (here, mineral specimen). Better to

ここで、ii)の工程で使用するリン酸塩鉱物の標本とは、天然鉱物から採取されたものを用いることができる。なかでも好ましくは、ほぼ単相で塊状のものであり、なおかつ鉱物標本として市販のものであるのがよい。特に制限はないが、例えば、一般の鉱物標本・隕石標本販売の専門店より入手可能である。先の例で言えば、ヒドロキシアパタイトの標本であり、このような標本として、好適には、その名称が水酸燐灰石、若しくは(ハイドロキシ)アパタイトと記載のもので、評価材である分析粒子と同等のサイズ、及び形状であるのがよい。 Here, the phosphate mineral sample used in step ii) can be one collected from natural minerals. Among them, it is preferable that the material is substantially single-phase and massive, and is commercially available as a mineral specimen. Although there is no particular limitation, for example, they can be obtained from general stores specializing in the sale of mineral specimens and meteorite specimens. In the previous example, it is a sample of hydroxyapatite, and as such a sample, preferably, the name is described as hydroxyapatite or (hydroxy)apatite, and is equivalent to the analysis particles that are the evaluation materials. size and shape.

次いで、iii)の工程では、ii)工程のX線CTで取得された標本のX線CT像をもとに、輝度の強さと輝度の頻度に関するコントラストヒストグラムを作成して、同定リン酸塩鉱物に対応する輝度の強さを特定する。先に述べたように、分析対象を構成する材質によりX線の透過や吸収に違いがあり、X線CTでは、その違いに応じた輝度に基づき3次元CT画像(グレイスケール画像)が形成される。そこで、X線CTに付属の画像解析ソフト等を用いて、3次元CT画像を構成するボクセルに入力されている輝度を読み上げていき、輝度の強さを横軸に取り、輝度の頻度を縦軸に取ってコントラストヒストグラムを作成する。 Next, in step iii), based on the X-ray CT image of the specimen obtained by the X-ray CT in step ii), a contrast histogram regarding brightness intensity and brightness frequency is created to identify the phosphate mineral. Identify the luminance intensity corresponding to . As described above, there are differences in the transmission and absorption of X-rays depending on the material that constitutes the object to be analyzed, and in X-ray CT, a three-dimensional CT image (grayscale image) is formed based on the brightness corresponding to the difference. be. Therefore, using the image analysis software etc. attached to the X-ray CT, read out the luminance input to the voxels that make up the 3D CT image. Create a contrast histogram on the axis.

図3には、ii)及びiii)工程として、X線CTにより得られた天然のヒドロキシアパタイトの鉱物相からなる標本(鉱物標本)の3次元CT画像について、画像解析ソフトを用いて輝度の強さを横軸に取り、輝度の頻度を縦軸に取って作成したコントラストヒストグラムが示されている。この図3において、ほぼ中央にあるピークがヒドロキシアパタイトの鉱物相を透過したX線が表すものである。その左側にあるピークは、X線が大気を通過しただけのものである。このようなコントラストヒストグラムを作成した場合には、鉱物相のピークは大気を通過したピークよりも常に輝度が明るくなる。 As ii) and iii) steps, FIG. Contrast histograms are shown, constructed with intensity on the horizontal axis and luminance frequency on the vertical axis. In FIG. 3, the peak at approximately the center is the X-ray transmitted through the mineral phase of hydroxyapatite. The peak to the left of it is just the x-ray passing through the atmosphere. When such a contrast histogram is created, the mineral phase peaks are always brighter than the atmospheric peaks.

上記のように、図3のコントラストヒストグラムにおいて、輝度の強さ(横軸)の30000~40000の領域がヒドロキシアパタイトに相当するものと特定される。この領域については、後のv)工程において、実際の分析粒子における同定リン酸塩鉱物の計測に用いられることから、その決定にあたっては、後述のiv)工程で測定した分析粒子の3次元CT画像をもとに、v)工程で上記と同様のコントラストヒストグラムを作成した際に、同定リン酸塩鉱物(この場合にはヒドロキシアパタイト)に相当するピークと一致するように決めることができる。或いは、ヒドロキシアパタイトに相当するピーク位置を中心として、その両側にある2点の変曲点で挟まれた領域をヒドロキシアパタイトに相当する輝度の強さの領域と決めてもよい。具体的には、図3の例において、ヒドロキシアパタイトのピークよりも輝度が大きい側の2回微分が負になる点(すなわち輝度の強さ=32000)と、同ピークよりも輝度が小さい側の2回微分が正になる点(すなわち輝度の強さ=36000)とで挟まれた領域(32000~36000)がヒドロキシアパタイトの信号であるとして決定してもよい。更には、同定リン酸塩鉱物に相当するピークの半値幅を選択して、それに相当するものを輝度の強さの領域としてもよい。 As described above, in the contrast histogram of FIG. 3, the luminance intensity (horizontal axis) region of 30000 to 40000 is identified as corresponding to hydroxyapatite. Since this area is used to measure the identified phosphate minerals in the actual analysis particles in the later step v), the determination is based on the three-dimensional CT image of the analysis particles measured in the later-described step iv). can be determined to match the peak corresponding to the identified phosphate mineral (hydroxyapatite in this case) when a contrast histogram similar to that described above is created in step v). Alternatively, a region sandwiched by two inflection points on both sides of the peak position corresponding to hydroxyapatite may be determined as a region of intensity of luminance corresponding to hydroxyapatite. Specifically, in the example of FIG. 3, the point where the second derivative becomes negative on the side where the brightness is higher than the peak of hydroxyapatite (that is, the intensity of brightness = 32000), and the point on the side where the brightness is lower than the peak of hydroxyapatite. The region (32000 to 36000) sandwiched by the point where the second differentiation becomes positive (ie, intensity of luminance = 36000) may be determined as the hydroxyapatite signal. Further, the half-value width of the peak corresponding to the identified phosphate mineral may be selected and the corresponding one taken as the region of brightness intensity.

ここで、iii)工程で同定リン酸塩鉱物に対応する輝度の強さを特定するにあたり、鉱物標本の断面をSEM/EDS及び振動分光法で分析した上で、鉱物標本のX線CT像のコントラストから分析対象とするリン酸塩鉱物の輝度を特定するようにしてもよい。鉱物標本に複数の鉱物相が含まれているような場合など、どの領域が同定リン酸塩鉱物に対応するかをより確実に決めることができる。 Here, in identifying the brightness intensity corresponding to the identified phosphate mineral in step iii), after analyzing the cross section of the mineral specimen by SEM / EDS and vibrational spectroscopy, the X-ray CT image of the mineral specimen The brightness of the phosphate mineral to be analyzed may be specified from the contrast. It is possible to more reliably determine which regions correspond to identified phosphate minerals, such as when a mineral specimen contains multiple mineral phases.

