JP2010107223A - 焼結原料の含有水分量測定方法及び含有水分量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 赤外線の水による吸収を利用して含有水分を測定する焼結原料の水分測定において、原料配合が変更になっても速やかに吸光度と含有水分量との関係を修正し、常に正確に含有水分量の測定を行うことのできる水分測定方法及び水分測定装置を提供する。
【解決手段】 焼結原料から採取した試料について乾燥質量法によって水分含有量Ｗを測定し、乾燥質量法評価の実施前と実施後のそれぞれで当該試料について赤外線水分計で吸光度を測定してそれぞれｋ₁、ｋ₂とし、ｋ₁、ｋ₂、Ｗに基づいて、吸光度ｋと水分含有量評価値ｗとの関係を示す一次式の係数を定める。このようにして定めた一次式を用い、焼結原料について赤外線水分計で測定した吸光度に基づいて水分含有量評価値ｗを算出する。１試料による測定のみで、検量線を補正することができるので、迅速かつ正確に赤外線水分計の検量線を修正することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、赤外線の水による吸収を利用して含有水分を測定する焼結原料の含有水分量測定方法及び含有水分量測定装置に関するものである。

焼結鉱を製造する際には、原料として二以上の銘柄の鉄鉱石と、燃料としての粉コークスや石灰石等の副原料とを配合して焼結原料とし、焼結機内で焼結して焼結鉱とする。ここでは、配合する前の鉄鉱石および副原料を配合前原料あるいは単に原料と呼び、配合した後の原料を焼結原料と呼ぶ。

焼結工程では、ミキサーで焼結原料に水を添加して混合し、造粒する。造粒した焼結原料を焼結機に層状に装入し、表面に着火する。焼結機は下方から空気を吸引することにより、焼結原料の上方から下方に向けて空気が通過し、粉コークスが燃焼しながら表面から下方向に徐々に焼結反応が進行する。

焼結原料の造粒は、原料中の含有水分を媒介として３〜５ｍｍ程度の擬似粒子を作ることである。擬似粒子は、粒径１ｍｍ以上の核粒子に主に粒径０．５ｍｍ以下の細かい粒子が付着した構造になっている。このとき、原料の造粒性は含有水分量に大きく依存し、水分が足りなければ細かい粒子が残り焼結機での通気性が悪くなり生産性が低下する。逆に、水分が過剰であっても粒子間の結合力が低下するので目標とするサイズの粒子を作ることができない。従って、焼結機の造粒工程では焼結原料の水分管理が特に重要である。焼結機に装入する焼結原料の含有水分を一定に保持するためには、ミキサー出側の造粒後の焼結原料の含有水分を測定し、これが目標値になるように水添加量を管理する必要がある。

原料ヤードからベルトコンベアで送られてくる鉄鉱石の水分は一定ではない。例えば、原料がヤードに積まれている状態で降雨があれば、ヤードの山の表層と内部で水分が異なることになる。従って、焼結原料の含有水分値を常時監視しておき、含有水分値が変化したら水添加量を変更して含有水分を一定に保つ操作を行うことが望ましい。これにより、焼結機内の通気性が良好に維持され、安定した操業と焼結品質を確保することができる。

正確で信頼性の高い水分測定方法としては「乾燥質量法」がある。この方法は、焼結原料の試料を搬送ラインから採取し、雰囲気加熱チャンバーや赤外線ランプを備える乾燥機で試料を完全に乾燥させ、乾燥前後で試料の質量を測って水分量を求める。しかしながら、乾燥質量法は試料採取という作業と乾燥時間（３０分〜２時間）が必要であり、測定は間欠的にならざるを得ず、また測定値が得られるまでの時間遅れがきわめて大きいという問題がある。

試料を採取することなくオンラインで対象物の含有水分量を測定する方法として赤外線水分計が使われている。測定対象物の表面に赤外線を照射し、反射光を観察する。赤外線の光路に水分が存在すると、赤外線の特定波長では水分量に応じて赤外線が吸収され、その波長での分光反射率が低下する。この現象を利用して対象物の含有水分量を測定する。非接触で連続的な測定が可能であり、時間遅れなく含有水分量が判明するという利点がある。

赤外線水分計において、水による吸収波長λ_wとして波長１．９〜２．０μｍ付近が用いられる。吸収波長の長波長側と短波長側に参照波長（λ_L、λ_S）を定める。参照波長は、吸収波長λ_wのできるだけ近くで、水分による影響を受けない波長が選択される。

λ_w、λ_L、λ_Sの３波長で分光反射光強度を測定してそれぞれｒ_w、ｒ_L、ｒ_Sとする。ｒ_Lとｒ_Sから波長λ_wにおける基準分光反射光強度ｒ_w0eを算出する。ここで基準分光反射光強度とは、波長λ_wにおける乾燥状態での分光反射光強度を仮定した計算値であり、通常は、（λ_S、ｒ_S）と（λ_L、ｒ_L）の間を直線で結び、波長λ_wにおけるその直線上の値をｒ_w0eとする。すなわち（２）式で表現される。ｒ_wとｒ_w0eから（３）式によって吸光度ｋを求め、吸光度ｋを所定の一次式、例えば（４）式又は（４）’式に代入し、含有水分量ｗを定める。
ｒ_w0e＝ｒ_S＋（λ_w−λ_S）×（ｒ_L−ｒ_S）／（λ_L−λ_S） （２）
ｋ＝−ｌｎ（ｒ_w／ｒ_w0e） （３）
ｋ＝ａ×ｗ＋ｂ （４）
（ｗ＝（ｋ−ｂ）／ａ （４）’）
ここで ｗ；含有水分量（通常質量％で表示）
ａ、ｂ；定数

