JPH10197518A - 粉状物中の遊離石灰含有量を測定する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】粉状のクリンカーにモノエチレングリコール
を添加して攪拌し、その混合物の導電率を測定すること
によりセメント中の遊離石灰含有量を測定する方法にお
いて、クリンカーやエチレングリコールの諸量に変動を
生ずることなく測定して、信頼度の高い測定結果がリア
ルタイムで得られるようにする。 【解決手段】空の容器の重量とクリンカーを入れた容器
の重量の差から容器内に供給されたクリンカーの重量を
求め、その重量のクリンカーに対し、加熱器により一定
温度に加熱されたグリコールが一定の割合で注入される
ようにコンピュータ１４で分注装置５を制御する。これ
により両者を一定の重量比にし、重量比が変動しないよ
うにして導電率の測定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、粉状物中の遊離石
灰含有量、ことにセメント又はセメントクリンカー中の
遊離石灰の含有量を測定する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来技術】セメント中の遊離石灰含有量を所定の量に
コントロールすることは、製品コンクリートの膨張性亀
裂を未然に防ぐうえで重要で、そのためにクリンカー中
の遊離石灰含有量を求めることが必要とされる。クリン
カー中の遊離石灰の含有量測定方法としては従来、キル
ンから取出したクリンカーを冷却破砕したのち、サンプ
リングされた一定量の試料を容器内で所定量の溶媒（エ
チレングリコール）と共に加温かつ攪拌してクリンカー
中の遊離石灰を溶出したのち、混合物の導電率や電位差
等の物理量を測定し、その測定値から物理量値と、遊離
石灰の濃度との検量線に基づいて遊離石灰の含有量を測
定する方法が知られる（例えば特開昭４９−１０６３９
６号）。しかしながらこのような方法は、サンプリング
した試料や溶媒の変動、例えば粉密度の変動、温度によ
る溶媒の密度又は粘度の変動、容器内壁への粉の付着量
の変動などによって測定結果が大きく変動し、信頼度の
高い測定結果が得られない難点がある。試料や溶媒の諸
量に変動が生じた場合に測定作業を中断し、変動要因を
取り除いてから再び測定作業を再開するのは、測定作業
をリアルタイムで自動制御するうえで大きな障害とな
る。

【０００３】特公平６−９７２２８号には、上記の問題
に対処するため、サンプリングされた試料と溶媒（エチ
レングリコール）の重量をそれぞれ測定したのち、両者
を容器中で加温かつ攪拌し、次に混合物の導電率を測定
すると共に、混合物中の両者の重量比を求め、ついで測
定された導電率を重量比の関数として電子計算機により
自動的に補正する方法が開示されている。この方法によ
れば、仮に試料や溶媒の諸量に変動が生じても、これら
の変動による影響が補正により取り除かれ、測定結果の
信頼度を上げることができると共に、変動が生じてもこ
れを除去する必要がないから測定作業を中断する必要が
なく、リアルタイム制御化が容易になると記載されてい
る。しかしながら、該公報に記載されている、重量比の
関数として補正することについては、その補正の具体的
方法と内容が明確でない。しかもこの従来方法では、試
料と溶媒の量を常に一定に保つことができないので、加
熱溶解等を含めた前処理の精度に、物理的（溶解度、上
昇温度の不均一）な影響を与える。また、測定部の電極
についても接液せずにエラーを生じることがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、試料や溶媒
の諸量に変動が生ずることなく測定できるようにし、信
頼度の高い測定結果がリアルタイムで得られるような試
料中の遊離石灰の測定方法及び装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題の解決手段】本発明の測定方法は、サンプリング
された試料の重量を計測する過程と、試料の量に応じて
一定の割合になるまで設定温度の溶媒を注入する過程
と、両者を容器中で攪拌する過程と、容器中の混合物の
物理量、例えば導電率、電位差等を測定する過程と、測
定された物理量から試料中の遊離石灰の含有量を求める
過程とからなることを特徴とする。