次に、iv)の工程では、分析対象となる鉄鉱石粒子群のなかから分析粒子を選び出して、X線CT像を取得する。ここでの分析粒子は、先のi)工程で選び出される参照粒子と採取場所や採取時期が一緒の同銘柄のものである。i)工程では、SEM/EDSや振動分光法の分析のために断面を形成する必要があるが、このiv)工程では、非破壊で分析粒子となる鉄鉱石粒子のX線CT像を取得することができる。そのため、1つの分析粒子でX線CT像を取得すればよいが、分析粒子を複数選択してそれぞれX線CT像を取得し、後述するv)工程で得られる同定リン酸塩鉱物の質量分率を平均値等として求めるようにしてもよい。そして、このiv)工程におけるX線CT像の取得は、対象となる試料の違いを除いて、先のii)工程でのX線CT像の取得と同じ条件で行うようにすればよい。 Next, in step iv), particles to be analyzed are selected from the iron ore particle group to be analyzed, and X-ray CT images are acquired. The particles to be analyzed here are those of the same brand as those of the reference particles selected in step i), which have the same collection location and collection time. In step i), it is necessary to form a cross-section for analysis by SEM/EDS or vibrational spectroscopy, but in step iv), an X-ray CT image of the iron ore particles to be analyzed is obtained in a non-destructive manner. be able to. Therefore, it is sufficient to acquire an X-ray CT image with one analysis particle, but a plurality of analysis particles are selected, each X-ray CT image is acquired, and the mass fraction of the identified phosphate mineral obtained in step v) described later. The rate may be obtained as an average value or the like. The acquisition of the X-ray CT image in step iv) may be performed under the same conditions as the acquisition of the X-ray CT image in step ii) above, except for the difference in the target sample.

次いで、v)の工程では、iv)工程のX線CTにより得られた分析粒子の3次元CT画像をもとに、同定リン酸塩鉱物に相当する輝度の強さを有する領域を計測して、分析粒子中での同定リン酸塩鉱物の質量分率を求めるようにする。この分析粒子の3次元CT画像は、先のiii)工程で求める3次元CT画像と分解能等を揃えておくようにすればよい。そして、このv)の工程では、X線CTに付属の画像解析ソフト等を用いて、分析粒子の3次元CT画像から、iii)工程で求めた同定リン酸塩鉱物に対応する輝度の強さを有する領域を判別する。その際、iii)工程の場合と同様に、分析粒子の3次元CT画像から輝度の強さと輝度の頻度に関するコントラストヒストグラムを作成してもよく、コントラストヒストグラムを作成せずに、分析粒子における同定リン酸塩鉱物に相当する領域を求めるようにしてもよい。 Next, in step v), based on the three-dimensional CT image of the analysis particles obtained by the X-ray CT in step iv), a region having a luminance intensity corresponding to the identified phosphate mineral is measured. , to determine the mass fraction of identified phosphate minerals in the analyzed particles. The three-dimensional CT image of the particles to be analyzed should have the same resolution as the three-dimensional CT image obtained in the previous step iii). Then, in this step v), using image analysis software attached to the X-ray CT, from the three-dimensional CT image of the analyzed particles, the brightness intensity corresponding to the identified phosphate mineral obtained in the step iii) Determine the regions that have At that time, as in the case of step iii), a contrast histogram relating to brightness intensity and brightness frequency may be created from the three-dimensional CT image of the analysis particle, and the identified phosphor in the analysis particle may be obtained without creating a contrast histogram. A region corresponding to acid salt minerals may be obtained.

ここで、図4には、先の例における分析粒子のCT像が示されている。このCT像では、ヒドロキシアパタイトに相当する領域がマッピングされており、実際にはヒドロキシアパタイトの領域が赤で示され、酸化鉄を含んだその他の鉱物相が水色で示されている(図4上段は実際のCT像であり、下段はヒドロキシアパタイトの領域を示した説明図である)。この図4では、iii)の工程で求めたヒドロキシアパタイトに相当する輝度の強さの領域、具体的には、ヒドロキシアパタイトのピーク両側にある2点の変曲点で挟まれた領域の輝度の強さ(32000~36000)に相当するものをヒドロキシアパタイトとし、それ以外については酸化鉄を含んだその他の鉱物相として判別している。 Here, FIG. 4 shows a CT image of analysis particles in the previous example. In this CT image, the region corresponding to hydroxyapatite is mapped, and in fact the hydroxyapatite region is shown in red, and other mineral phases containing iron oxide are shown in light blue (Fig. 4, top). is an actual CT image, and the lower part is an explanatory diagram showing the hydroxyapatite region). In FIG. 4, the luminance intensity region corresponding to hydroxyapatite obtained in step iii), specifically, the luminance of the region sandwiched between two inflection points on both sides of the hydroxyapatite peak. Those corresponding to the strength (32,000 to 36,000) are identified as hydroxyapatite, and others are identified as other mineral phases containing iron oxide.

また、分析粒子中での同定リン酸塩鉱物の質量分率又は体積分率を求めるにあたり、標本で取得したX線CT像のコントラストヒストグラム、又は、分析粒子で取得したX線CT像のコントラストヒストグラムのいずれか一方を補正した上で、分析粒子のX線CT像における同定リン酸塩鉱物に相当する輝度の強さを有する領域を計測するようにしてもよい。先に述べたように、X線CTは材料密度の影響を受け易く、それにより、像の空間分解能や視野、コントラストが変化することがある。そのため、X線CT像を取得する際に、標本と分析粒子との間でサイズや形状等に違いがあるようなときには、ベースラインを合わせるような補正を行うのがよい。例えば、各スペクトルにおける試料と空間の境界の輝度が等しくなるようにスペクトルを平行移動させて補正を行うことで輝度の補正が可能である。 In addition, in determining the mass fraction or volume fraction of the identified phosphate mineral in the analysis particles, the contrast histogram of the X-ray CT image obtained with the specimen, or the contrast histogram of the X-ray CT image obtained with the analysis particles After correcting either one of the above, the region having the brightness intensity corresponding to the identified phosphate mineral in the X-ray CT image of the analysis particle may be measured. As mentioned earlier, X-ray CT is sensitive to material density, which can change the spatial resolution, field of view, and contrast of the image. Therefore, when acquiring an X-ray CT image, if there is a difference in size, shape, etc. between the sample and the analysis particles, it is preferable to perform correction to match the baseline. For example, it is possible to correct the brightness by translating the spectrum so that the brightness at the boundary between the sample and the space in each spectrum becomes equal.

