JP6555150B2 - Powder identification method - Google Patents

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本発明は、石炭、コークス、ニードルコークス、ピッチコークス、炭素繊維及びこれらの中間生成物のうち少なくとも1種以上の粉体を識別する粉体識別方法に関する。   The present invention relates to a powder identification method for identifying at least one powder among coal, coke, needle coke, pitch coke, carbon fiber, and intermediate products thereof.

コークスは石炭を乾留することによって得られるものであり、主に製鉄用の燃料として用いられている。コークスは製鉄用に使用されることから、1つの製造所において年産100万〜500万トンの規模で生産されている。
このためコークスの製造所では絶えず多量の石炭が搬入されるとともに、多量のコークスが搬出されるので、通常、これらを屋内に貯蔵することは困難であり、製造所の敷地に野積みされている。
また、コークスの原料となる石炭は、目的とするコークスの特性に応じて複数の石炭をブレンドする等で使い分けられているため、通常、敷地内にエリアを分けて異なる石炭を貯蔵しており、製品のコークスについても同様である。
Coke is obtained by carbonizing coal and is mainly used as a fuel for iron making. Since coke is used for iron making, it is produced on a scale of 1 million to 5 million tons per year at one factory.
For this reason, a large amount of coal is always carried in at the coke production plant and a large amount of coke is carried out, so it is usually difficult to store them indoors, and they are piled up on the site of the production plant. .
In addition, because the coal used as the raw material for coke is properly used by blending multiple coals according to the characteristics of the target coke, etc., different areas are usually stored in the site, and different coal is stored. The same applies to product coke.

通常、コークスの原料として用いる石炭は、粉炭と呼ばれる直径が3mm以下のものが使用され、多量の粉体(粉塵や煤塵)を含んでいる。また、製品であるコークスは40〜50mm程度の形状を有しているが、これにも多量の粉体が存在する。このため、これらが野積みされていると、風等によって粉体が飛散することとなる。
石炭やコークスの微粉が製造所の敷地内や敷地外へ飛散することは環境面で好ましくない。このため、通常は貯蔵エリアをスプリンクラーで散水したり、防護ネットで覆う等の手段によって微粉の飛散を防いでいるが、これらの方法も設備投資的には限界があり、完全に粉体の飛散を防止することは困難である。
従って、出来るだけ飛散を防止しようとして上記のような対策を講じるとしても、どのエリアに対策をすべきかを明らかにすることが必要である。このため、飛散した粉体が製造所敷地内のどのエリアから飛散した、何の粉体であるのかを識別することが重要であった。
Normally, coal used as a raw material for coke is called pulverized coal with a diameter of 3 mm or less, and contains a large amount of powder (dust and soot). Moreover, although the coke which is a product has a shape of about 40-50 mm, a large amount of powder exists also in this. For this reason, when these are piled up, powder will be scattered by wind etc.
It is not environmentally preferable that fine powder of coal or coke is scattered inside or outside the site of the factory. For this reason, usually the storage area is sprinkled with a sprinkler or covered with a protective net to prevent fine powder from being scattered, but these methods are also limited in terms of capital investment, and the powder is completely scattered. It is difficult to prevent.
Therefore, even if the above measures are taken in order to prevent scattering as much as possible, it is necessary to clarify in which area the measures should be taken. For this reason, it was important to identify what powder was scattered from which area in the factory site.

更に、コークスを製造する事業所においては、コークスやその併産物を原料とする種々の炭素系材料、例えばグラファイト、石油ピッチ、カーボンブラック、ニードルコークス、ピッチコークス、炭素繊維等も製造している場合があるが、これらの製造において発生する粉体についても同様の問題を抱えている。即ち、粉砕装置、コンベア、ホッパー、保管場所、集塵機排気口、煙突等からも粉体の排出や飛散が発生し、これらが石炭やコークスの飛散粉体と混ざり合うことにより、識別を一層困難にしていた。   In addition, the establishments that produce coke also produce various carbon-based materials such as graphite, petroleum pitch, carbon black, needle coke, pitch coke, and carbon fiber that are made from coke and its co-products. However, there are similar problems with powders produced in these productions. In other words, powder is discharged and scattered from the pulverizer, conveyor, hopper, storage location, dust collector exhaust port, chimney, etc., and these are mixed with the scattered powder of coal and coke, making identification more difficult. It was.

一方、室内や環境中の粉塵、煤塵等を捕集・計量する方法についてはJIS Z8813等に記載されており、通常、それらをダストジャーやデポジットゲージ等で捕集した後、重量を計測している。さらに粉塵や煤塵の内容分析としては、金属元素量の分析にはプラズマ発光分析装置(以後ICP−AESと記載)が使用され、炭素濃度の分析には全炭素分析装置やCHN元素分析装置が使用されている。
しかしながら、コークスを製造する事業所においては、石炭、コークス、その他の炭素系材料の何れの粉体も炭素を主成分とする黒色の粉体であるので、上記の方法によっても識別が出来ないという問題がある。
On the other hand, the method for collecting and measuring dust and soot in the room and the environment is described in JIS Z8813, etc. Usually, after collecting them with a dust jar or deposit gauge, the weight is measured. Yes. Furthermore, for analyzing the contents of dust and soot, a plasma emission analyzer (hereinafter referred to as ICP-AES) is used to analyze the amount of metal elements, and a total carbon analyzer or CHN element analyzer is used to analyze the carbon concentration. Has been.
However, in establishments that produce coke, the powders of coal, coke, and other carbon-based materials are black powders mainly composed of carbon, and therefore cannot be identified by the above method. There's a problem.

通常、大気化学や環境科学の分野において、大気粉塵中の炭素系粉体は、有機炭素(炭化水素)と、ほぼ炭素のみで構成された元素状炭素(エレメンタルカーボン)とに区別されている。コークスを製造する事業所から生じる炭素を主成分とする黒色の粉体は、主に
元素状炭素の比率が高いと考えられる。しかしながら、有機炭素については種々の分析がなされているものの、元素状炭素については未だ精度の高い分析手法が確立していない(非特許文献1、2)。
Usually, in the field of atmospheric chemistry and environmental science, carbon-based powders in atmospheric dust are classified into organic carbon (hydrocarbon) and elemental carbon (elemental carbon) composed almost of carbon. It is considered that the black powder mainly composed of carbon generated from the establishment that manufactures coke mainly has a high ratio of elemental carbon. However, although various analyzes have been performed on organic carbon, a highly accurate analysis method has not yet been established for elemental carbon (Non-Patent Documents 1 and 2).

坂井洋一、角脇怜、大気汚染学会誌、21(1986)396Yoichi Sakai, Kaoru Tsunowaki, Journal of the Japan Society for Air Pollution, 21 (1986) 396 伊藤匡正、SCAS NEWS、II(2002)18Masamasa Ito, SCAS NEWS, II (2002) 18

上記の状況のため、従来は、コークス製造所の敷地内や敷地外へ飛散した黒色の粉体(炭素系粉塵や煤塵等)の同定や分別のためには、これを採取し、顕微鏡にて確認する方法が採られてきた。具体的には、採取した粉体をそのまま或いはエポキシ樹脂等に分散、包埋(固定化)、研磨して試料とした後、光学顕微鏡や電子顕微鏡で粉体形状を観察したり、偏光顕微鏡で粉体断面中の液晶相の存在の有無を確認する方法が採られてきた。
しかしながら、これらの分析方法は煩雑な工程を要するため識別に時間を要し、測定可能なサンプル数には限界があった。また偏光顕微鏡による液晶相の観測においては、偏光顕微鏡の分解能の観点から粒径が約20μm以上の粉体でなければ確認することが出来ず、測定精度や対象サンプル的にも限界があった。更には、顕微鏡観察の結果に基づく分析は、分析者の経験に依存していることが多く、熟練した経験を要する上、分析結果が一定しないといった問題もあった。
このため、従来は飛散した炭素系の粉体を採取し、これを迅速に同定することは困難であった。
Due to the situation described above, conventionally, in order to identify and separate black powder (carbon dust, soot, etc.) scattered inside or outside the coke plant site, this was collected and examined with a microscope. A method of confirming has been taken. Specifically, the collected powder is used as it is or dispersed in an epoxy resin, embedded (fixed), polished, and used as a sample, and then the powder shape is observed with an optical microscope or an electron microscope, or with a polarizing microscope. A method for confirming the presence or absence of a liquid crystal phase in a powder cross section has been adopted.
However, since these analysis methods require complicated steps, identification takes time and the number of samples that can be measured is limited. Moreover, in the observation of the liquid crystal phase with a polarizing microscope, it cannot be confirmed unless the particle diameter is about 20 μm or more from the viewpoint of the resolution of the polarizing microscope, and there is a limit to the measurement accuracy and target sample. Furthermore, analysis based on the results of microscopic observation often depends on the experience of the analyst, requiring skillful experience, and also has the problem that the analysis results are not constant.
For this reason, conventionally, it was difficult to collect scattered carbon powder and quickly identify it.

一般に有機物の粉体の同定に使用されている顕微赤外分光法を炭素系粉体の分析に適用した場合、照射した赤外線を試料がほとんど吸収してしまうため、スペクトルを得ることができない。このため炭素を主成分とした粉体の解析にはラマン分光法が用いられている(例えば、Y.Wang, D.C.Alsmeyer and R.L.MaCreery, Chem.Mater.,2(1990)557-563など
)。
しかし、従来ラマン分光分析は他の分析とは独立して行われるため、この分析を粉体に適用する場合は1粒単位で照準を合わせて分析する必要があった。このため、ラマン分光分析を用いて粉体を識別することには過度の作業負荷がかかり、測定数にも限界があるため結果として精度の高い識別を行うことが困難であった。
When micro-infrared spectroscopy, which is generally used for identification of organic powders, is applied to the analysis of carbon-based powders, the spectrum cannot be obtained because the irradiated infrared rays are almost absorbed by the sample. For this reason, Raman spectroscopy is used for analysis of powders mainly composed of carbon (for example, Y. Wang, DCAlsmeyer and RLMaCreery, Chem. Mater., 2 (1990) 557-563).
However, since the conventional Raman spectroscopic analysis is performed independently of other analyses, when applying this analysis to a powder, it is necessary to aim and analyze in units of one grain. For this reason, identifying powder using Raman spectroscopic analysis requires an excessive work load, and there is a limit to the number of measurements. As a result, it is difficult to identify with high accuracy.

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、コークス等の炭素系材料を製造する事業所から飛散した石炭やコークス等の粉体を、迅速かつ高精度で同定することが可能な分析方法を提供することを目的とする。
また本発明は、目視では識別が困難な炭素系粉体について、迅速かつ高精度に形状や化学構造を識別し得る分析方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above situation, and it is possible to quickly and accurately identify powders such as coal and coke scattered from establishments that manufacture carbon-based materials such as coke. The purpose is to provide an analysis method.
Another object of the present invention is to provide an analysis method that can quickly and accurately identify the shape and chemical structure of a carbon-based powder that is difficult to identify visually.