【０００６】本発明の測定装置は、重量計測手段と、容
器内に粉状物よりなる試料を供給する供給手段と、容器
内に溶媒を注入する注入手段と、容器内に試料を供給す
る前後の容器の重量から試料の重量を算出すると共に、
設定温度の溶媒を試料の量に応じて一定の割合になるま
で注入されるように注入手段を制御する制御装置と、容
器中に一定の割合で入れられた試料と溶媒を攪拌する攪
拌手段と、容器中の混合物の物理量、例えば導電率、電
位差等を測定する測定手段からなり、上記制御手段が測
定手段で測定された物理量から試料中の遊離石灰含有量
を算出することを特徴とする。

【０００７】本方法及び装置によると、重量測定された
試料に対し、設定温度下で、一定割合で加えられた溶媒
と試料とは常に一定の重量比となり、変動することはな
い。物理量を測定すると、その測定値より求めた石灰含
有量が補正されることなくリアルタイムでそのまゝ使用
される。本発明方法及び装置で用いられる溶媒について
は、一例としてエチレングリコールが例示されるが、こ
れ以外でも遊離石灰を溶解するものであって測定に支障
を与えないものであればどのようなものでもよく、特に
制限はない。

【０００８】本発明方法及び装置でいう、試料と溶媒の
混合物の処理とは、具体的には加熱、撹拌好ましくはそ
の組み合わせであり、また調整とは、具体的には加熱、
撹拌等の処理をした粉状物試料と溶媒の混合物、或いは
該混合物を濾過して粉状の固形物を除去した残りの溶液
（遊離石灰を溶媒に溶解した溶液）を得る操作のことを
いう。

【０００９】また本発明方法及び装置でいう物理量と
は、具体的には物理量が測定される測定試料溶液の比重
（密度）、屈折率、粘度、導電率（電気電導度）、電位
差、ＰＨ、Ｘ線スペクトル、可視・紫外吸収スペクト
ル、イオンクロマトグラフ、電気泳動等の物理量が例示
される。この中では、導電率、電位差等の電気特性、蛍
光Ｘ線分析による物理量が好ましい。

【００１０】本装置において、容器は定位置にあって試
料の供給と、重量の計測と、溶媒の注入と、物理量の測
定とが同じ位置で行われるようにすることも可能である
が、好ましくは容器が試料の供給と、重量の計測、溶媒
の注入、物理量の測定等のためロボットに担持されて移
動するようにされ、ロボットとしては好ましくは、繰返
し位置決め精度が高く、原点出しが正確でトラブル時の
復旧の対応が速い直交座標系ロボットが使用される。

【００１１】制御装置は、コンピュータからなるもの
で、プログラムに従って計測手段によって計測された計
測値から試料の重量を算出する演算機能と、供給手段を
制御する機能と、測定手段によって測定された物理量か
ら遊離石灰の含有量を例えば検量線に基づいて求める機
能を有し、容器がロボットにより移動される場合には更
にロボットを制御する機能を有する。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１においてＡは、本発明に係わ
る測定装置の一例を示すもので、キルン工程から流出さ
れるクリンカーよりサンプリングした試料を微粉砕する
粉砕装置１と、該装置１より切出した一定量の粉状試料
を粗秤量する装置２と、空の容器３と粗秤量した試料の
入った容器３の重量を精密に秤量する重量計測手段とし
ての秤量装置４と、秤量された試料の量に応じて容器３
内に溶媒としてのモノエチレングリコールを注入する注
入手段としての分注装置５と、ヒータを備えた加熱槽６
と、試料と溶媒であるモノエチレングリコールの入った
容器内を攪拌する攪拌手段としての攪拌機７、容器内の
混合物を測温する温度センサー８及び上記混合物の物理
量としての導電率を測定する測定手段としてのセンサー
９を支持し、これらを昇降させる昇降装置１１と、測定
後の容器を洗浄する洗浄装置１２と、容器３を装置２、
秤量装置４、加熱槽６を経て洗浄装置１２に搬送する直
交座標系のロボット１３と、制御装置としてのコンピュ
ータ１４とからなっており、分注装置５は更にタンク１
５と、タンク内のモノエチレングリコールを定量づゝ供
給するポンプ又はバルブを有し、タンク１５内には図示
していなが、サーモスタット付き加熱器を備え、モノエ
チレングリコールを一定温度に維持させている。