このように、分析粒子のX線CTにより、分析粒子1つに含まれる同定リン酸塩鉱物の体積を測定し、同定リン酸塩鉱物の体積にその密度を掛けることで、分析粒子1つが含有する同定リン酸塩鉱物の質量を算出することができる。例えば、X線CTで測定した分析粒子1つの質量を求めて、同定リン酸塩鉱物の質量を分析粒子1つの質量で除することで、分析粒子中での同定リン酸塩鉱物の質量分率を求めることができる。その他、分析粒子中での同定リン酸塩鉱物の質量分率を求める方法として、鉄鉱石粒子中に含まれるリン酸塩鉱物以外の鉱物相が単一であれば、リン酸塩鉱物とそれ以外の鉱物相の体積分率をCT画像処理により求め、これらの値に各鉱物相の密度を乗じて、分析粒子中での同定リン酸塩鉱物の質量分率を求める方法を使用してもよい。また、上記で得た同定リン酸塩鉱物の体積から、分析粒子1つが含有する同定リン酸塩鉱物の体積分率を求めるようにしてもよいことは勿論である。 In this way, by measuring the volume of the identified phosphate mineral contained in one analyzed particle by X-ray CT of the analyzed particle, and multiplying the volume of the identified phosphate mineral by its density, one analyzed particle contains The mass of the identified phosphate mineral can be calculated. For example, by obtaining the mass of one analysis particle measured by X-ray CT and dividing the mass of the identified phosphate mineral by the mass of one analysis particle, the mass fraction of the identified phosphate mineral in the analysis particle can be asked for. In addition, as a method of obtaining the mass fraction of the identified phosphate minerals in the analyzed particles, if there is only one mineral phase other than phosphate minerals contained in the iron ore particles, The volume fraction of the mineral phase is determined by CT image processing, and these values are multiplied by the density of each mineral phase to determine the mass fraction of the identified phosphate mineral in the analyzed particles. . It is of course possible to determine the volume fraction of the identified phosphate mineral contained in one analysis particle from the volume of the identified phosphate mineral obtained above.

本発明では、先のi)工程において、参照粒子の断面を蛍光X線分析により元素分析した上で、SEM/EDS及び振動分光法によりリン酸塩鉱物を同定するようにしてもよい。蛍光X線分析では、比較的大面積の元素分析が可能であることから、EDSでの観察に先駆けて、予め、参照粒子の断面を蛍光X線分析で元素分析しておき(スクリーニングしておき)、リン酸塩鉱物の構成元素が検出された領域について、上述したようなEDS及び振動分光法による分析を行うようにする。これにより、参照粒子に含まれるリン酸塩鉱物を同定する時間や手間を大幅に削減することができる。このような蛍光X線分析としては、例えば、微小部蛍光X線分析(μ-XRF)等を挙げることができる。 In the present invention, in step i) above, the cross section of the reference particle may be subjected to elemental analysis by fluorescent X-ray analysis, and then the phosphate mineral may be identified by SEM/EDS and vibrational spectroscopy. Since elemental analysis of a relatively large area is possible with fluorescent X-ray analysis, prior to observation with EDS, a section of a reference particle is previously elementally analyzed by fluorescent X-ray analysis (screened). ), the regions where the constituent elements of the phosphate mineral are detected are analyzed by EDS and vibrational spectroscopy as described above. As a result, the time and effort required to identify the phosphate minerals contained in the reference particles can be greatly reduced. Such fluorescent X-ray analysis includes, for example, microscopic fluorescent X-ray analysis (μ-XRF).

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの内容に制限されない。 EXAMPLES The present invention will be more specifically described below based on examples, but the present invention is not limited to these contents.

(実施例1)
この実施例1では、以下のi)~v)の工程により、鉄鉱石中に存在するリン酸塩鉱物の質量分率を測定した。
i)分析対象となる鉄鉱石粒子群の中から参照粒子を選び出し、その参照粒子の断面をμ-XRFにより元素分析し、次いで、リン酸塩鉱物を構成する元素が検出された領域について、SEM/EDS及び振動分光法で分析して、参照粒子に含まれるリン酸塩鉱物を同定する工程、
ii)同定された同定リン酸塩鉱物と同種であるリン酸塩鉱物の標本のX線CT像を取得する工程、
iii)ii)のX線CTで取得された標本の3次元CT画像から輝度の強さと輝度の頻度に関するコントラストヒストグラムを作成し、同定リン酸塩鉱物に対応する輝度の強さを特定する工程、
iv)鉄鉱石粒子群の中から分析粒子を選び出し、その分析粒子のX線CT像を取得する工程、及び、
v)iv)のX線CTで取得された分析粒子の3次元CT画像をもとに、同定リン酸塩鉱物に相当する輝度の強さを有する領域を計測して、分析粒子中での同定リン酸塩鉱物の質量分率を求める工程。
(Example 1)
In this Example 1, the mass fraction of phosphate minerals present in the iron ore was measured by the following steps i) to v).
i) A reference particle is selected from the iron ore particle group to be analyzed, the cross section of the reference particle is subjected to elemental analysis by μ-XRF, and then the region where the element constituting the phosphate mineral is detected is subjected to SEM / analyzing with EDS and vibrational spectroscopy to identify the phosphate minerals contained in the reference particles;
ii) obtaining an X-ray CT image of a specimen of a phosphate mineral that is congruent with the identified identified phosphate mineral;
iii) a step of creating a contrast histogram regarding brightness intensity and brightness frequency from the three-dimensional CT image of the specimen obtained by X-ray CT in ii), and identifying the brightness intensity corresponding to the identified phosphate mineral;
iv) selecting analysis particles from the iron ore particle group and acquiring an X-ray CT image of the analysis particles;
v) Based on the three-dimensional CT image of the analysis particle obtained by the X-ray CT in iv), the area having the brightness intensity corresponding to the identified phosphate mineral is measured to identify the analysis particle. A step of determining the mass fraction of phosphate minerals.

i)の工程では、銘柄X1の鉄鉱石粒子のなかから、大きさが1~3mm程度の鉄鉱石粒子60個程度を選び出して、参照粒子とした。これらの参照粒子を樹脂で樹脂包埋して、断面を形成し、それを研磨することで、複数の参照粒子の断面を含む集合粒子断面を有した試料を準備した。この集合粒子断面のうち、参照粒子の断面の合計面積はおよそ500mm程度であった。 In step i), about 60 iron ore particles having a size of about 1 to 3 mm were selected from the iron ore particles of brand X1 and used as reference particles. These reference particles were embedded in a resin to form a cross section, which was polished to prepare a sample having an aggregated particle cross section including cross sections of a plurality of reference particles. Among the cross sections of the aggregated particles, the total area of the cross sections of the reference particles was approximately 500 mm 2 .