本発明者らは前記の課題を解決するため、従来は熟練者が行ってきた試料の作成を自動化するとともに、従来は熟練者が行ってきた同定判断をも自動化することを鋭意検討した。その結果、特定のサンプリング方法、画像解析方法、反射光測定方法、スペクトル分光方法を適宜組み合わせることによって上記課題が解決し得ることを見出し、本発明に至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors diligently studied to automate the preparation of a sample that has been performed by a skilled worker and to automate the identification judgment that has been performed by a skilled worker. As a result, the inventors have found that the above problem can be solved by appropriately combining a specific sampling method, image analysis method, reflected light measurement method, and spectrum spectroscopy method, and have reached the present invention.

すなわち本発明は、以下の[1]〜[12]を要旨とする。
[1] 石炭、コークス、ニードルコークス、ピッチコークス、炭素繊維及びこれらの中
間生成物のうち少なくとも1種以上の粉体を識別する粉体識別方法であって、少なくとも下記の工程(1)、工程(2)をこの順で行い、次いで下記の工程(4)及び工程(5)を行う粉体識別方法。
〔工程(1)〕粉体を分散させて試料を作成する工程
〔工程(2)〕試料中に分散させた粉体の位置を規定する工程
〔工程(4)〕当該位置を規定された粉体の反射光強度を測定し、分析する工程
〔工程(5)〕当該位置を規定された粉体をラマン分光分析する工程
[2] 前記工程(5)の分析が、1250〜1450cm-1の範囲にピークトップを有する波形、1500〜1700cm-1の範囲にピークトップを有する波形のうち少なくとも何れかを解析することにより行われる[1]に記載の粉体識別方法。
[3] 前記工程(5)の分析が、予め粉体のラマン分光データを蓄積しておき、このデータと分析データとを照合して解析することにより行われる[1]又は[2]に記載の粉体識別方法。
[4] 前記工程(4)の測定が、単色光又は白色光を光源とする反射照明による測定である[1]〜[3]に記載の粉体識別方法。
[5] 前記工程(4)の分析が、予め粉体の反射光強度データを蓄積しておき、このデータと測定データとを照合することにより行われる[1]〜[4]に記載の粉体識別方法。
[6] 前記工程(2)を行った後、次いで下記の工程(3)〜工程(5)を行う[1]〜[5]に記載の粉体識別方法。
〔工程(3)〕当該位置を規定された粉体の形状を分析する工程
〔工程(4)〕当該位置を規定された粉体の反射光強度を測定し、分析する工程
〔工程(5)〕当該位置を規定された粉体をラマン分光分析する工程
[7] 前記工程(3)の分析が、予め粉体の形状データを蓄積しておき、このデータと分析データとを照合して解析することにより行われる[6]に記載の粉体識別方法。
[8] 長軸径が1〜1500μmの粉体を含む試料を識別する[1]〜[7]に記載の粉体識別方法。
[9] 前記工程(1)が、気流によって粉体を分散させる工程である[1]〜[8]に記載の粉体識別方法。
[10] 前記気流によって粉体を分散させる工程が、粉体を載置した試料室と外部との間に圧力差を生じさせ、当該圧力差の少なくとも一部を開放することによって生じた気流によって分散させる工程である[9]に記載の粉体識別方法。
[11] 当該圧力差の開放が、試料室に設けられたシャッターを開放する方式、試料室の少なくとも一部を薄膜で構成し、当該薄膜を破ることによって解放する方式、の何れかである[10]に記載の粉体識別方法。
[12] 前記の工程が全て自動化されている[1]〜[11]に記載の粉体識別方法。
That is, the gist of the present invention is the following [1] to [12].
[1] A powder identification method for identifying at least one kind of powder among coal, coke, needle coke, pitch coke, carbon fiber, and intermediate products thereof, and at least the following step (1) and step The powder identification method which performs (2) in this order, and then performs the following process (4) and process (5).
[Step (1)] A step of preparing a sample by dispersing powder [Step (2)] A step of defining the position of the powder dispersed in the sample [Step (4)] Powder having the specified position The step of measuring and analyzing the reflected light intensity of the body [Step (5)] The step of Raman spectroscopic analysis of the powder having the specified position [2] The analysis of the step (5) is 1250 to 1450 cm −1 . The powder identification method according to [1], which is performed by analyzing at least one of a waveform having a peak top in a range and a waveform having a peak top in a range of 1500 to 1700 cm −1 .
[3] The analysis of the step (5) is performed by accumulating Raman spectroscopic data of the powder in advance and collating and analyzing the data and the analysis data. Powder identification method.
[4] The powder identification method according to [1] to [3], wherein the measurement in the step (4) is measurement by reflected illumination using monochromatic light or white light as a light source.
[5] The powder according to [1] to [4], wherein the analysis in the step (4) is performed by accumulating the reflected light intensity data of the powder in advance and collating this data with the measurement data. Body identification method.
[6] The powder identification method according to [1] to [5], in which the following step (3) to step (5) are performed after performing the step (2).
[Step (3)] A step of analyzing the shape of the powder whose position is defined [Step (4)] A step of measuring and analyzing the reflected light intensity of the powder whose position is defined [Step (5) [Step 7] Raman spectroscopic analysis of the powder with the specified position [7] In the analysis in the step (3), the shape data of the powder is accumulated in advance, and this data is compared with the analysis data for analysis. [6] The powder identification method according to [6].
[8] The powder identification method according to [1] to [7], in which a sample including powder having a major axis diameter of 1 to 1500 μm is identified.
[9] The powder identification method according to [1] to [8], wherein the step (1) is a step of dispersing the powder by an air flow.
[10] The step of dispersing the powder by the air flow causes a pressure difference between the sample chamber in which the powder is placed and the outside, and the air flow generated by opening at least a part of the pressure difference. The powder identification method according to [9], which is a step of dispersing.
[11] Release of the pressure difference is either a method of opening a shutter provided in the sample chamber, or a method of forming at least a part of the sample chamber with a thin film and releasing it by breaking the thin film. 10].
[12] The powder identification method according to [1] to [11], wherein all the steps are automated.

本発明により、コークスを製造する事業所から飛散した石炭やコークス等の粉体を、迅速かつ高精度で同定することが可能な分析方法を提供することができる。
本発明により、目視では識別が困難な炭素系粉体について、迅速かつ高精度に形状や化学構造を識別し得る分析方法を提供することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide an analysis method capable of quickly and accurately identifying powders such as coal and coke scattered from a business office that manufactures coke.
According to the present invention, it is possible to provide an analysis method capable of quickly and accurately identifying the shape and chemical structure of a carbon-based powder that is difficult to identify visually.

石炭、コークス、ニードルコークスの各粉体形状について、円相当径と円形度とを対比した相関図。The correlation diagram which compared the equivalent circle diameter and circularity about each powder shape of coal, coke, and needle coke. 石炭、コークス、ニードルコークスの各粉体形状について、円相当径と面積円形度とを対比した相関図。The correlation diagram which compared the equivalent circle diameter and the area circularity about each powder shape of coal, coke, and needle coke. 石炭、コークス、ニードルコークスの各粉体形状について、円相当径とアスペクト比とを対比した相関図。The correlation diagram which compared the equivalent circle diameter and the aspect ratio about each powder shape of coal, coke, and needle coke. 石炭、コークス、ニードルコークスの各粉体形状について、円相当径と輝度平均値とを対比した相関図。The correlation figure which compared the equivalent circle diameter and the brightness | luminance average value about each powder shape of coal, coke, and needle coke. 石炭、コークス、ニードルコークス、ニードルコークス原料の各粉体の実体顕微鏡像。Stereomicroscopic images of powders of coal, coke, needle coke and needle coke raw materials. コークス粉及びニードルコークス粉の実体顕微鏡像を2階調化した画像。An image obtained by converting the stereoscopic microscope images of coke powder and needle coke powder into two gradations. 石炭、コークス、ニードルコークス、ニードルコークス原料の各粉体の反射光強度を示す図。The figure which shows the reflected light intensity | strength of each powder of coal, coke, needle coke, and a needle coke raw material. 石炭、コークス、ニードルコークス、ニードルコークス原料の各粉体について、ラマンスペクトル強度と反射光強度とを対比した相関図。The correlation diagram which contrasted the Raman spectrum intensity | strength and reflected light intensity | strength about each powder of coal, coke, needle coke, and a needle coke raw material.

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。以下において「質量%」と「重量%」、及び「質量部」と「重量部」とは、それぞれ同義である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following description, and can be arbitrarily modified and implemented without departing from the gist of the present invention. In the following, “mass%” and “wt%” and “part by mass” and “part by weight” have the same meaning.

〔識別対象とする粉体〕
本発明の粉体識別方法は、実質的に元素状炭素(エレメンタルカーボン)の粉体を対象とするものであり、より詳細には、石炭、コークス、ニードルコークス、ピッチコークス、炭素繊維及びこれらの中間生成物のうち少なくとも1種以上の粉体を対象とする。以下に其々の粉体について説明するが、本発明が対象とする各粉体の定義がこれらの記載によって狭義に解釈されるものではない。
なお、本発明において「粉体」とは、「粉塵」の概念を包含する。また、本発明の粉体識別方法においては、上記した対象の粉体を含有する限り、これ以外の粉体や粉体以外の物質を含むものを識別対象としてもよい。元素状炭素以外の粉体等(例えば、有機物や砂粒など)が測定試料中に混入していたとしても、後述する工程(3)、工程(4)或いは工程(5)等において容易に判別し、識別対象の粉体から除外することができる。
また、本発明の粉体識別方法は、複数種の粉体を1つの群として他と粉体と識別する方法であってもよい。具体的には、例えば、ニードルコークス粉とピッチコークス粉とを1つの群とし、石炭粉やコークス粉と識別する方法であってもよい。
[Powder to be identified]
The powder identification method of the present invention is intended for substantially elemental carbon powder, and more specifically, coal, coke, needle coke, pitch coke, carbon fiber, and these. At least one kind of powder among the intermediate products is targeted. Each powder will be described below, but the definition of each powder targeted by the present invention is not interpreted in a narrow sense by these descriptions.
In the present invention, “powder” includes the concept of “dust”. In addition, in the powder identification method of the present invention, as long as the above-described target powder is contained, other powders and those containing substances other than the powder may be identified. Even if powder other than elemental carbon (for example, organic matter or sand particles) is mixed in the measurement sample, it is easily discriminated in step (3), step (4) or step (5) described later. , Can be excluded from the powder to be identified.
In addition, the powder identification method of the present invention may be a method of identifying a plurality of types of powders as one group from other powders. Specifically, for example, a method may be used in which needle coke powder and pitch coke powder are combined into one group and distinguished from coal powder or coke powder.