【００１３】またコンピュータ１４は、粉砕装置１、分
注装置５、加熱槽６のヒータ、攪拌機７、昇降装置１
１、洗浄装置１２及びロボット１３を制御するためのプ
ログラム及び導電率と遊離石灰の濃度との検量線に関す
るデータ等を記憶する記憶部と、上記各装置を記憶部に
記憶されたプログラムに従ってシーケンス制御すると共
に、試料を供給する前後の容器３の重量測定値から試料
の重量を算出し、かつセンサ９によって測定された導電
率から検量線に基づいて遊離石灰濃度を求めるＣＰＵか
らなり、ＣＲＴ１６に測定結果を出力表示するようにし
てある。

【００１４】以上のように構成された測定装置によるク
リンカー中の遊離石灰の含有量の測定方法について記述
する。コンピュータ１４からの操作開始指令により、先
ずロボット１３がハンドで空の容器３を容器置き台（図
示しない）より取出し、秤量装置４に載せて該容器自体
の重量を精密秤量する。秤量後、装置２の下に運ぶ。同
時に或いはこれに前後して粉砕装置１から一定量の紛状
試料を装置２に切出し、該装置２で粗秤量したのち、装
置２下に待機する容器３に投入する。試料を受け取った
容器３は次に秤量装置４に搬送され、重量が再度精密秤
量される。秤量装置４は各測定装置をコンピュータ１４
に出力し、コンピュータ１４は両測定値の重量差から試
料の重量を算出する。

【００１５】次にモノエチレングリコールの注入量を決
定するため、試料の重量と一定の割合をなす量を求め、
記憶部に記憶する。秤量装置４による秤量後、容器３は
ロボット１３で加熱槽６に搬送され、ロボットのハンド
に把持された状態で液中に漬けられ加温される。加温に
より、試料中の遊離石灰の溶出が促進される。容器３が
液中に漬けられたのち昇降装置を降下し、温度センサー
８、攪拌機７及びセンサー９を容器内の混合物中に差込
む。そして攪拌機７で攪拌されながら温度センサー８に
よって測温され、コンピュータ１４に出力される。コン
ピュータ１４は温度が設定温度に達すると、センサー９
からの出力により導電率を得て、これより検量線から遊
離石灰の濃度を求め、それをＣＲＴ１６に表示する。

【００１６】測定後、容器３は洗浄装置１２に運ばれ、
洗浄されたのち容器置き台に戻される。上述する例で
は、測定装置Ａが粉砕装置１を含み、粉砕装置１により
粉砕された試料が粗秤量されたのち、秤量装置４により
精密秤量されるようにしているが、別の例では、粉砕装
置１が微粉砕した試料を貯めるホッパーを有して測定装
置外に別に設けられ、ホッパー下端に設けた切出し装置
により一定量づゝ切出されて秤量装置４で直接精密秤量
される。この場合したがって、試料を粗秤量する装置２
が不要となる。

【００１７】上述する例では容器がロボットにより各装
置に搬送されるようになっているが、別の例では容器が
静止し、各装置が移動するようにされる。上述する例で
はまた、ロボットとして直交座標系のロボット１３が用
いられているが、他の円筒座標系ロボット、垂直多関節
系ロボット、水平多関節ロボット等を用いることもでき
る。この場合、使用するロボットの形態に応じて各装置
の配置が変えられる。