上記試料について、μ-XRF分析を行った。μ-XRF分析の条件は、管電圧30kV、スポット径100μm、測定時間500s/フレーム、積算回数50回、画素数256である。これによりCaとPが共存する領域の存在が示唆されたことから、その領域についてEDS分析を行った。その際、加速電圧15kV又は5kVであり、低真空モード30Paの条件とした。結果は、先の図1に示したとおりであり、CaとPが共存するCa/P共存領域が確認された。 μ-XRF analysis was performed on the above samples. The μ-XRF analysis conditions are a tube voltage of 30 kV, a spot diameter of 100 μm, a measurement time of 500 s/frame, 50 integration times, and 256 pixels. Since this suggests the presence of a region where Ca and P coexist, EDS analysis was performed on that region. At that time, the acceleration voltage was 15 kV or 5 kV, and the conditions were a low vacuum mode of 30 Pa. The results are as shown in FIG. 1 above, and a Ca/P coexistence region where Ca and P coexist was confirmed.

次いで、このCa/P共存領域について、ラマン分光法による分析を行った。その際の分析条件は、励起レーザー波長488nm又は532nm、レーザー出力0.01mW、グレーディング600gr/mm、対物レンズ×20、露光時間60sとした。結果は、先の図2に示したとおりである。上述したように、上段のスペクトルは、ヒドロキシアパタイトの標準試薬を測定したものであり、下段のスペクトルは、参照粒子のCa/P共存領域を測定したものである。これらのスペクトルが一致していることから、この参照粒子に含まれるリン酸塩鉱物はヒドロキシアパタイトであると同定された。 Then, this Ca/P coexistence region was analyzed by Raman spectroscopy. The analytical conditions at that time were an excitation laser wavelength of 488 nm or 532 nm, a laser output of 0.01 mW, a grading of 600 gr/mm, an objective lens of ×20, and an exposure time of 60 s. The results are as shown in FIG. 2 above. As described above, the upper spectrum is obtained by measuring the hydroxyapatite standard reagent, and the lower spectrum is obtained by measuring the Ca/P coexistence region of the reference particles. Since these spectra match, the phosphate mineral contained in this reference particle was identified as hydroxyapatite.

次に、ii)の工程として、i)の工程で同定された同定リン酸塩鉱物と同種であるリン酸塩鉱物の標本のX線CT像を取得した。使用したリン酸塩鉱物の標本はブラジル産ハイドロキシアパタイトである。X線CT像の取得では、電圧140kV、出力10Wの入射X線を標本に照射し、標本の深さ方向へCT像を複数枚撮影するようにして、1600枚の透過像を再構成してピクセルサイズ10μmの3次元CT画像を得た。 Next, as step ii), an X-ray CT image of a specimen of a phosphate mineral of the same type as the identified phosphate mineral identified in step i) was obtained. The phosphate mineral specimen used is Brazilian hydroxyapatite. In acquiring the X-ray CT image, the specimen was irradiated with incident X-rays with a voltage of 140 kV and an output of 10 W, and multiple CT images were taken in the depth direction of the specimen to reconstruct 1600 transmission images. A three-dimensional CT image with a pixel size of 10 μm was obtained.

次いで、iii)の工程において、ii)工程のX線CTで取得された標本の3次元CT画像をもとに、画像解析ソフトを用いて、輝度の強さと輝度の頻度に関するコントラストヒストグラムを作成した。結果は、先の図3に示したとおりである。輝度の強さ(横軸)が30000~40000の領域に現れたピークがヒドロキシアパタイトに相当するものであり、このピークよりも輝度が大きい側の2回微分が負になる点(輝度の強さ=32000)と、同ピークよりも輝度が小さい側の2回微分が正になる点(輝度の強さ=36000)とで挟まれた輝度の強さ=32000~36000の領域がヒドロキシアパタイトに相当するものであるとした。 Next, in step iii), based on the three-dimensional CT image of the specimen obtained by the X-ray CT in step ii), image analysis software was used to create a contrast histogram relating to brightness intensity and brightness frequency. . The results are as shown in FIG. 3 above. The peak that appears in the region where the brightness intensity (horizontal axis) is 30,000 to 40,000 corresponds to hydroxyapatite. = 32000) and the point where the second differential on the side with lower brightness than the same peak becomes positive (intensity of brightness = 36000). It was assumed that

次に、iv)の工程として、分析対象となる鉄鉱石粒子群のなかから分析粒子1つを選び出し、X線CT像を取得した。その際のX線CT像取得の取得条件はii)工程での場合と同様とし、リン酸塩鉱物標本粒子と大きさ及び形状が同程度のものを分析粒子として選択し、分析粒子の深さ方向へCT像を複数枚撮影するようにしながら、1600枚の透過像を再構成してピクセルサイズ10μmの3次元CT画像を得た。 Next, in step iv), one particle to be analyzed was selected from the iron ore particle group to be analyzed, and an X-ray CT image was obtained. At that time, the acquisition conditions for acquiring the X-ray CT image are the same as in the ii) step, and the analysis particles are selected to have the same size and shape as the phosphate mineral sample particles, and the depth of the analysis particles is A three-dimensional CT image with a pixel size of 10 μm was obtained by reconstructing 1600 transmission images while taking multiple CT images in the same direction.

次いで、v)の工程において、先のiv)工程のX線CTで取得された分析粒子の3次元CT画像をもとに、同定リン酸塩鉱物であるヒドロキシアパタイトに相当する輝度の強さを有する領域を特定した。図面は省略しているが、この実施例では、iv)工程のX線CTで取得された3次元CT画像からもiii)工程の標本の場合と同様にコントラストヒストグラムを作成しており、ヒドロキシアパタイトに相当するピークが同じ形状で現れたことを確認している。 Next, in the step v), based on the three-dimensional CT image of the analysis particles obtained by the X-ray CT in the previous step iv), the brightness intensity corresponding to hydroxyapatite, which is the identified phosphate mineral, is determined. identified areas with Although the drawing is omitted, in this embodiment, a contrast histogram is also created from the three-dimensional CT image obtained by the X-ray CT in step iv) in the same manner as in the specimen in step iii), and hydroxyapatite It is confirmed that peaks corresponding to .