<石炭>
本発明が対象とする石炭は限定されないが、具体的には、泥炭、亜炭、褐炭、瀝青炭、弱粘結炭、強粘結炭、無煙炭等が挙げられる。これらの中でも、コークスの原料としては、弱粘結炭や強粘結炭が好適に使用される。
<コークス>
コークスとは石炭をコークス炉で乾留することによって製造されるもので、溶鉱炉法による製鉄原料として用いるものの他、鋳物用や一般用等が挙げられる。
<石炭系ニードルコークス>
石炭系ニードルコークス(以下、単に「ニードルコークス」と言う場合がある。)とは、コークスを製造する過程で発生するコールタールを原料として製造されるものであり、製鋼用黒鉛電極原料等として用いられる。
<ピッチコークス>
ピッチコークスとは、コークスを製造する過程で発生するコールタールを原料として製造されるものであり、特殊炭素材の原料や、アルミを精錬する際の陽極の原料として用いられる。
<Coal>
The coal targeted by the present invention is not limited, and specific examples include peat, lignite, lignite, bituminous coal, weakly caking coal, strongly caking coal, anthracite. Among these, as the raw material for coke, weakly caking coal or strongly caking coal is preferably used.
<Coke>
Coke is produced by dry distillation of coal in a coke oven, and includes those used as ironmaking raw materials by the blast furnace method, as well as for castings and general uses.
<Coal needle coke>
Coal-based needle coke (hereinafter sometimes referred to simply as “needle coke”) is produced using coal tar generated in the process of producing coke as a raw material, and used as a graphite electrode raw material for steel making, etc. It is done.
<Pitch coke>
Pitch coke is produced using coal tar generated in the process of producing coke as a raw material, and is used as a raw material for a special carbon material or as a raw material for an anode when refining aluminum.

本発明において識別する対象粉体の粒径に制限は無いが、通常、長軸径(最大径)が1〜1500μmの粉体を含む試料を識別することが好ましい。ここで長軸径とは、後述する工程(3)におけるパラメーターと同義である。
粉体の長軸径が1500μmを超える粉体は、後述する工程(1)において試料の分散
が困難となる場合や、後述する工程(3)において形状の把握が困難となる場合がある。また、粉体の長軸径が1μm未満の粉体は、下記の工程(5)においてラマン分光分析を行う際に、照射するレーザー光の広がりから周囲の情報を拾いやすく、分別分析精度が低下する傾向にある。
識別する対象粉体の好ましい粒径は、上記と同様の理由により長軸径が2〜1000μmであることが好ましく、5〜500μmであることがより好ましく、10〜300μmであることが更に好ましい。
Although there is no restriction | limiting in the particle size of the object powder identified in this invention, Usually, it is preferable to identify the sample containing a powder whose major axis diameter (maximum diameter) is 1-1500 micrometers. Here, the major axis diameter is synonymous with the parameter in step (3) described later.
When the powder has a major axis diameter of more than 1500 μm, it may be difficult to disperse the sample in the step (1) described later, or the shape may be difficult to grasp in the step (3) described later. In addition, the powder whose major axis diameter is less than 1 μm is easy to pick up the surrounding information from the spread of the laser beam to be irradiated when performing Raman spectroscopic analysis in the following step (5), and the accuracy of fractional analysis is reduced. Tend to.
As for the preferable particle diameter of the target powder to be identified, the major axis diameter is preferably 2 to 1000 μm, more preferably 5 to 500 μm, and still more preferably 10 to 300 μm for the same reason as described above.

なお、本発明においては、識別対象とする全ての粉体の長軸径が上記の範囲内にある必要は無く、長軸径が上記範囲を外れた粉体を含むものであってもよい。長軸径が上記の範囲内にある粉体の個数割合は限定されないが、通常50%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上含む粉体を対象とすることが望ましい。
また、識別する対象粉体の粒径のレンジが広いと、後述する工程(2)における顕微鏡観察において倍率設定が困難となる場合がある。そのような場合は、対象粉体について篩分け等を行うことにより、粒径のレンジを狭くして測定に供してもよい。
本発明の粉体識別方法において識別する対象粉体の形状に制限は無く、球状、扁平状、棒状、繊維状、不定形状等の何れであってもよく、これらの種々の形状が混合されたものであってもよい。
In the present invention, it is not necessary that the major axis diameters of all powders to be identified are within the above range, and powders having major axis diameters outside the above range may be included. The number ratio of the powder having the major axis diameter within the above range is not limited, but it is desirable to target a powder containing usually 50% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more.
Moreover, if the range of the particle diameter of the target powder to be identified is wide, it may be difficult to set the magnification in the microscope observation in the step (2) described later. In such a case, the target powder may be subjected to sieving to narrow the particle size range for measurement.
The shape of the target powder to be identified in the powder identification method of the present invention is not limited, and may be any of a spherical shape, a flat shape, a rod shape, a fiber shape, an indefinite shape, etc., and these various shapes are mixed. It may be a thing.

本発明において識別する対象粉体の採取場所は限定されず、目的に応じて決定すればよい。具体的には、舗装路面や土表面等の地面、池や貯水槽等の水面や水中或いは底部;建築物、屋外ネット、各種の機器・装置、車輌等の表面や内部の付着物;衣服、ヘルメット、マスク等への付着物、等が挙げられる。また、降下粉塵採取装置や吸引式フィルター、サイクロン式粉塵捕集装置等、粉塵を採取・捕捉する目的で設置した機器によって採取することも好ましい。
なお、採取する方法や場所によっては、採取した粉体が凝集していたり、水等で濡れていたり、黒色粉体以外のものが混合されている場合がある。そのような場合は適宜、凝集物を解したり、洗浄・乾燥したり、選別して測定に供することが好ましい。
本発明の粉体識別方法を行うために粉体を採取する際には、採取した場所や日時を記録しておくばかりでなく、採取した粉体の総量、単位面積当たりの粉体採取量、濡れている場合には、これらの乾燥重量等も記録しておくことが好ましい。これらの値は、吸光度方式や光散乱方式による粉塵量計測装置により計測しておいてもよい。
The collection location of the target powder identified in the present invention is not limited and may be determined according to the purpose. Specifically, ground such as paved road surfaces and soil surfaces, water surfaces such as ponds and water tanks, underwater or bottom; buildings, outdoor nets, various equipment and devices, vehicles and other deposits on the interior; clothing, Examples include deposits on helmets and masks. Further, it is also preferable to collect by a device installed for the purpose of collecting and capturing dust, such as a falling dust collecting device, a suction filter, and a cyclone dust collecting device.
Depending on the sampling method and location, the collected powder may be agglomerated, wet with water or the like, or something other than black powder may be mixed. In such a case, it is preferable to break up the aggregate, wash and dry, or select and use it for measurement.
When collecting powder to perform the powder identification method of the present invention, not only the location and date of collection, but also the total amount of collected powder, the amount of collected powder per unit area, When wet, it is preferable to record these dry weights. These values may be measured by a dust amount measuring device using an absorbance method or a light scattering method.

〔粉体識別方法〕
本発明の粉体識別方法は、少なくとも以下の工程を有する(以下の記載において、各工程をそれぞれ「工程(1)」、「工程(2)」、「工程(4)」、「工程(5)」と略記する場合がある。)。
なお、本発明において「試料」とは、粉体自体を意味するものではなく、各工程で分析するためのプレパラートを意味するが、粒子が捕捉あるいは分散されたフィルター、プレート、シートやフィルム、更には硬化性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂に粉体を包埋し研磨したもの等も「試料」に該当する。
〔工程(1)〕粉体を分散させて試料を作成する工程
〔工程(2)〕試料中に分散させた粉体の位置を規定する工程
〔工程(4)〕当該位置を規定された粉体の反射光強度を測定し、分析する工程
〔工程(5)〕当該位置を規定された粉体をラマン分光分析する工程
上記工程の順序としては、通常、先ず工程(1)、工程(2)をこの順で行い、次いで工程(4)及び工程(5)を行う。工程(4)と工程(5)は、何れを先に行ってもよい。また、工程(4)は後述する工程(3)と実質的に同一の工程としてもよい。
[Powder identification method]
The powder identification method of the present invention includes at least the following steps (in the following description, each step is referred to as “step (1)”, “step (2)”, “step (4)”), “step (5 ) "In some cases.
In the present invention, “sample” does not mean the powder itself, but means a preparation for analysis in each step, but a filter, plate, sheet or film in which particles are captured or dispersed, The “sample” also includes those obtained by embedding and polishing a powder in a curable epoxy resin or acrylic resin.
[Step (1)] A step of preparing a sample by dispersing powder [Step (2)] A step of defining the position of the powder dispersed in the sample [Step (4)] Powder having the specified position Step of measuring and analyzing reflected light intensity of body [Step (5)] Step of performing Raman spectroscopic analysis of powder with specified position As the order of the above steps, usually, step (1), step (2) ) Are performed in this order, and then step (4) and step (5) are performed. Either step (4) or step (5) may be performed first. Step (4) may be substantially the same as step (3) described later.

本発明の粉体識別方法は、更に以下の工程を有することが好ましい(以下の記載におい
て、「工程(3)」と略記する場合がある。)。
〔工程(3)〕当該位置を規定された粉体の形状を分析する工程
工程(3)を有する場合の順序としては、通常、先ず工程(1)を行い、次いで工程(2)を行うが、これに次ぐ工程としては工程(3)、工程(4)、工程(5)を何れの順序で行ってもよい。しかし、後述する理由の観点から、工程(3)及び工程(4)の後に工程(5)を行う方が望ましい。また、工程(2)、工程(3)及び工程(4)は同時に行うことも可能であるので、その点でも工程(3)及び工程(4)の後に工程(5)を行うことが好ましい。なお、工程(3)と工程(4)を同時に行わない場合は、何れを先に行ってもよい。
The powder identification method of the present invention preferably further includes the following steps (in the following description, it may be abbreviated as “step (3)”).
[Step (3)] The step of analyzing the shape of the powder whose position is defined As the order in the case of having the step (3), the step (1) is usually performed first, and then the step (2) is performed. As the next step, step (3), step (4), and step (5) may be performed in any order. However, from the viewpoint of the reason described later, it is preferable to perform the step (5) after the step (3) and the step (4). In addition, since the step (2), the step (3), and the step (4) can be performed at the same time, the step (5) is preferably performed after the step (3) and the step (4). In addition, when not performing a process (3) and a process (4) simultaneously, any may be performed first.

本発明において、工程(1)〜工程(5)の各工程は、それぞれ独立した機器によって構成されていてもよいし、工程(1)、工程(2)については機器を用いずに作業者が行ってもよいが、各工程が自動化されていることが好ましい。具体的には、以下のような方法が挙げられる。
・工程(2)及び工程(3)が自動化されている
・工程(2)及び工程(4)が自動化されている
・工程(2)及び工程(5)が自動化されている
・工程(2)〜工程(4)が自動化されている
・工程(2)〜工程(5)の全てが自動化されている
更に上記に加え、工程(1)も自動化されている方法が挙げられる。これらの中では、特に工程(1)〜工程(5)の全てが自動化されていることが好ましい。また、個々の工程が独立して自動化されたものが連続的にシステム化されたものであってもよいが、各工程が全て1つの装置に組み込まれていることがより好ましい。1つの装置に複数の工程が組み込まれていれば、1つの粉体について双方の工程の解析結果を相関させて識別結果に反映させることが容易となり、更には分析時間も短縮されるために望ましい。
In this invention, each process of process (1)-process (5) may be comprised by the respectively independent apparatus, and an operator does not use an apparatus about process (1) and process (2). However, it is preferable that each process is automated. Specifically, the following methods are mentioned.
-Process (2) and process (3) are automated-Process (2) and process (4) are automated-Process (2) and process (5) are automated-Process (2) -The process (4) is automated-All of the process (2)-the process (5) are automated Furthermore, in addition to the above, the method by which the process (1) is also automated is mentioned. Among these, it is particularly preferable that all of the steps (1) to (5) are automated. Moreover, although what automated each process independently may be what was systematized continuously, it is more preferable that each process is integrated in one apparatus. If a plurality of processes are incorporated in one apparatus, it is easy to correlate the analysis results of both processes for one powder and reflect them in the identification results, and it is also desirable because the analysis time is shortened. .