【００１８】上述する例ではまた、モノエチレングリコ
ールは、タンク１５内でサーモスタット付き加熱器によ
り設定温度に維持されるようにしているが、測定装置Ａ
全体を恒温室に設置し、モノエチレングリコールを一定
温度に維持させるようにしてもよい。上述する例ではま
た、加熱及び撹拌処理した粉状物試料と溶媒の混合物の
物理量として導電率を測定して遊離石灰の含有量を求め
ているが、別の例では、例えば比重（密度）、屈折率、
粘度、電位差、ＰＨ、Ｘ線スペクトル、可視・紫外吸収
スペクトル、イオンクロマトグラフ、電気泳動等の物理
量を測定することにより遊離石灰の含有量が測定され
る。なお、蛍光Ｘ線分析やその他の方法によって遊離石
灰の含有量を求める場合には、加熱、撹拌処理は粉状物
試料と溶媒の混合物を濾過し、測定の妨げとなる粉体を
除去しておく必要がある。

【００１９】

【実施例】

実施例 導電率等の物理量を測定するための測定用試料（溶液）
において、粉体試料と溶媒の比（粉体重量／溶媒体積
を）０．０２と一定にした４種類の試料、すなわち０．
６g／３０ml、０．８g／４０ml、１．０g／５０ml、及
び１．２g／６０mlの試料を準備し、これを８０℃で１
〜１０分間熱処理して遊離石灰を溶媒のモノエチレング
リコールに抽出溶解させて得られる測定用試料溶液を調
製して、この溶液の導電率をＤＫＫ社製の導電率計ＡＯ
Ｌ−１０型（電極：２１１２型）にて測定した結果を図
２に示す。図の縦軸は導電率（μｓ／cm）、横軸は熱処
理時間を示す。

【００２０】比較例 粉体試料と溶媒の比（粉体の重量／溶媒の体積）が１．
２g／５０ml、１．０g／５０ml、０．８g／５０ml、
０．６g／５０mlと異なる４種類の試料を作成し、これ
を実施例と同様、８０℃で１分〜１０分間熱処理して測
定用試料溶液を調製し、試料調製等の熱処理時間による
導電率への影響を調べた。これを図３に示す。

【００２１】図２及び図３から見て分かることは測定用
試料溶液を調製するに当たっては、加熱時間は７〜８分
以上必要であり、これよりも短いと、粉体中の遊離石灰
が溶媒にまだ充分に抽出されずに残っているため、導電
率の測定値が小さくなり、従って粉体中の遊離石灰の含
有量が真の値よりも小さく測定され、分析の信頼度が低
下する。又図３に見られるように加熱時間を７〜８分以
上にしても粉体試料と溶媒の量の比が異なる場合には、
導電率は該比による影響を大きく受けており、分析の信
頼度が低下するのに対し、実施例の場合、図２に示され
るように加熱時間７〜８分以上では、比が一定であれば
導電率は採取した粉体量、溶媒量による影響は無視でき
ることがわかる。

【００２２】なお、粉体試料中の遊離石灰の含有量を算
出するに当たっては、測定用試料溶液の導電率の測定値
と、この測定用試料溶液を調製するのに用いた粉体重量
に対する溶媒量の比（溶媒量／粉体量）が必要であり、
これらの値と前以て作成しておいた検量線から含有量が
算出される。ところで同一の粉体試料について測定用試
料溶液の調製方法を代えた場合にどの調製方法が分析の
信頼度が高いかを調べるには、導電率の測定値と、先の
（溶媒量／粉体量）の比を乗じた値が調製法によってど
うバラツクかを見ればよい。バラツキの程度が小さい程
信頼度は高い。

【００２３】図２、図３にこの乗じた値を（ ）内に示
す。比較例の調製方法による分析方法である図２では、
該値は９３００、９３００、９７００、１０１５０と大
きくバラツイているのに対して、本実施例の調製方法に
よる分析方法では９２００、９３００、９３００、９３
５０とそのバラツキの程度は小さく、信頼度の高い分析
方法であることがわかる。