そこで、分析粒子の3次元CT画像について、X線CTに付属の画像解析ソフトを用いて、輝度の強さ=32000~36000の領域に相当するものをヒドロキシアパタイトとし、それ以外は酸化鉄を含んだその他の鉱物相として判別した。先に説明したように、図4には、分析粒子のCT像のひとつが示されている。この例のように、CT画像1枚におけるヒドロキシアパタイトの面積にピクセルサイズを乗じて、深さ方向の撮影枚数で合計していくことで、分析粒子1つに含まれるヒドロキシアパタイトの体積を求めることができ、その体積にヒドロキシアパタイトの密度を掛ければ、分析粒子1つが含有するヒドロキシアパタイトの質量が算出される。加えて、X線CT像を取得した分析粒子1つの質量を求めて、ヒドロキシアパタイトの質量を分析粒子1つの質量で除することで、分析粒子中でのヒドロキシアパタイトの質量分率を求めることができる。 Therefore, for the three-dimensional CT image of the analysis particle, using the image analysis software attached to the X-ray CT, the area corresponding to the brightness intensity = 32000 to 36000 is hydroxyapatite, and the other area contains iron oxide. was identified as other mineral phases. As described above, FIG. 4 shows one of the CT images of analysis particles. As in this example, the area of hydroxyapatite in one CT image is multiplied by the pixel size, and the number of images taken in the depth direction is summed to obtain the volume of hydroxyapatite contained in one analysis particle. can be obtained, and by multiplying the volume by the density of hydroxyapatite, the mass of hydroxyapatite contained in one analytical particle can be calculated. In addition, the mass fraction of hydroxyapatite in the analysis particles can be obtained by obtaining the mass of one analysis particle for which an X-ray CT image has been obtained and dividing the mass of hydroxyapatite by the mass of one analysis particle. can.

図5には、上記のようにして求めた分析粒子中でのヒドロキシアパタイトの質量分率を示している。ヒドロキシアパタイト以外は、酸化鉄とその他の鉱物相(脈石)としている。また、この結果の妥当性を評価するために、図5では、実際にX線CT像を取得した分析粒子を粉末にしてXRDを測定し、ヒドロキシアパタイトの質量分率を求めた結果を併せて示している。このXRD測定は、ディフラクトメータ法、CoKα線、回折角度10-140°、Δ2θは0.04、スキャンスピードは1°/minとした。また、ヒドロキシアパタイトの同定、及び質量分率の算出はリートベルト解析を用いた。これらの結果から分かるように、両者によるヒドロキシアパタイトの質量分率はほぼ類似した値を示した。 FIG. 5 shows the mass fraction of hydroxyapatite in the analysis particles obtained as described above. Iron oxide and other mineral phases (gangue) except for hydroxyapatite. In addition, in order to evaluate the validity of this result, in FIG. 5, the analysis particles for which the X-ray CT image was actually acquired were powdered and XRD was measured, and the result of obtaining the mass fraction of hydroxyapatite is also shown. showing. This XRD measurement was performed using a diffractometer method, CoKα rays, a diffraction angle of 10 to 140°, Δ2θ of 0.04, and a scan speed of 1°/min. Rietveld analysis was used to identify hydroxyapatite and calculate the mass fraction. As can be seen from these results, the mass fractions of hydroxyapatite in both samples showed almost similar values.

(実施例2)
実施例1の場合と同様に、先のi)~v)の工程により、鉄鉱石中に存在するリン酸塩鉱物の体積分率を測定した。
(Example 2)
As in Example 1, the volume fraction of phosphate minerals present in the iron ore was measured by steps i) to v) above.

先ず、i)の工程では、銘柄X2の鉄鉱石粒子のなかから、大きさが1~3mm程度の鉄鉱石粒子60個程度を選び出して、参照粒子とした。これらの参照粒子を樹脂で樹脂包埋して、断面を形成し、それを研磨することで、複数の参照粒子の断面を含む集合粒子断面を有した試料を準備した。この集合粒子断面のうち、参照粒子の断面の合計面積はおよそ500mm程度であった。 First, in step i), about 60 iron ore particles having a size of about 1 to 3 mm were selected from the iron ore particles of brand X2 and used as reference particles. These reference particles were embedded in a resin to form a cross section, which was polished to prepare a sample having an aggregated particle cross section including cross sections of a plurality of reference particles. Among the cross sections of the aggregated particles, the total area of the cross sections of the reference particles was approximately 500 mm 2 .

上記試料について、μ-XRF分析を行った。μ-XRF分析の条件は、管電圧30kV、スポット径100μm、測定時間500s/フレーム、積算回数50回、画素数256である。図6には、μ-XRFによる参照粒子の元素分析結果が示されている。この図6では、YとPが共存するY/P共存領域が確認され、参照粒子内にはYが含まれるリン酸塩鉱物の存在が推測された。また、図7には、μ-XRFで観察されたリン酸塩鉱物の近傍をSEM/EDSによって元素分析した結果が示されており、更に、図8には、同じく顕微ラマンによって分析した結果が示されている。これら図7及び8によれば、参照粒子内のリン酸塩鉱物(図7における明視野部分)はゼノタイム(Xenotime)(YPO4)であり、参照粒子を構成する鉱物相はヘマタイト(Hematite)(α-Fe2O3)であることが分かった。 μ-XRF analysis was performed on the above samples. The μ-XRF analysis conditions are a tube voltage of 30 kV, a spot diameter of 100 μm, a measurement time of 500 s/frame, 50 integration times, and 256 pixels. FIG. 6 shows the results of elemental analysis of the reference particles by μ-XRF. In FIG. 6, a Y/P coexistence region where Y and P coexist was confirmed, and the existence of a phosphate mineral containing Y in the reference particles was presumed. In addition, FIG. 7 shows the results of elemental analysis by SEM/EDS in the vicinity of phosphate minerals observed by μ-XRF, and FIG. 8 shows the results of microscopic Raman analysis. It is shown. According to these FIGS. 7 and 8, the phosphate mineral in the reference particles (bright field portion in FIG. 7) is Xenotime (YPO 4 ), and the mineral phase constituting the reference particles is Hematite ( α-Fe 2 O 3 ).

ここで、SEM/EDS分析は、加速電圧15kV、低真空モード30Paの各条件としており、図7では、SEM画像中に示した各点での分析結果から参照粒子を構成する各成分の割合が示されている。 Here, the SEM/EDS analysis was performed under the conditions of an acceleration voltage of 15 kV and a low vacuum mode of 30 Pa. In FIG. It is shown.