本発明の粉体識別方法は複数の分析工程を有するため、各工程で得られた測定結果を集積した後、これらのデータを用いてアルゴリズムを形成して解析することも出来る。すなわち、工程(4)による反射光強度の分析結果、工程(5)によるラマン分光分析の結果、更には工程(3)による粉体形状の分析結果を組み合わせて解析ステップを構築して識別することが可能である。更には、工程(3)〜工程(5)で得られた分析結果をパラメーター化し、これらの数値の相関関係(比率等)によって粉体を識別することも出来る。これらの方法を採用することにより、多種の元素状炭素(エレメンタルカーボン)の粉体が混合されたものであっても、精度良く粉体を識別することが可能となるため好ましい。   Since the powder identification method of the present invention has a plurality of analysis steps, after collecting the measurement results obtained in each step, an algorithm can be formed and analyzed using these data. That is, the analysis step is constructed and identified by combining the analysis result of the reflected light intensity in the step (4), the result of the Raman spectroscopic analysis in the step (5), and the analysis result of the powder shape in the step (3). Is possible. Furthermore, the analysis results obtained in the steps (3) to (5) can be parameterized, and the powder can be identified by the correlation (ratio, etc.) of these numerical values. By adopting these methods, it is preferable that powders of various types of elemental carbon (elemental carbon) can be mixed with each other with high accuracy.

本発明によれば迅速に分析することが可能であるため、多量の粉体を分析することが可能である。分析対象とする粉体の個数に制限は無いが、100個以上、更には1000個以上、特には1万個以上の粉体を識別する際にも有効である。
従来は、炭素系粉体を識別するためには、当該粉体を顕微鏡観察用サンプルとして作成した後に、熟練者による顕微鏡観察が必要であるため、上記のような個数の粉体を識別するためには多大な労力と時間を要していた。本発明の粉体識別法方法によれば、上記のような個数の粉体であっても短時間に精度良く識別することが出来る。
以下、各工程について詳述する。
According to the present invention, since it is possible to analyze quickly, a large amount of powder can be analyzed. There is no limitation on the number of powders to be analyzed, but it is also effective when identifying 100 or more, more than 1000, and especially 10,000 or more powders.
Conventionally, in order to identify a carbon-based powder, it is necessary to perform microscopic observation by a skilled worker after preparing the powder as a sample for microscopic observation. Took a lot of effort and time. According to the powder identification method of the present invention, even the number of powders as described above can be accurately identified in a short time.
Hereinafter, each process is explained in full detail.

〔工程(1)〕
工程(1)では、後述する工程(3)〜工程(5)の分析を行うために、粉体を分散させた試料(プレパラート)を作成する。
試料は工程(3)、工程(4)及び工程(5)で分析が可能となるものであれば限定されないが、通常、識別する対象の粉体が基板上に分散されたものが用いられる。基板としては、工程(5)においてラマン分光分析を行うため、レーザーに強く、しかも計測の妨
害となる蛍光を発しないものが好ましい。具体的には、基板はガラス製であることが好ましく、石英製であることがより好ましく、合成石英製であることが更に好ましい。基板を合成石英製とすれば、ラマン分光分析を妨害する蛍光源となりうる不純物元素の量が極めて少ないため、より精度の高い分析を行うことが出来る。
[Step (1)]
In step (1), a sample (preparation) in which powder is dispersed is prepared in order to perform analysis in steps (3) to (5) described later.
The sample is not limited as long as it can be analyzed in step (3), step (4), and step (5). Usually, a sample in which powder to be identified is dispersed on a substrate is used. Since the substrate is subjected to Raman spectroscopic analysis in step (5), a substrate that is strong against lasers and does not emit fluorescence that interferes with measurement is preferable. Specifically, the substrate is preferably made of glass, more preferably made of quartz, and still more preferably made of synthetic quartz. If the substrate is made of synthetic quartz, the amount of impurity elements that can be a fluorescent source that interferes with Raman spectroscopic analysis is extremely small, so that analysis with higher accuracy can be performed.

試料における粉体の分散状態は限定されないが、個々の粉体が接触せずに独立していることが好ましい。粉体同士が接触していると、工程(2)における粉体位置の規定のみならず工程(3)〜工程(5)の何れの分析に対しても、分析精度の低下が生じるおそれがある。
粉体の分散状態は、測定する粉体の量や、後述するような分散方法を適宜選択することで最適化することができる。
測定に供する粉体量(嵩容積)は限定されないが、精度の高い分析を行うためには、通常100mm以下、好ましくは0.1〜50mm、より好ましくは0.5〜20mm、更に好ましくは1〜10mm、特に好ましくは3〜5mm程度の量を分散させることが好ましい。
Although the dispersion state of the powder in a sample is not limited, it is preferable that each powder is independent without contacting. If the powders are in contact with each other, there is a risk that the analysis accuracy may be lowered not only for the definition of the powder position in the step (2) but also for any analysis in the steps (3) to (5). .
The dispersion state of the powder can be optimized by appropriately selecting the amount of the powder to be measured and a dispersion method as described later.
Amount of powder subjected to the measurement (bulk volume) is not limited, in order to perform highly accurate analysis is usually 100 mm 3 or less, preferably 0.1 to 50 mm 3, more preferably 0.5 to 20 mm 3, further It is preferable to disperse an amount of about 1 to 10 mm 3 , particularly preferably about 3 to 5 mm 3 .

試料への粉体の分散方法に制限は無く、スパチュラーや篩等を用いて基板の上方から手作業で粉体を降下して散布してもよいし、装置を用いて行ってもよいが、手作業で行う場合は再現性が劣る場合があるため装置を用いることが好ましい。
なお、粉体を濾布やメンブレンフィルターにて採取した場合は、分析する粉体がこれらの表面近傍に存在し、粉体の分散性が良好であれば、そのまま分析に供してもよい。この場合、何らかの単位操作を行わないとしても、本発明における工程(1)に相当する。
There is no limitation on the method of dispersing the powder in the sample, and the powder may be manually dropped from above the substrate using a spatula or sieve, or may be dispersed using an apparatus. When performing manually, it is preferable to use an apparatus because reproducibility may be inferior.
When the powder is collected with a filter cloth or a membrane filter, if the powder to be analyzed exists in the vicinity of these surfaces and the dispersibility of the powder is good, the powder may be used as it is. In this case, even if no unit operation is performed, it corresponds to step (1) in the present invention.

装置を用いて粉体を分散させる手段は限定されないが、気流によって粉体を分散させることが好ましい。気流によって粉体を分散させる場合、予め基板上に粉体を載置しておき、これに気流を付与するとよい。
粉体に気流を付与して分散させる方法としては、噴射ノズル等で粉体に直接気流を付与して分散させる方法や、試料室と外部との間に圧力差を生じさせ、当該圧力差の少なくとも一部を開放することによって生じた気流により粉体を分散させる方法等が挙げられる。なお、このような場合、気流を生じる前の段階では、粉体を試料室の内部に載置しておいてもよいし、粉体を試料室の外部に載置しておき、気流によって試料室の内部に導入してもよい。
A means for dispersing the powder using the apparatus is not limited, but it is preferable to disperse the powder by an air flow. When the powder is dispersed by an air current, the powder is preferably placed on the substrate in advance and an air current is applied thereto.
As a method of applying and dispersing an air flow to the powder, a method of applying and dispersing an air flow directly to the powder with an injection nozzle or the like, or a pressure difference between the sample chamber and the outside, For example, a method of dispersing the powder by an air flow generated by opening at least a part thereof may be used. In such a case, before the air flow is generated, the powder may be placed inside the sample chamber, or the powder may be placed outside the sample chamber and the sample may be generated by the air flow. It may be introduced inside the chamber.

圧力差を開放することによって生じた気流により粉体を分散させる場合は、例えば、試料室に設けられたシャッターを開放する方式や、試料室の側面又は内部の一部を薄膜で構成しておき、当該薄膜が破れることによって開放する方式等が挙げられる。薄膜としては、例えばアルミニウム箔等が挙げられる。試料室と外部との間に圧力差を生じさせる場合は、試料室内部の圧力が外部よりも高くなるようにしてもよいし、その逆であってもよい。
このような方法を行うことが出来る装置としては、例えばスペクトリス社製、製品名:モフォロギG3−IDに付属された自動試料分散ユニット等が挙げられる。この装置では、粉体をシャッター上に載置するか、或いはアルミ箔の間に挟み、その後、試料室を空気によりパルス加圧し、その加圧状態のまま試料室のシャッターを開くか、或いはアルミ箔の破裂を利用して粉体を分散させることができる。
In the case where the powder is dispersed by the air flow generated by opening the pressure difference, for example, a method of opening a shutter provided in the sample chamber or a part of the side or inside of the sample chamber is made of a thin film. And a method of opening when the thin film is broken. Examples of the thin film include aluminum foil. When a pressure difference is generated between the sample chamber and the outside, the pressure in the sample chamber may be higher than the outside, or vice versa.
As an apparatus capable of performing such a method, for example, an automatic sample dispersion unit attached to a product name: Morphologi G3-ID manufactured by Spectris Co., Ltd. may be mentioned. In this apparatus, the powder is placed on a shutter or sandwiched between aluminum foils, and then the sample chamber is pulse-pressed with air and the shutter of the sample chamber is opened in the pressurized state, or aluminum The powder can be dispersed by utilizing the rupture of the foil.