【００２４】

【発明の効果】請求項１記載の方法及び請求項３記載の
装置によると、重量測定された粉体試料に対し、溶媒が
一定割合で加えられるため、両者は常に一定の重量比と
なり、変動することはないため物理量の測定値からリア
ルタイムで直ちに補正することなく遊離石灰の含有量を
求めることができる。又測定に供されるいづれの粉体試
料についても、粉体試料と溶媒の重量比を常に一定にし
て例えば導電率測定用の測定試料が調製されているの
で、同一の粉体試料について繰り返し遊離石灰の含有量
を求めても再現性の高い値が得られ、該値の信頼度も高
い。

【００２５】請求項２記載の方法のように、粉体試料と
溶媒の混合物を７〜８分以上加熱すると、粉体試料中に
含まれる遊離石灰を溶媒中に充分に抽出させることがで
き、分析の信頼度を上げることができる。請求項４記載
の装置によると、測定を自動的に行うことが可能で、し
かも容器をロボットで移動させることにより、材料及び
溶媒の供給注入手段、測定手段、攪拌手段等を移動させ
たり、容器に接近するための操作をするよりも装置全体
の構造が簡単となる。

【００２６】請求項５記載の装置のように、容器の移動
に直交座標系のロボットを用いると、繰返し位置決め精
度が高く、原点出しが正確であるため制御が高精度で行
われ、トラブル時の復旧の対応も迅速かつ容易にでき
る。請求項６記載の装置によると、コンピュータにより
測定を自動的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる測定装置の模式図。

【図２】実施例による加熱時間と導電率との関係を示す
グラフ。

【図３】比較例による加熱時間と導電率との関係を示す
グラフ。

【符号の説明】

１・・攪拌装置 ２・・粗秤量する装置 ３・・容器 ４・・秤量装置 ５・・分注装置 ６・・加熱槽 ７・・攪拌機 ８・・温度センサー ９・・センサー １１・昇降装置 １２・・洗浄装置 １３・・ロボット １４・・コンピュータ １５・・タンク １６・・ＣＲＴ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サンプリングされた粉状物よりなる試料の
   重量を計測する過程と、試料の量に応じて一定の割合に
   なるまで設定温度の溶媒を注入する過程と、両者の混合
   物を処理して粉状物試料に含有される遊離石灰を溶媒に
   抽出し溶解させて調製した測定用試料溶液の物理量を測
   定する過程と、測定された物理量から試料中の遊離石灰
   の含有量を求める過程とからなることを特徴とする粉状
   物中の遊離石灰含有量を測定する方法。
2. 【請求項２】処理は加熱を含み、加熱時間は７〜８分以
   上である請求項１記載の粉状物中の遊離石灰含有量を測
   定する方法。
3. 【請求項３】重量計測手段と、容器内に粉状物よりなる
   試料を供給する供給手段と、容器内に溶媒を注入する注
   入手段と、容器内に試料を供給する前後の容器の重量か
   ら試料の重量を算出すると共に、設定温度の溶媒を試料
   の量に応じて一定の割合になるまで注入されるように注
   入手段を制御する制御装置と、容器中に一定の割合で入
   れられた試料と溶媒の混合物を処理して粉状物試料に含
   有される遊離石灰を溶媒に抽出し溶解させて調製した測
   定用試料溶液の物理量を測定する測定手段からなり、上
   記制御手段が測定手段で測定された物理量から試料中の
   遊離石灰含有量を算出することを特徴とする粉状物中の
   遊離石灰含有量を測定する装置。
4. 【請求項４】容器は制御装置によって制御されるロボッ
   トにより移動可能である請求項３記載の粉状物中の遊離
   石灰含有量を測定する装置。
5. 【請求項５】ロボットは直交座標系ロボットである請求
   項４記載の粉状物中の遊離石灰含有量を測定する装置。
6. 【請求項６】制御装置はコンピュータからなり、プログ
   ラムに従って計測手段によって計測された計測値から試
   料の重量を算出する演算機能と、供給手段を制御する機
   能と、測定手段によって測定された物理量から遊離石灰
   の含有量を求める機能とを有する請求項３又は４のいづ
   れかの請求項に記載の粉状物中の遊離石灰含有量を測定
   する装置。