一方、顕微ラマンの分析条件は、励起レーザー波長532nm、レーザー出力0.01mW、グレーディング600gr/mm、対物レンズ×20、露光時間60sとした。図8には、2次元ラマンイメージ(上段左)と光学顕微鏡画像(下段左)が示されており、上段右には、2次元ラマンイメージでY/P共存領域と推測される部分(実際には赤色で表示された部分)のラマンスペクトルが示されている。このラマンスペクトルのうち、上方は参照粒子のY/P共存領域を測定したものであり、下方はゼノタイム(Xenotime)(YPO4)の鉱物標本を測定したものである。これらはよく一致していることから、この参照粒子に含まれるリン酸塩鉱物はゼノタイムであると同定された。また、下段右には、2次元ラマンイメージでヘマタイト(Hematite)(α-Fe2O3)と推測された部分(実際には緑色で表示された部分)のラマンスペクトルが示されている。このうち、上方は参照粒子を測定したものであり、下方はヘマタイトの標準試薬を測定したものである。これらのスペクトルは一致していることから、参照粒子を構成する鉱物相はヘマタイトであると同定された。 On the other hand, the micro Raman analysis conditions were an excitation laser wavelength of 532 nm, a laser output of 0.01 mW, a grading of 600 gr/mm, an objective lens of ×20, and an exposure time of 60 s. FIG. 8 shows a two-dimensional Raman image (upper left) and an optical microscopic image (lower left), and the upper right shows a region assumed to be a Y/P coexistence region in the two-dimensional Raman image (actually are shown in red) Raman spectra are shown. Of this Raman spectrum, the upper one is for the Y/P coexistence region of the reference grain, and the lower one is for the Xenotime (YPO 4 ) mineral sample. Since these were in good agreement, the phosphate mineral contained in this reference grain was identified as xenotime. In addition, the lower right shows the Raman spectrum of the portion assumed to be hematite (α-Fe 2 O 3 ) in the two-dimensional Raman image (the portion actually displayed in green). Among these, the upper part is the measurement of the reference particles, and the lower part is the measurement of the hematite standard reagent. Since these spectra are in agreement, the mineral phase constituting the reference grain was identified as hematite.

次に、ii)の工程として、i)の工程で同定された同定リン酸塩鉱物と同種であるリン酸塩鉱物の標本のX線CT像を取得した。使用したリン酸塩鉱物の標本はゼノタイムの鉱物標本である。X線CT像の取得では、電圧140kV、出力10Wの入射X線を標本に照射し、標本を0.225度ずつ回転させながら、各回転角におけるX線CT像を撮影するようにして、1600枚の透過像を再構成してピクセルサイズ10μmの3次元CT画像を得た。 Next, as step ii), an X-ray CT image of a specimen of a phosphate mineral of the same type as the identified phosphate mineral identified in step i) was obtained. The phosphate mineral specimens used were xenotime mineral specimens. In acquiring the X-ray CT image, the sample was irradiated with incident X-rays with a voltage of 140 kV and an output of 10 W, and while rotating the sample by 0.225 degrees, an X-ray CT image was taken at each rotation angle. A three-dimensional CT image with a pixel size of 10 μm was obtained by reconstructing the transmitted images.

次いで、iii)の工程において、ii)工程のX線CTで取得された鉱物標本の3次元CT画像をもとに、画像解析ソフトを用いて、輝度の強さと輝度の頻度に関するコントラストヒストグラムを作成した。
次に、iv)の工程として、分析対象となる鉄鉱石粒子群のなかから分析粒子を選び出し、X線CT像を取得した。その際のX線CT像取得の取得条件はii)工程での場合と同様とし、分析粒子の深さ方向へCT像を複数枚撮影するようにしながら、1600枚の透過像を再構成してピクセルサイズ10μmの3次元CT画像を得た。但し、分析粒子は0.5~1mm程度の大きさを有するものであるため、複数の粒子を樹脂埋め込み加工して、そのうちの1つの分析粒子のX線CT像を取得したのに対し、ゼノタイムの鉱物標本(YPO4鉱物標本)は5mm程度の大きさを有する標本粒子であることから、樹脂埋め込みはせずに、そのままの状態で1つの標本粒子でX線CT像を取得した。得られた3次元CT画像をもとに、画像解析ソフトを用いて、輝度の強さと輝度の頻度に関するコントラストヒストグラムを作成した。これらの結果を図9に示す。
Next, in step iii), based on the three-dimensional CT image of the mineral specimen obtained by the X-ray CT in step ii), image analysis software is used to create a contrast histogram regarding the intensity and frequency of brightness. did.
Next, in step iv), particles to be analyzed were selected from the iron ore particle group to be analyzed, and X-ray CT images were obtained. Acquisition conditions for X-ray CT image acquisition at that time are the same as in step ii), and 1600 transmission images are reconstructed while taking multiple CT images in the depth direction of the analysis particle. A three-dimensional CT image with a pixel size of 10 μm was obtained. However, since the analysis particles have a size of about 0.5 to 1 mm, a plurality of particles were embedded in resin and an X-ray CT image of one analysis particle was acquired. Since the mineral specimen ( YPO4 mineral specimen) of (1) is a specimen particle having a size of about 5 mm, an X-ray CT image was obtained with one specimen particle as it was without embedding in resin. Based on the obtained three-dimensional CT images, image analysis software was used to create contrast histograms relating to brightness intensity and brightness frequency. These results are shown in FIG.

図9には、iii)の工程で得られたゼノタイムの鉱物標本(YPO4鉱物標本)のコントラストヒストグラムと、iv)の工程で得られた分析粒子のコントラストヒストグラムとがまとめて示されている。図9中の点線がYPO鉱物標本のコントラストヒストグラムであり、一点鎖線が分析粒子のコントラストヒストグラムである。また、実線は、分析粒子のコントラストヒストグラムに補正を加えた後のコントラストヒストグラム(補正後コントラストヒストグラム)である。なお、図9の横軸は輝度の強さを表し、縦軸は輝度の頻度を表している。 FIG. 9 summarizes the contrast histogram of the xenotime mineral specimen ( YPO4 mineral specimen) obtained in step iii) and the contrast histogram of the analyzed particles obtained in step iv). The dotted line in FIG. 9 is the contrast histogram of the YPO4 mineral specimen, and the dash-dotted line is the contrast histogram of the analyzed particles. The solid line is the contrast histogram after the contrast histogram of the particles to be analyzed is corrected (contrast histogram after correction). In FIG. 9, the horizontal axis represents intensity of luminance, and the vertical axis represents frequency of luminance.

ここで、図9のYPO鉱物標本のスペクトルにおいて、輝度の頻度が10000付近に観測されたピークは外空間を表し、20000付近に観測されたピークはYPO鉱物標本に含まれたゼノタイム(YPO4)以外の物質に由来し、40000から70000のブロードなピークがゼノタイム(YPO4)である。そして、分析粒子とYPO鉱物標本の測定条件が異なることを考慮し、各スペクトルにおける試料と空間の境界の輝度が等しくなるようにスペクトルを平行移動させて補正を行った。 Here, in the spectrum of the YPO4 mineral specimen in FIG. 9, the peak observed at a luminance frequency of around 10000 represents the outer space, and the peak observed at a luminance frequency of around 20000 represents the xenotime contained in the YPO4 mineral specimen (YPO 4 ) A broad peak from 40,000 to 70,000 derived from substances other than 4) is xenotime (YPO 4 ). Considering that the measurement conditions for the analysis particles and the YPO4 mineral sample are different, the spectra were corrected by translating them so that the brightness of the boundary between the sample and the space in each spectrum was equal.