〔工程(2)〕
工程(2)では、前記工程(1)で試料中に分散させた粉体の位置を規定する。粉体の位置を規定する方法は限定されないが、通常は光学顕微鏡などの顕微鏡を用いた観察画像によってなされる。以下に、顕微鏡を用いて粉体の位置を規定する際の具体例を説明する。
顕微鏡の照明は落写照明であっても透過照明であってもよいが、反射(落写)であることが好ましい。対物レンズは識別対象とする粉体の粒径に応じて選定すればよく、5倍、10倍、20倍等から選択すればよい。
顕微鏡観察による画像から粉体の位置を規定する場合、目視確認した結果を観察者が記録する方法でもよいが、装置を用いて画像データとして保存することが好ましい。装置を用いることにより、工程(2)と後述する工程(3)、工程(4)、工程(5)のうち少なくとも何れかとを1つの装置で行うことが出来、更にはこれらの工程を同時に行うこともできる。
装置を用いて画像データとして保存する場合、試料に分散させる粉体数は、概ね5000〜20000個程度となるようにすると、正確かつ効率の良い分析が出来るため好ましい。
[Step (2)]
In step (2), the position of the powder dispersed in the sample in step (1) is defined. Although the method for defining the position of the powder is not limited, it is usually done by an observation image using a microscope such as an optical microscope. Below, the specific example at the time of prescribing | regulating the position of powder using a microscope is demonstrated.
The illumination of the microscope may be either illuminating illumination or transmissive illumination, but is preferably reflective (imaging). The objective lens may be selected according to the particle size of the powder to be identified, and may be selected from 5 times, 10 times, 20 times, and the like.
When the position of the powder is defined from an image obtained by microscopic observation, a method in which an observer records the result of visual confirmation may be used, but it is preferable to store the image data using an apparatus. By using the apparatus, step (2) and at least one of step (3), step (4), and step (5) to be described later can be performed with one device, and these steps are performed simultaneously. You can also
When storing as image data using an apparatus, it is preferable that the number of powders dispersed in a sample is approximately 5000 to 20000 because accurate and efficient analysis can be performed.

〔工程(3)〕
工程(3)では、工程(2)において位置を規定された粉体の形状を分析する。工程(3)で粉体の形状を分析する方法は限定されないが、通常は光学顕微鏡などの顕微鏡を用いた観察画像によってなされる。顕微鏡観察による画像から粉体の形状を分析する場合、目視確認した形状を観察者が判断する方法でもよいが、装置を用いた画像解析結果から分析することが好ましい。
装置を用いて粉体形状の分析を行う場合、形状そのもので判断することも出来るが、形状を種々のパラメーターの値とし、当該パラメーターの値によって判断することが好ましい。また、各パラメーター同志の相関関係によって形状を分析することも好ましい。
[Step (3)]
In step (3), the shape of the powder whose position is defined in step (2) is analyzed. The method for analyzing the shape of the powder in the step (3) is not limited, but is usually performed by an observation image using a microscope such as an optical microscope. When analyzing the shape of the powder from an image obtained by microscopic observation, a method in which the observer determines the visually confirmed shape may be used, but it is preferable to analyze from the image analysis result using the apparatus.
When the powder shape is analyzed using an apparatus, the shape can be determined by the shape itself, but it is preferable that the shape is a value of various parameters and is determined by the value of the parameter. It is also preferable to analyze the shape based on the correlation between parameters.

粉体形状を分析し、同定する際に用いられるパラメーターは限定されないが、具体的には、以下のようなパラメーター等が挙げられる。
<粒子径に関するパラメーター> 円相当径(CE)、長軸径、短軸径、周囲長、面積(投影面積)、最大径、球相当体積等
<粒子形状に関するパラメーター> 円形度、包絡度(周囲長)、伸長率、面積円形度、包絡度(面積)等
また、対象とする粉体が繊維状のものであれば、上記の長軸径(繊維長)、短軸径(繊維幅)のほか、これらの比で示されるアスペクト比や、繊維伸長率、繊維真直度等のパラメーターも用いることが出来る。
The parameters used for analyzing and identifying the powder shape are not limited, but specific examples include the following parameters.
<Parameters related to particle diameter> Circle equivalent diameter (CE), major axis diameter, minor axis diameter, perimeter length, area (projected area), maximum diameter, sphere equivalent volume, etc. <Particle shape parameters> Circularity, envelope (perimeter) Length), elongation rate, area circularity, envelope degree (area), etc. If the target powder is fibrous, the major axis diameter (fiber length), minor axis diameter (fiber width) In addition, parameters such as the aspect ratio indicated by these ratios, the fiber elongation rate, and the fiber straightness can also be used.

これらのうち、分析精度、解析速度等の観点から、円形度、面積円形度、アスペクト比、等のパラメーターが好適に用いられる。また、複数のパラメーター同士の相関関係によって分析する場合は、円相当径(CE)と円形度との相関、円相当径(CE)とアスペクト比との相関等が好適に用いられる。
上記のパラメーターの算出に際しては、市販の画像解析ソフトを適宜選択して用いることが出来る。また、顕微鏡システムに備わっている解析ソフトをそのまま用いてもよい。
なお、粉体形状を規定するパラメーターとしては、上記以外に<粒子透過率に関するパラメーター>である「輝度平均値」、「輝度分散値」等が挙げられるが、これらは後述する工程(4)として独立した測定対象とする。
Among these, parameters such as circularity, area circularity, and aspect ratio are preferably used from the viewpoint of analysis accuracy, analysis speed, and the like. Further, when analyzing by correlation between a plurality of parameters, the correlation between the equivalent circle diameter (CE) and the circularity, the correlation between the equivalent circle diameter (CE) and the aspect ratio, and the like are preferably used.
In calculating the above parameters, commercially available image analysis software can be appropriately selected and used. Further, analysis software provided in the microscope system may be used as it is.
In addition to the above, the parameters that define the powder shape include <luminance average value>, <luminance dispersion value>, etc., which are <parameters related to particle transmittance>, and these are the step (4) described later. Independent measurement object.

粉体の形状によって識別する際には、粉体形状を分析した結果そのもので直接判断してもよいが、通常は蓄積データ無しに識別することは容易ではない。このため、予め既知の粉体を用いたライブラリーデータを保有しておき、この既知の形状データと分析データとを照合して識別判断することが好ましい。更には、個別の分析結果をライブラリーデータに反映させ、ライブラリーデータを補強することも好ましい。このように粉体形状の識別判断にライブラリーデータを用いることにより、識別の精度を向上させることができる。
ライブラリーデータとしては、粉体の形状画像そのものであってもよいが、通常、前記した種々の形状パラメーターの値、或いは各パラメーター同志の相関関係等のデータをラ
イブラリー化することが好ましい。
図1〜4に、粉体として石炭粉、コークス粉、ニードルコークス粉を用いて形状分析した際のライブラリーデータの一例を示す。
When identifying by the shape of the powder, it may be judged directly from the result of analyzing the powder shape, but it is usually not easy to identify without accumulated data. For this reason, it is preferable to hold library data using known powders in advance, and to identify and judge by comparing the known shape data and analysis data. Furthermore, it is also preferable to reinforce the library data by reflecting individual analysis results in the library data. Thus, the accuracy of identification can be improved by using library data for identification judgment of powder shape.
The library data may be the shape image of the powder itself, but it is usually preferable to create a library of the above-mentioned various shape parameter values or data such as the correlation between parameters.
1-4 show examples of library data when shape analysis is performed using coal powder, coke powder, and needle coke powder as powders.

本発明では、工程(2)で位置を規定された粉体の全てについて形状を分析する必要は必ずしも無く、粉体の総数や目的等に応じて一部の粉体のみを形状分析してもよい。
また、後述する工程(5)の後に工程(3)を行うような場合においても、必ずしも工程(5)でラマン分光分析を行った粉体の全てについて形状を分析する必要は無い。同様に、後述する工程(4)の後に工程(3)を行うような場合においても、必ずしも工程(4)で反射光強度を測定した粉体の全てについて形状を分析する必要は無い。
In the present invention, it is not always necessary to analyze the shape of all the powders whose positions are defined in the step (2), and only a part of the powders may be analyzed according to the total number or purpose of the powders. Good.
Even when the step (3) is performed after the step (5) described later, it is not always necessary to analyze the shape of all the powders subjected to the Raman spectroscopic analysis in the step (5). Similarly, even when the step (3) is performed after the step (4) described later, it is not always necessary to analyze the shape of all the powders whose reflected light intensity is measured in the step (4).

〔工程(4)〕
工程(4)では、工程(2)で位置を規定された粉体について反射光強度を測定し、分析する。粉体の反射光強度を測定する方法は限定されないが、単色光又は白色光を光源とする反射(落射)照明による測定を行うことが好ましい。具体的には、実体顕微鏡を使用し、粉体試料上部から単色光又は白色光を照射したときの反射光強度を測定する方法が挙げられ、光源は白色光であることが好ましい。
前記の通り、工程(3)と工程(4)とは同時に行うことが出来るが、その場合は、粉体形状を測定する機能と反射光強度を測定する機能を1つの装置内に併せ持った装置を使用することが好ましい。
[Step (4)]
In step (4), the reflected light intensity is measured and analyzed for the powder whose position is defined in step (2). A method for measuring the reflected light intensity of the powder is not limited, but it is preferable to perform measurement by reflection (epi-illumination) illumination using monochromatic light or white light as a light source. Specifically, there is a method of using a stereomicroscope to measure the intensity of reflected light when irradiated with monochromatic light or white light from the upper part of the powder sample, and the light source is preferably white light.
As described above, the step (3) and the step (4) can be performed at the same time. In this case, a device having a function of measuring the powder shape and a function of measuring the intensity of reflected light in one device. Is preferably used.

反射光強度の値は、その値自体を独立して扱ってもよいし、統計的に扱ってもよい。具体的には、粒子毎の反射光強度の平均値を意味する「輝度平均値」、粒子毎の反射光強度の分散(偏差)を意味する「輝度分散値」等が挙げられる。
なお、工程(4)の測定結果は、これを独立して識別判断に用いてもよいが、工程(3)において粉体形状を規定する前記パラメータとの相関関係によって識別判断に供してもよい。
The value of the reflected light intensity may be handled independently or statistically. Specifically, “brightness average value” which means an average value of reflected light intensity for each particle, “brightness dispersion value” which means dispersion (deviation) of reflected light intensity for each particle, and the like.
The measurement result of step (4) may be used independently for identification determination, but may be used for identification determination by correlation with the parameters defining the powder shape in step (3). .

反射光強度によって粉体を識別する際には、粉体を測定した結果そのもので判断してもよいが、予め既知の粉体を用いたライブラリーデータを保有しておき、このデータと測定データとを照合して分析することが好ましい。更には、個別の測定結果をライブラリーデータに反映させ、ライブラリーデータを補強することも好ましい。粉体の識別判断にライブラリーデータを用いることにより、識別の精度を向上させることができる。   When identifying powder by reflected light intensity, it may be judged from the result of measuring the powder itself, but library data using known powder is held in advance, and this data and measurement data It is preferable to analyze by collating. Furthermore, it is also preferable to reinforce the library data by reflecting individual measurement results in the library data. By using the library data for the powder identification determination, the accuracy of the identification can be improved.

元素状炭素(エレメンタルカーボン)の粉体は、その由来等によって結晶性が異なることが知られている。しかしながら、通常、粉体の結晶性を測定するためにはX線回折装置等が必要であり、1粒単位の測定を行うことで識別手段とすることは現実的でない。
一方、工程(4)では、結晶性という粉体内部の構造を解析するのではなく、反射光強度という粉体表面の特性を解析することによって、実質的に同様の分析を簡便に実施することを可能としたものである。即ち、結晶性は粉体の配向性に寄与し、配向性の相違は表面光沢度の相違となって発現することに着目した。
Elemental carbon (elemental carbon) powder is known to have different crystallinity depending on its origin. However, in general, an X-ray diffractometer or the like is necessary to measure the crystallinity of the powder, and it is not practical to use it as an identification means by measuring each grain.
On the other hand, in the step (4), substantially the same analysis is simply performed by analyzing the characteristics of the powder surface called reflected light intensity rather than analyzing the structure inside the powder called crystallinity. Is possible. That is, attention was paid to the fact that crystallinity contributes to the orientation of the powder, and that the difference in orientation is manifested as a difference in surface glossiness.

具体的には、ニードルコークス粉、ピッチコークス粉の結晶性が最も高く、以下、結晶性の高い順にコークス粉、ニードルコークスやピッチコークス原料粉、石炭粉となるが、反射光強度の値もこの順となることを見出した。
なお、後述する工程(5)においても粉体の結晶性に着目している点では同様であるが、工程(4)は工程(5)の分析負荷を軽減し、識別効率を向上するためのスクリーニングとしての意味も有する。
Specifically, needle coke powder and pitch coke powder have the highest crystallinity, and in the following, coke powder, needle coke, pitch coke raw material powder, and coal powder in descending order of crystallinity. I found out that it was in order.
In addition, although it is the same in the point which pays attention to the crystallinity of powder also in process (5) mentioned below, process (4) reduces the analysis load of process (5), and improves identification efficiency. It also has implications for screening.

本発明では、必ずしも工程(2)で位置を規定された粉体の全てについて反射光強度の
測定を行う必要は無く、粉体の総数や目的等に応じて一部の粉体のみを分析してもよい。
また、工程(4)に較べて工程(5)の方が時間を要するため、工程(4)の後に工程(5)を行うことが好ましい。この順序とすることにより、工程(4)において識別出来た粉体を除外してラマン分光分析を行うことが出来るため、効率的に識別することが可能となる。
In the present invention, it is not always necessary to measure the reflected light intensity for all of the powders whose positions are defined in step (2), and only a part of the powders are analyzed according to the total number of powders and the purpose. May be.
In addition, since step (5) takes more time than step (4), it is preferable to perform step (5) after step (4). By adopting this order, it is possible to perform the Raman spectroscopic analysis by excluding the powder identified in the step (4), so that it is possible to identify efficiently.

また、任意に実施する工程(3)と工程(4)を同時に行わず、工程(3)の後に工程(4)を行う場合においても、必ずしも工程(3)で形状分析を行った粉体の全てについて反射光強度の測定を行う必要は無く、粉体の総数や目的等に応じて一部の粉体のみを分析してもよい。更には、工程(3)での粉体形状分析によって既に識別が可能な粉体についても、これを除外して分析することができる。
このような場合、工程(4)で分析対象とする粉体数は、好ましくは5000個以下、より好ましくは3000個以下、更に好ましくは1000個以下である。当該個数割合の下限は限定されないが、通常100個以上、好ましくは200個以上である。
Also, in the case where the step (3) and the step (4) that are arbitrarily performed are not performed at the same time, and the step (4) is performed after the step (3), the shape of the powder subjected to the shape analysis in the step (3) is not necessarily included. It is not necessary to measure the reflected light intensity for all, and only a part of the powder may be analyzed according to the total number of powders and the purpose. Furthermore, the powder that can be identified by the powder shape analysis in the step (3) can be analyzed by excluding this.
In such a case, the number of powders to be analyzed in the step (4) is preferably 5000 or less, more preferably 3000 or less, and still more preferably 1000 or less. The lower limit of the number ratio is not limited, but is usually 100 or more, preferably 200 or more.

工程(3)による粉体形状の分析によっても、形状が大きく異なる粉体であれば識別は可能であるが、粒径や円形度等が類似した粉体の識別を定量的に行うことは困難な場合がある。これに対し、工程(4)を行うことにより、形状的には類似している粉体についても定量的に識別することが可能となる。これは前記の通り、炭素系粉体の反射光強度を測定すれば、炭素系粉体の一次構造や二次構造の相違に基づいた識別が可能なためである。   The powder shape analysis in the step (3) can also identify powders having greatly different shapes, but it is difficult to quantitatively identify powders having similar particle sizes, circularity, etc. There are cases. On the other hand, by performing the step (4), it is possible to quantitatively identify powders that are similar in shape. This is because, as described above, if the reflected light intensity of the carbon-based powder is measured, identification based on the difference in the primary structure or secondary structure of the carbon-based powder is possible.

〔工程(5)〕
工程(5)では、工程(2)で位置を規定された粉体についてラマン分光分析を行う。具体的には、ラマン分光装置を用いて試料の粉体にレーザーを照射し、ラマン分光を観測する。レーザー波長は限定されず、例えば532nm、785nm、1064nm等の波長から適宜選択して使用される。
工程(5)に使用するラマン分光装置は限定されないが、例えば、スペクトリス社製G3−ID(レーザー波長:785nm)等が挙げられる。
なお、ラマン分光分析の測定手順、測定方法、測定条件等は常法に従って行えばよい。
[Step (5)]
In step (5), Raman spectroscopic analysis is performed on the powder whose position is defined in step (2). Specifically, a sample is irradiated with a laser using a Raman spectrometer to observe Raman spectroscopy. The laser wavelength is not limited, and for example, it is appropriately selected from wavelengths such as 532 nm, 785 nm, and 1064 nm.
The Raman spectroscopic device used in the step (5) is not limited, and examples thereof include G3-ID (Laser wavelength: 785 nm) manufactured by Spectris.
In addition, the measurement procedure, measurement method, measurement conditions, and the like of Raman spectroscopic analysis may be performed according to ordinary methods.

ラマン分光分析によって粉体を識別する方法は限定されないが、具体的には、ラマン分光の検出波長を走査したスペクトルのパターン、ピークの形状、ピーク強度、ピークの半値幅、異なる検出波長間のピーク強度比やピーク面積比等が挙げられ、これらを複数組み合わせてもよい。
これらの中でも、特にスペクトルのパターンもしくはピーク強度やピーク面積比で識別することが好ましい。
The method for identifying powders by Raman spectroscopic analysis is not limited. Specifically, the spectrum pattern obtained by scanning the detection wavelength of Raman spectroscopy, the peak shape, the peak intensity, the half width of the peak, and the peak between different detection wavelengths. An intensity ratio, a peak area ratio, etc. are mentioned, and a plurality of these may be combined.
Among these, it is particularly preferable to identify the spectrum pattern or peak intensity or peak area ratio.

ラマン分光分析にて粉体を識別する際に着目するスペクトル位置は特に限定されないが、1250〜1450cm-1の範囲にピークトップを有する波形、1500〜1700cm-1の範囲にピークトップを有する波形のうち少なくとも何れかにより行うことが好ましい(ここでいう「波形」とは、ピークそのものを意味し、ピークの形状のみを意味するものではない)。
これらの波長域は、前者がグラファイトのDバンド、即ちグラファイト構造の非晶性と相関のある1350cm-1付近にピークトップを持つ領域であり、後者がグラファイトのGバンド、即ちグラファイト構造の結晶性と相関のある1585cm-1付近にピークトップを持つ領域に対応する。
It is not particularly limited spectral position of interest in identifying the powder in Raman spectroscopic analysis, a waveform having a peak top in the range of 1250~1450Cm -1, the waveform having a peak top in the range of 1500~1700Cm -1 It is preferable to carry out at least one of them (the “waveform” here means the peak itself, not only the shape of the peak).
In these wavelength ranges, the former is a D band of graphite, that is, a region having a peak top in the vicinity of 1350 cm −1, which correlates with the amorphous nature of the graphite structure, and the latter is the G band of graphite, that is, the crystallinity of the graphite structure. Corresponds to a region having a peak top in the vicinity of 1585 cm −1 .

本発明においては、上記したDバンド又はGバンドの有無、或いはそれらのピーク高さ(ピーク強度)又はピークエリアの面積で識別することが好ましい。また、Dバンド及びGバンドのピーク高さ比又はピークエリアの面積比で識別すると、グラファイトの非晶部
と結晶部との量比を反映した値となるので、識別の精度が一層向上する場合がある。
In the present invention, it is preferable to identify by the presence or absence of the above-described D band or G band, or their peak height (peak intensity) or peak area. In addition, when the identification is performed based on the peak height ratio of the D band and the G band or the area ratio of the peak area, the value reflects the quantitative ratio between the amorphous part and the crystalline part of the graphite. There is.

ラマン分光分析によって粉体を識別する際には、粉体を分析した結果そのもので直接判断してもよいが、予め既知の粉体を用いたライブラリーデータを保有しておき、このデータと分析データとを照合して識別判断することが好ましい。更には、個別の分析結果をライブラリーデータに反映させ、ライブラリーデータを補強することも好ましい。粉体の識別判断にライブラリーデータを用いることにより、識別の精度を向上させることができる。   When identifying powder by Raman spectroscopic analysis, it may be judged directly from the result of analyzing the powder itself, but library data using known powder is held in advance, and this data and analysis are performed. It is preferable to identify and judge by collating with data. Furthermore, it is also preferable to reinforce the library data by reflecting individual analysis results in the library data. By using the library data for the powder identification determination, the accuracy of the identification can be improved.

なお、ラマン分光分析におけるライブラリーデータとしては、以下の(A)〜(C)のような粉体を標準粉体として予め測定しておき、ライブラリーデータとすることが好ましい。
(A)識別すべきエリア(製造所など)において、発生源となる箇所から採取した粉体。(B)石炭、コークス、ニードルコークス、ピッチコークス、炭素繊維等の原料や製品から篩い分けられた粉体や粉砕物。
(C)アメリカ国立標準技術研究所(NIST)や公的機関、学会等から頒布或いは販売されている粉体や粉塵標準試料。
In addition, as library data in the Raman spectroscopic analysis, it is preferable to measure the powders as shown in the following (A) to (C) in advance as standard powders to obtain library data.
(A) Powder collected from a location that is a source in an area to be identified (such as a manufacturing plant). (B) Powders and pulverized products that are sieved from raw materials and products such as coal, coke, needle coke, pitch coke, and carbon fiber.
(C) Powder and dust standard samples distributed or sold by the National Institute of Standards and Technology (NIST), public organizations, and academic societies.

なお、本発明では、必ずしも工程(2)で位置を規定された粉体の全てについてラマン分光分析を行う必要は無く、粉体の総数や目的等に応じて一部の粉体のみを分析してもよい。
また、工程(3)の後に工程(5)を行う場合においても、必ずしも工程(3)で形状分析を行った粉体の全てについてラマン分光分析を行う必要は無く、粉体の総数や目的等に応じて一部の粉体のみを分析してもよい。更には、工程(3)での粉体形状分析によって既に識別が可能な粉体や、ラマン分光分析には適さない粉体についても、これを除外して分析することができる。
工程(3)に較べて工程(5)の方が時間を要するため、工程(3)の後に工程(5)を行うことが好ましい。この順序とすることにより、工程(3)において識別出来た粉体を除外してラマン分光分析を行うことが出来るため、効率的に識別することが可能となる。
In the present invention, it is not always necessary to perform the Raman spectroscopic analysis on all the powders whose positions are defined in the step (2), and only a part of the powders are analyzed according to the total number of powders and the purpose. May be.
Further, even when the step (5) is performed after the step (3), it is not always necessary to perform the Raman spectroscopic analysis on all the powders subjected to the shape analysis in the step (3). Depending on the condition, only a part of the powder may be analyzed. Furthermore, powders that can be identified by powder shape analysis in step (3) and powders that are not suitable for Raman spectroscopic analysis can be excluded and analyzed.
Since step (5) takes more time than step (3), it is preferable to perform step (5) after step (3). By adopting this order, it is possible to perform the Raman spectroscopic analysis by excluding the powder that can be identified in the step (3).