詳しくは、図9に示されるように、YPO鉱物標本の境界輝度(分析試料ではない領域、気孔の場合も含まれる)は14500であり、分析粒子の境界輝度は22000であり、両者の輝度差は7500となる。そのため、分析粒子の輝度全体を-7500して補正した。ここで、分析粒子のヒストグラムにおける、試料ではない領域のピークが不明確なのは、測定条件によるものである。この実施例2では、先に述べたように測定条件は等しいものの、YPO鉱物標本と分析粒子とは試料形状が異なるため補正が必要であった。 Specifically, as shown in FIG. 9, the boundary brightness of YPO4 mineral specimens (areas not analyzed, including stomata) is 14500, the boundary brightness of analyzed particles is 22000, and the brightness of both The difference is 7500. Therefore, the overall brightness of the particles to be analyzed was corrected by -7500. Here, in the histogram of the particles to be analyzed, the reason why the peak of the region other than the sample is unclear is due to the measurement conditions. In this Example 2, although the measurement conditions were the same as described above, the YPO4 mineral sample and the analysis particles had different sample shapes, so correction was necessary.

また、iii)の工程で得られたゼノタイムの鉱物標本(YPO4鉱物標本)のコントラストヒストグラムについて、図10には、YPO鉱物標本のコントラストヒストグラムと分析粒子のコントラストヒストグラムとを比較したものが示されている。ここでは、縦軸(輝度の強さ)を0~30000としている。これによれば、YPO鉱物標本のスペクトルにおいて、横軸(輝度の頻度)の35000付近に変化点があることが分かる。また、解析ソフトを用いた処理でX線CT像とスペクトルを比較すると、スペクトル上の35000~60000のピークと、X線CT像に示されるYPOとが一致していたことから、この実施例2では、YPO鉱物標本におけるYPOの閾値を35000~60000として、輝度の強さ=35000~60000の領域がゼノタイムに相当するものであるとした。 Regarding the contrast histogram of the xenotime mineral specimen ( YPO4 mineral specimen) obtained in step iii), FIG. 10 shows a comparison between the contrast histogram of the YPO4 mineral specimen and the contrast histogram of the analyzed particles. It is Here, the vertical axis (luminance intensity) is 0 to 30,000. According to this, it can be seen that there is a change point near 35000 on the horizontal axis (frequency of luminance) in the spectrum of the YPO4 mineral specimen. In addition, when the X-ray CT image and the spectrum were compared by processing using analysis software, the peaks of 35000 to 60000 on the spectrum and YPO 4 shown in the X-ray CT image were consistent. In 2, the threshold value of YPO4 in the YPO4 mineral specimen was set to 35000 to 60000, and the region of brightness intensity = 35000 to 60000 corresponded to xenotime.

次いで、v)の工程では、先のiv)工程で得られた分析粒子のコントラストヒストグラムをもとに、X線CTに付属の画像解析ソフトを用いて、輝度の強さ=35000~60000の領域に相当するものをゼノタイムとし、それ以外はヘマタイトのような酸化鉄を含んだその他の鉱物相として判別して、実施例1と同様にして分析粒子1つに含まれるゼノタイムの体積を求めた。そして、X線CT像を取得した分析粒子1つの体積をもとに、分析粒子中でのゼノタイムの体積分率を求めたところ、分析粒子全体に対するゼノタイムの体積分率は6.6%であった。なお、図11には、iv)工程で得られた分析粒子のCT像が示されている。このCT像では、ゼノタイムに相当する領域がマッピングされており、実際にはゼノタイムの領域が水色で示され、酸化鉄を含んだその他の鉱物相が青色で示されている。 Next, in the step v), based on the contrast histogram of the analyzed particles obtained in the previous step iv), the image analysis software attached to the X-ray CT is used to determine the brightness intensity in the region of 35000 to 60000. was defined as xenotime, and other mineral phases containing iron oxide, such as hematite, were identified as other mineral phases. Then, based on the volume of one analysis particle for which the X-ray CT image was obtained, the volume fraction of xenotime in the analysis particles was obtained. rice field. Note that FIG. 11 shows a CT image of the analysis particles obtained in step iv). In this CT image, the region corresponding to xenotime is mapped, and the xenotime region is actually shown in light blue, and other mineral phases containing iron oxide are shown in blue.

この実施例2に係る分析粒子を粉末にしてXRDを測定したが、ゼノタイムの含有量が少ないため、それを検出することができなかった。先の実施例1の分析粒子は、XRD測定でも十分検出が可能な大きさのリン酸塩鉱物を含んだものであったが、実施例2のように、鉄鉱石の銘柄によってはXRD測定では検出できない微細なリン酸塩鉱物を含有するものも存在する。そのような場合にも、本発明の方法によれば、従来技術では分析できないサイズのリン酸塩鉱物を含有した鉄鉱石であっても非破壊でそれを特定することができる。 When the analysis particles according to Example 2 were powdered and subjected to XRD measurement, the content of xenotime was so small that it could not be detected. The analyzed particles of Example 1 above contained phosphate minerals of a size that can be detected sufficiently by XRD measurement, but as in Example 2, depending on the brand of iron ore, XRD measurement Some contain undetectable fine phosphate minerals. Even in such a case, according to the method of the present invention, even iron ore containing phosphate minerals of a size that cannot be analyzed by conventional techniques can be identified non-destructively.

Claims (5)