工程(5)で分析対象とする粉体数は、工程(3)で分析対象とした粉体数に対する個数割合で、好ましくは50%以下、より好ましくは30%以下、更に好ましくは20%以下、特に好ましくは10%以下である。当該個数割合の下限は限定されないが、通常1%以上である。
工程(3)による粉体形状の分析によっても、形状が大きく異なる粉体であれば識別は可能であるが、粒径や円形度等が類似した粉体の識別を定量的に行うことは困難な場合がある。これに対し、工程(5)を行うことにより、形状的には類似している粉体についても定量的に識別することが可能となる。これは前記の通り、ラマン分光法によって炭素系粉体を測定すれば、その分子構造の相違に基づいた識別が可能なためである。
The number of powders to be analyzed in step (5) is the number ratio with respect to the number of powders to be analyzed in step (3), preferably 50% or less, more preferably 30% or less, and even more preferably 20% or less. Especially preferably, it is 10% or less. Although the lower limit of the number ratio is not limited, it is usually 1% or more.
The powder shape analysis in the step (3) can also identify powders having greatly different shapes, but it is difficult to quantitatively identify powders having similar particle sizes, circularity, etc. There is a case. On the other hand, by performing the step (5), it is possible to quantitatively identify powders that are similar in shape. This is because, as described above, if a carbon-based powder is measured by Raman spectroscopy, identification based on the difference in its molecular structure is possible.

また、工程(4)の後に工程(5)を行う場合においても、必ずしも工程(4)で反射光強度を行った粉体の全てについてラマン分光分析を行う必要は無く、粉体の総数や目的等に応じて一部の粉体のみを分析してもよい。更には、工程(4)での反射光強度の測定によって既に識別が可能な粉体や、ラマン分光分析には適さない粉体についても、これを除外して分析することができる。
工程(4)に較べて工程(5)の方が時間を要するため、工程(4)の後に工程(5)を行うことが好ましい。この順序とすることにより、工程(4)において識別出来た粉体を除外してラマン分光分析を行うことが出来るため、効率的に識別することが可能となる。
工程(4)で分析対象とした粉体数に対し、工程(5)で分析対象とする粉体数の個数割合については、前記した工程(3)で分析対象とした粉体数の場合と同様である。
Further, even when the step (5) is performed after the step (4), it is not always necessary to perform the Raman spectroscopic analysis on all the powders subjected to the reflected light intensity in the step (4). Depending on the above, only a part of the powder may be analyzed. Furthermore, powder that can be identified by measuring the reflected light intensity in step (4) and powder that is not suitable for Raman spectroscopic analysis can be excluded and analyzed.
Since the process (5) takes more time than the process (4), it is preferable to perform the process (5) after the process (4). By adopting this order, it is possible to perform the Raman spectroscopic analysis by excluding the powder identified in the step (4), so that it is possible to identify efficiently.
The number ratio of the number of powders to be analyzed in step (5) with respect to the number of powders to be analyzed in step (4) is the same as the case of the number of powders to be analyzed in step (3) described above. It is the same.

工程(5)で分析対象とする粉体数は限定されないが、好ましくは1000個以下、より好ましくは500個以下、更に好ましくは300個以下、特に好ましくは200個以下である。当該個数割合の下限は限定されないが、通常20個以上、好ましくは50個以上である。
工程(4)による反射光強度の測定によっても、一次構造や二次構造が大きく異なる粉体であれば識別は可能であるが、より精度の高い識別を定量的に行うためには、工程(5)を行う必要がある。これは前記の通り、ラマン分光法によって炭素系粉体を測定すれば、粉体内部の分子構造の相違に基づいて精度の高い識別が可能なためである。
The number of powders to be analyzed in the step (5) is not limited, but is preferably 1000 or less, more preferably 500 or less, still more preferably 300 or less, and particularly preferably 200 or less. The lower limit of the number ratio is not limited, but is usually 20 or more, preferably 50 or more.
Even if the reflected light intensity is measured in step (4), the powder can be identified if the primary structure and the secondary structure are greatly different. However, in order to quantitatively identify more accurately, the process ( 5) must be performed. This is because, as described above, when carbon-based powder is measured by Raman spectroscopy, it is possible to identify with high accuracy based on the difference in molecular structure inside the powder.

〔その他の工程〕
本発明の粉体識別方法は、工程(1)〜工程(5)以外の工程や識別手段を更に有していてもよい。具体的には、赤外分光法(IR)や紫外可視分光法(UV)等の分光分析を併用することができる。また、粉体の色調等を識別因子として加えてもよい。これらの手段を併用することにより、粉体を識別する精度が更に向上する場合がある。
[Other processes]
The powder identification method of the present invention may further include steps other than steps (1) to (5) and identification means. Specifically, spectroscopic analysis such as infrared spectroscopy (IR) and ultraviolet-visible spectroscopy (UV) can be used in combination. Further, the color tone of the powder may be added as an identification factor. By using these means in combination, the accuracy of identifying the powder may be further improved.

本発明の粉体識別方法は、石炭、コークス、ニードルコークス、ピッチコークス、炭素繊維及びこれらの中間材以外の粉体を識別する方法としても採用することが出来る。具体的には、例えば、カーボンブラックやグラファイト、リチウムイオン電池用の負極材やその原料等が挙げられる。当該負極材やその原料としては、炭素系材料や、Si、Sn等をそのまま若しくは炭素系材料に一部混合した合金系材料等が挙げられる。   The powder identification method of the present invention can also be employed as a method for identifying powders other than coal, coke, needle coke, pitch coke, carbon fiber, and intermediate materials thereof. Specifically, for example, carbon black, graphite, a negative electrode material for a lithium ion battery, a raw material thereof, and the like can be given. Examples of the negative electrode material and the raw material thereof include a carbon-based material, an alloy-based material in which Si, Sn, or the like is directly mixed with a carbon-based material.

以下、本発明について実施例を用いて更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example, this invention is not limited by a following example, unless the summary is exceeded.

[粉体試料の調整]
三菱化学株式会社・坂出事業所の石炭粉砕設備、コークス製造設備、ニードルコークス製造設備、ニードルコークスの原料製造設備、の其々の排気口に取り付けられたバグフィルター(2μmカット)から、其々黒色の粉体を採取した。これらの粉体そのものを測定対象とするとともに、これら4種の黒色粉体を一定の重量で混合したものをモデル粉体とした。
[Adjustment of powder sample]
From the bag filters (2μm cut) attached to the exhaust ports of the coal crushing equipment, coke production equipment, needle coke production equipment, needle coke raw material production equipment of Mitsubishi Chemical Corporation / Sakaide Office, respectively, black Of powder was collected. These powders themselves were measured, and a mixture of these four types of black powders at a constant weight was used as a model powder.

[測定装置]
測定装置はスペクトリス社製、製品名:モフォロギG3−IDを使用した。当該装置は、粉体を分散するユニット(パルス加圧式の自動・乾式粒子分散ユニット)、粉体を分散させたガラス板を試料(プレパラート)として自動的に移動させるステージ部、画像解析を行う顕微鏡部、ラマン分光装置から構成された装置であり、顕微鏡部にて反射光強度の測定を行うことが出来る。
本実施例においては、シャッターの開放によって粉体を分散させる方式を採用した。また、顕微鏡の対物レンズの倍率は20倍とした。
[measuring device]
As a measuring device, Spectris Co., Ltd., product name: Morphologi G3-ID was used. This equipment consists of a unit that disperses powder (automatic / dry particle dispersion unit of pulse pressurization type), a stage unit that automatically moves a glass plate on which powder is dispersed as a sample (preparation), and a microscope that performs image analysis And a Raman spectroscopic device, and the reflected light intensity can be measured by the microscope unit.
In this embodiment, a method of dispersing powder by opening the shutter is adopted. The magnification of the objective lens of the microscope was 20 times.

〔参考例1〕
石炭粉、コークス粉、ニードルコークス粉、ニードルコークスの原料粉の4種の粉体について、実体顕微鏡像(対物レンズ5倍)を図−5に示す。
図−5より、結晶性が高い粉体であるニードルコークス粉は、結晶性の低い粉体である石炭粉、コークス粉、ニードルコークス原料粉に比較して、明るく(白く)観察され、反
射光強度が高いことが確認された。
更に、上記粉体のうちコークス粉、ニードルコークス粉について、実体顕微鏡像から得られる反射光強度を2階調化した画像を図−6に示す。図−6の結果から、反射光強度を2値化したり階調化することにより、識別能を更に向上させることが可能であることが示される。
以上の通り、個々の粉体について反射光強度を測定することにより、結晶性の高い粉体と結晶性の低い粉体とを識別可能であることが確認された。
[Reference Example 1]
A stereomicroscope image (5 times the objective lens) is shown in Fig. 5 for four types of powders of coal powder, coke powder, needle coke powder and needle coke raw material powder.
From Fig.5, needle coke powder, which is a powder with high crystallinity, is observed brighter (whiter) and reflected light than coal powder, coke powder, and needle coke raw material powder with low crystallinity. It was confirmed that the strength was high.
Further, among the above powders, for the coke powder and needle coke powder, an image in which the reflected light intensity obtained from the stereoscopic microscope image is two-graded is shown in FIG. The result of FIG. 6 shows that the discrimination ability can be further improved by binarizing or gradationing the reflected light intensity.
As described above, it was confirmed that a powder with high crystallinity and a powder with low crystallinity can be distinguished by measuring the intensity of reflected light for each powder.

〔参考例2〕
石炭粉、コークス粉、ニードルコークス粉、ニードルコークスの原料粉の4種の粉体について各々200粒を採取し、前記の測定装置(モフォロギG3−ID)を用いて反射光強度を測定した。反射光強度の測定結果を図−7に示す。
図−7より、ニードルコークス粉の反射光強度が高いことが確認された。その他3種の粉体については、反射光強度の高い順に、ニードルコークスの原料粉、コークス粉、石炭粉であった。図−7の結果は、参考例1における図−5及び図−6の結果とも整合していた。
[Reference Example 2]
200 pieces of each of four kinds of powders of coal powder, coke powder, needle coke powder, and needle coke raw material powder were sampled, and the reflected light intensity was measured using the above-described measuring device (Morophoro G3-ID). The measurement result of reflected light intensity is shown in Fig.7.
From FIG. 7, it was confirmed that the reflected light intensity of the needle coke powder is high. The other three powders were needle coke raw material powder, coke powder, and coal powder in descending order of reflected light intensity. The result of FIG. 7 was consistent with the results of FIGS. 5 and 6 in Reference Example 1.