鉄鉱石中に存在するリン酸塩鉱物の質量分率又は体積分率を測定するリン酸塩鉱物の形態別定量分析方法であって、
分析対象となる鉄鉱石粒子群の中から参照粒子を選び出し、前記参照粒子の断面をSEM/EDS及び振動分光法で分析して、前記参照粒子に含まれるリン酸塩鉱物を同定する工程と、
前記同定された同定リン酸塩鉱物と同種であるリン酸塩鉱物の標本のX線CT像を取得する工程と、
前記標本で取得されたX線CT像から輝度の強さと輝度の頻度に関するコントラストヒストグラムを作成し、前記同定リン酸塩鉱物に対応する輝度の強さを特定する工程と、
前記鉄鉱石粒子群の中から分析粒子を選び出し、前記分析粒子のX線CT像を取得する工程と、
前記分析粒子で取得されたX線CT像をもとに、前記分析粒子における同定リン酸塩鉱物に相当する輝度の強さを有する領域の体積を計測して、前記分析粒子中での前記同定リン酸塩鉱物の質量分率又は体積分率を求める工程と、
を備えることを特徴とする、鉄鉱石中に存在するリン酸塩鉱物の形態別定量分析方法。
A method for quantitatively analyzing phosphate minerals by form for measuring the mass fraction or volume fraction of phosphate minerals present in iron ore,
A step of selecting reference particles from the iron ore particle group to be analyzed, analyzing the cross section of the reference particles by SEM/EDS and vibrational spectroscopy, and identifying the phosphate mineral contained in the reference particles;
obtaining an X-ray CT image of a specimen of a phosphate mineral that is the same as the identified identified phosphate mineral;
creating a contrast histogram of brightness intensity and brightness frequency from an X-ray CT image obtained from the specimen to identify the brightness intensity corresponding to the identified phosphate mineral;
a step of selecting analysis particles from the iron ore particle group and obtaining an X-ray CT image of the analysis particles;
Based on the X-ray CT image obtained with the analysis particles, the volume of the region having the brightness intensity corresponding to the identified phosphate mineral in the analysis particles is measured, and the identification in the analysis particles is performed. determining the mass fraction or volume fraction of the phosphate mineral;
A quantitative analysis method for each morphology of phosphate minerals present in iron ore, characterized by comprising:
前記同定リン酸塩鉱物に対応する輝度の強さを特定する工程に先駆けて、前記標本の断面をSEM/EDS及び振動分光法で分析して、前記標本のX線CT像のコントラストから分析対象とするリン酸塩鉱物の輝度を特定する工程を有する、請求項1に記載の鉄鉱石中に存在するリン酸塩鉱物の形態別定量分析方法。 Prior to the step of identifying the brightness intensity corresponding to the identified phosphate mineral, the cross section of the specimen is analyzed by SEM/EDS and vibrational spectroscopy, and the contrast of the X-ray CT image of the specimen is analyzed. 2. The quantitative analysis method for each morphology of phosphate minerals present in iron ore according to claim 1, comprising the step of specifying the brightness of the phosphate minerals. 前記分析粒子中での同定リン酸塩鉱物の質量分率又は体積分率を求める工程において、前記標本で取得したX線CT像のコントラストヒストグラム、又は、前記分析粒子で取得したX線CT像のコントラストヒストグラムのいずれか一方を補正した上で、前記分析粒子のX線CT像における同定リン酸塩鉱物に相当する輝度の強さを有する領域を計測する、請求項1又は2に記載のリン酸塩鉱物の形態別定量分析方法。 In the step of determining the mass fraction or volume fraction of the identified phosphate mineral in the analysis particles, the contrast histogram of the X-ray CT image obtained with the specimen, or the contrast histogram of the X-ray CT image obtained with the analysis particles 3. The phosphoric acid according to claim 1 or 2, wherein after correcting one of the contrast histograms, a region having a brightness intensity corresponding to the identified phosphate mineral in the X-ray CT image of the analysis particle is measured. Method for quantitative analysis of salt minerals by morphology. 前記参照粒子に含まれるリン酸塩鉱物を同定する工程において、前記参照粒子の断面を蛍光X線分析により元素分析した上で、SEM/EDS及び振動分光法により前記リン酸塩鉱物を同定する、請求項1又は2に記載のリン酸塩鉱物の形態別定量分析方法。 In the step of identifying the phosphate mineral contained in the reference particle, elemental analysis is performed on the cross section of the reference particle by fluorescent X-ray analysis, and then the phosphate mineral is identified by SEM/EDS and vibrational spectroscopy. 3. The quantitative analysis method for each morphology of phosphate minerals according to claim 1 or 2. 前記参照粒子に含まれるリン酸塩鉱物を同定する工程において、参照粒子を複数選び出し、前記複数の参照粒子の断面を有する集合粒子断面をもとに分析する、請求項1又は2に記載のリン酸塩鉱物の形態別定量分析方法。 3. The phosphorus according to claim 1 or 2, wherein in the step of identifying the phosphate mineral contained in the reference particles, a plurality of reference particles are selected and analyzed based on an aggregated particle cross section having the cross section of the plurality of reference particles. Method for quantitative analysis of acid salt minerals by morphology.
JP2022046408A 2021-03-26 2022-03-23 Method of quantitative analysis of phosphate mineral by morphology Pending JP2022151791A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021053540 2021-03-26
JP2021053540 2021-03-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022151791A true JP2022151791A (en) 2022-10-07

Family

ID=83464628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022046408A Pending JP2022151791A (en) 2021-03-26 2022-03-23 Method of quantitative analysis of phosphate mineral by morphology

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022151791A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hanna et al. X-ray computed tomography of planetary materials: A primer and review of recent studies
Sylvester Use of the mineral liberation analyzer (MLA) for mineralogical studies of sediments and sedimentary rocks
Prêt et al. A new method for quantitative petrography based on image processing of chemical element maps: Part I. Mineral mapping applied to compacted bentonites
Monico et al. Full spectral XANES imaging using the Maia detector array as a new tool for the study of the alteration process of chrome yellow pigments in paintings by Vincent van Gogh
Wang et al. Current developments and applications of micro-CT for the 3D analysis of multiphase mineral systems in geometallurgy
Pye et al. Forensic analysis of soil and sediment traces by scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray analysis: An experimental investigation
JP7205399B2 (en) Powder shape analysis method
Hower et al. Mineralogy of a rare earth element-rich Manchester coal lithotype, Clay County, Kentucky
JP2010060389A (en) Particle analyzer, data analyzer, x-ray analyzer, particle analysis method and computer program
JP7163878B2 (en) Sintered ore mineral type discrimination method and sintered ore structure analysis method
Nikonow et al. Automated mineralogy based on micro-energy-dispersive X-ray fluorescence microscopy (µ-EDXRF) applied to plutonic rock thin sections in comparison to a mineral liberation analyzer
Allegretta et al. SEM-EDX hyperspectral data analysis for the study of soil aggregates
Tovey et al. Mineralogical mapping of scanning electron micrographs
Godinho et al. 3D quantitative mineral characterization of particles using X-ray computed tomography
Germinario et al. Textural and mineralogical analysis of volcanic rocks by µ-XRF mapping
JP2022151791A (en) Method of quantitative analysis of phosphate mineral by morphology
JP6507992B2 (en) Sample frame and sample analysis method
JP2018163153A (en) Powder shape analysis method, fluidity evaluation method of powder, and fluidity evaluation method of resin with powder dispersed therein
Englisch et al. 3D analysis of equally X-ray attenuating mineralogical phases utilizing a correlative tomographic workflow across multiple length scales
JP2020169993A (en) Method for observing and evaluating sintered ore and device for evaluating sintered ore reducibility
Buyse et al. Combining automated mineralogy with X-ray computed tomography for internal characterization of ore samples at the microscopic scale
Nascimento-Dias et al. Analysis of two meteorite fragments (lunar and martian) using X-Ray microfluorescence and X-Ray computed microtomography techniques
JP5304075B2 (en) Measuring method of iron-based powder coverage
Kalasová et al. Characterization of inner structure of limestone by X-ray computed sub-micron tomography
Krebbers et al. Dual-energy computed tomography for improved contrast on a polyphase graphitic ore