〔参考例3〕
石炭粉、コークス粉、ニードルコークス粉、ニードルコークスの原料粉の4種の粉体について各々200粒を採取し、前記の測定装置(モフォロギG3−ID)を用いて反射光強度及びラマンスペクトル強度(波長300cm−1の強度)を測定した。各粉体の反射光強度とラマンスペクトル強度との相関関係を図−8に示す。
図−8より、4種の粉体はそれぞれ異なる範囲に分布を示すことが確認され、炭素系粉体の識別判断に適用できることが確認された。
[Reference Example 3]
200 particles were collected from each of four types of powders of coal powder, coke powder, needle coke powder, and needle coke raw material powder, and the reflected light intensity and Raman spectral intensity ( The intensity at a wavelength of 300 cm −1 was measured. Figure 8 shows the correlation between the reflected light intensity and the Raman spectrum intensity of each powder.
From Fig. 8, it was confirmed that the four types of powders showed distributions in different ranges, and it was confirmed that the powders can be applied to discriminating and judging carbon-based powders.

〔実施例1〕
前記の測定装置(モフォロギG3−ID)を用い、予め、石炭粉、コークス粉、ニードルコークス粉、ニードルコークス原料粉の既知の各粉体について粉体形状、反射光強度、ラマン分光分析を行い、ライブラリーデータとしておいた。
次いで、石炭粉、コークス粉、ニードルコークス粉、ニードルコークス原料粉のそれぞれを、先ず篩を用いて50μm〜125μmの粒子に篩別した。篩別した4種の粒子を表−1の通りの配合割合でバイアル瓶に入れてよく混合し、混合粉体1とした。
前記の測定装置(モフォロギG3−ID)を用い、混合粉体1を分散させて試料を作成し、試料中に分散させた粉体の位置を規定した後、粉体形状の分析、反射光強度の測定、ラマン分光分析を行った。
得られた結果を、前記のライブラリーデータと対比して識別判断した。各工程においては、以下のデータを判断対象として識別を行った。その結果を表−2に示す。
・工程(3):面積円形度、アスペクト比
・工程(4):反射光強度
・工程(5):蛍光強度、Dバンドスペクトル形状、Gバンドスペクトル形状
なお、表−1に示す「配合割合(重量%)」を表−2に示す「配合割合(体積%)」に変換するに際しては、上記の通り篩別することにより各粉体の粒径は揃っているものとみなし、かつ各粉体の密度を一定とみなして、重量割合をそのまま体積割合の値とした。また、識別判断で得られた「配合割合(個数%)」を、工程(3)にて得られた球相当体積を用いて「配合割合(体積%)」に変換した。
[Example 1]
Using the above measuring device (Morophorg G3-ID), in advance, powder shape, reflected light intensity, Raman spectroscopic analysis is performed for each known powder of coal powder, coke powder, needle coke powder, needle coke raw material powder, It was kept as library data.
Subsequently, each of coal powder, coke powder, needle coke powder, and needle coke raw material powder was first sieved to particles of 50 μm to 125 μm using a sieve. The four kinds of particles separated by sieving were mixed in a vial with the mixing ratio as shown in Table 1 to obtain a mixed powder 1.
Using the measurement device (Morophog G3-ID), the mixed powder 1 is dispersed to prepare a sample, the position of the powder dispersed in the sample is defined, the powder shape is analyzed, and the reflected light intensity And Raman spectroscopic analysis were performed.
The obtained result was discriminated and judged in comparison with the library data. In each step, the following data was identified as a judgment target. The results are shown in Table-2.
-Process (3): Area circularity, aspect ratio-Process (4): Reflected light intensity-Process (5): Fluorescence intensity, D-band spectral shape, G-band spectral shape Weight%) ”to“ mixing ratio (volume%) ”shown in Table-2, it is assumed that the particle size of each powder is uniform by sieving as described above, and each powder The weight ratio was taken as the volume ratio value. Further, the “blending ratio (number%)” obtained by the discrimination judgment was converted into “blending ratio (volume%)” using the sphere equivalent volume obtained in the step (3).

〔実施例2〜4〕
表−1に示す通り、混合粉体1とは異なる配合割合とした以外は実施例1と同様にして混合粉体2〜4を得た。
得られた混合粉体2〜4を用いた以外は実施例1と同様にして粉体形状の分析、反射光
強度の測定、ラマン分光分析を行い、実施例1と同様に識別判断を行った結果を表−2に示す。
[Examples 2 to 4]
As shown in Table 1, mixed powders 2 to 4 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the blending ratio was different from that of the mixed powder 1.
Except that the obtained mixed powders 2 to 4 were used, analysis of powder shape, measurement of reflected light intensity, and Raman spectroscopic analysis were performed in the same manner as in Example 1, and identification judgment was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table-2.

〔比較例1〜4〕
混合粉体1〜4を使用し、工程(4)の解析ステップ(反射光強度を測定し、分析するステップ)を行わなかった以外は実施例1と同様にして識別判断を行った結果を表−2に示す。
[Comparative Examples 1-4]
Table 1 shows the results of identification and determination in the same manner as in Example 1 except that the mixed powders 1 to 4 were used and the analysis step (step of measuring and analyzing reflected light intensity) of the step (4) was not performed. -2.

表−2の結果から、工程(3)〜工程(5)を組み合せることにより、迅速かつ精度高く粉体の識別が可能であることが確認された。特に、反射光強度を測定、分析する工程を含む粉体識別方法を行った実施例1〜4は、反射光強度を測定する工程を含まない粉体識別方法を行った比較例1〜4に較べ、識別精度が格段に高くなることが確認された。   From the results in Table 2, it was confirmed that the powder could be identified quickly and accurately by combining the steps (3) to (5). Especially Examples 1-4 which performed the powder identification method including the process of measuring and analyzing reflected light intensity are compared with Comparative Examples 1-4 which performed the powder identification method which does not include the process of measuring reflected light intensity. In comparison, it was confirmed that the identification accuracy was remarkably increased.

Claims (12)

石炭、コークス、ニードルコークス、ピッチコークス、炭素繊維及びこれらの中間生成物のうち少なくとも1種以上の粉体を識別する粉体識別方法であって、少なくとも下記の工程(1)、工程(2)をこの順で行い、次いで下記の工程(4)及び工程(5)を行う粉体識別方法。
〔工程(1)〕粉体を分散させて試料を作成する工程
〔工程(2)〕試料中に分散させた粉体の位置を規定する工程
〔工程(4)〕当該位置を規定された粉体の反射光強度を測定し、分析する工程
〔工程(5)〕当該位置を規定された粉体をラマン分光分析する工程
A powder identification method for identifying at least one powder among coal, coke, needle coke, pitch coke, carbon fiber, and intermediate products thereof, and at least the following steps (1) and (2) Are performed in this order, and then the following step (4) and step (5) are performed.
[Step (1)] A step of preparing a sample by dispersing powder [Step (2)] A step of defining the position of the powder dispersed in the sample [Step (4)] Powder having the specified position A step of measuring and analyzing the reflected light intensity of the body [Step (5)] A step of performing Raman spectroscopic analysis of the powder whose position is specified
前記工程(5)の分析が、1250〜1450cm-1の範囲にピークトップを有する波形、1500〜1700cm-1の範囲にピークトップを有する波形のうち少なくとも何れかを解析することにより行われる請求項1に記載の粉体識別方法。 Claims analyzing of step (5) is a waveform having a peak top in the range of 1250~1450Cm -1, it is performed by analyzing at least one of a waveform having a peak top in the range of 1500~1700Cm -1 2. The powder identification method according to 1. 前記工程(5)の分析が、予め粉体のラマン分光データを蓄積しておき、このデータと分析データとを照合して解析することにより行われる請求項1又は2に記載の粉体識別方法。   The powder identification method according to claim 1 or 2, wherein the analysis of the step (5) is performed by accumulating Raman spectroscopic data of the powder in advance and collating and analyzing the data and the analysis data. . 前記工程(4)の測定が、単色光又は白色光を光源とする反射照明による測定である請求項1〜3の何れか1項に記載の粉体識別方法。   The powder identification method according to any one of claims 1 to 3, wherein the measurement in the step (4) is measurement by reflected illumination using monochromatic light or white light as a light source. 前記工程(4)の分析が、予め粉体の反射光強度データを蓄積しておき、このデータと測定データとを照合することにより行われる請求項1〜4の何れか1項に記載の粉体識別方法。   The powder according to any one of claims 1 to 4, wherein the analysis of the step (4) is performed by accumulating the reflected light intensity data of the powder in advance and collating this data with the measurement data. Body identification method. 前記工程(2)を行った後、次いで下記の工程(3)〜工程(5)を行う請求項1〜5の何れか1項に記載の粉体識別方法。
〔工程(3)〕当該位置を規定された粉体の形状を分析する工程
〔工程(4)〕当該位置を規定された粉体の反射光強度を測定し、分析する工程
〔工程(5)〕当該位置を規定された粉体をラマン分光分析する工程
The powder identification method according to any one of claims 1 to 5, wherein after the step (2) is performed, the following steps (3) to (5) are performed.
[Step (3)] A step of analyzing the shape of the powder whose position is defined [Step (4)] A step of measuring and analyzing the reflected light intensity of the powder whose position is defined [Step (5) The step of Raman spectroscopic analysis of the powder whose position is specified
前記工程(3)の分析が、予め粉体の形状データを蓄積しておき、このデータと分析データとを照合して解析することにより行われる請求項6に記載の粉体識別方法。   The powder identification method according to claim 6, wherein the analysis in the step (3) is performed by accumulating powder shape data in advance and comparing the data with the analysis data for analysis. 長軸径が1〜1500μmの粉体を含む試料を識別する請求項1〜7の何れか1項に記載の粉体識別方法。   The powder identification method according to any one of claims 1 to 7, wherein a sample containing powder having a major axis diameter of 1 to 1500 µm is identified. 前記工程(1)が、気流によって粉体を分散させる工程である請求項1〜8の何れか1項に記載の粉体識別方法。   The powder identification method according to any one of claims 1 to 8, wherein the step (1) is a step of dispersing the powder by an air flow. 前記気流によって粉体を分散させる工程が、粉体を載置した試料室と外部との間に圧力差を生じさせ、当該圧力差の少なくとも一部を開放することによって生じた気流によって分散させる工程である請求項9に記載の粉体識別方法。   The step of dispersing the powder by the air flow is a step of causing a pressure difference between the sample chamber on which the powder is placed and the outside, and dispersing by the air flow generated by opening at least a part of the pressure difference. The powder identification method according to claim 9. 当該圧力差の開放が、試料室に設けられたシャッターを開放する方式、試料室の少なくとも一部を薄膜で構成し、当該薄膜を破ることによって解放する方式、の何れかである請求項10に記載の粉体識別方法。   11. The method according to claim 10, wherein the release of the pressure difference is one of a method of opening a shutter provided in the sample chamber and a method of releasing at least a part of the sample chamber by forming a thin film and breaking the thin film. The powder identification method as described. 前記の工程が全て自動化されている請求項1〜11の何れか1項に記載の粉体識別方法
The powder identification method according to claim 1, wherein all of the steps are automated.
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