含有水分に対応した赤外線吸光度ｋと含有水分量ｗとの関係は、測定対象物によって異なる。この理由としては、赤外線の浸透深さが物質によって異なること、測定対象物の吸水性などにより赤外線で観測する表層付近の水分量と測定対象物全体の含有水分量とが一致しないことなどが挙げられる。そこで、含有水分に対応した赤外線吸光度ｋと含有水分量ｗとの関係を予め実験的に求めておき、この測定結果に基づいて、（４）式のようにｋとｗの関係を定めておく。吸光度ｋと含有水分量ｗの関係式は検量線と呼ばれる。

焼結原料について上記赤外線水分計を用いて含有水分量を測定するに際し、含有水分量ｗと吸光度ｋとの関係については、予め実験的に上記（４）式の定数ａ、ｂを定めたとしても、その後の配合変更などによって、ｗとｋとの関係は変化する。従って、赤外線水分計を用いて含有水分量を正確に測定するためには、ｗとｋとの関係を実測に基づいてタイムリーに修正しつつ測定を行う必要がある。

特許文献１においては、屋外で粉体の水分を赤外線水分計で測定するに際し、大気湿度の変化による測定変動が無視できない程度であるとし、赤外線による測定光路中の大気湿度を測定し、湿度測定値に応じて赤外線による水分測定値を補正する方法が開示されている。具体的には、湿度測定値に応じて、上記（４）式の定数ｂを変化させている。

特許文献２においては、赤外線水分計による焼結鉱原料の水分測定方法において、混合原料の性状は原料配合変更毎に少しずつ異なるため、配合変更のたびに水分計の校正をしなければならないとし、水分制御装置から得られる目標水分値と水分指示値の偏差から統計的手法を用いて自動的に補正値を算出し、水分値のドリフト（上記（４）式のｂの変動に相当）をゼロドリフト操作によって校正するとしている。

特許文献３においては、赤外線による焼結原料の水分測定方法において、焼結原料の配合変更のつど、その直後に絶対乾燥式の水分測定手段により精密水分測定を行い、同時刻の赤外線吸収による水分測定値を対応させ、規定回数の両者の測定値を用い、一次回帰を行って新たな検量線を算出する方法が記載されている。実施例においては、規定回数として通常は５〜６回としている。

特開昭５９−７２０４７号公報 特開昭６２−８３９号公報 特開平６−３４５３２号公報

配合した焼結原料の含有水分量を赤外線を用いて測定するに際し、大気湿度の変化による測定変動はさほど大きくないことが判明した。

一方、特許文献２、３に記載の通り、焼結原料の配合を変更すると、赤外線水分計で測定した吸光度ｋと含有水分量ｗとの関係が変化するので、原料配合を変更したような場合には吸光度ｋと含有水分量ｗとの関係を速やかに修正する必要がある。ここで、原料配合を変更した際のｋとｗとの関係の変動は、上記（４）式における定数ｂが変動するのみならず、定数ａも変動することが判明した。従って、特許文献２に記載の発明のように、定数ｂのみが変動するとの前提でドリフト調整を行ったのでは、正確な水分測定を行い得ないことがわかった。また、特許文献３に記載のように規定回数のオフラインでの乾燥質量法測定を行って一次回帰を行おうとしても、焼結原料の含有水分量は短時間の間ではさほど変化しないので、正確な一次回帰式を得るに十分な水分の変化が得られない。また、規定回数の乾燥質量法測定には時間がかかるので、迅速に修正を行うことが困難となる。

本発明は、赤外線の水による吸収を利用して含有水分を測定する焼結原料の水分測定において、原料配合が変更になっても速やかに吸光度と含有水分量との関係を修正し、常に正確に含有水分量の測定を行うことのできる水分測定方法及び水分測定装置を提供することを目的とする。

赤外線の水による吸収を利用して含有水分を測定する焼結原料の水分測定において、原料配合を変更した際のｋとｗとの関係の変動は、上述の通り、上記（４）式における定数ａとｂがともに変動する。そのため、原料配合変更後の正しい定数ａとｂを求めるためには、赤外線水分計で測定した吸光度ｋと真の含有水分量Ｗの関係について、異なった含有水分量における２以上の測定値が必要となる。

ところで、真の含有水分量を測定するための乾燥質量法において、乾燥質量法測定のための試料について、乾燥前に赤外線水分計で吸光度ｋ₁を測定し、その後乾燥を行って質量変化から真の水分量Ｗを測定した後は、当該試料は水分含有量がゼロである。従って、乾燥後の当該試料について赤外線水分計で吸光度ｋ₂を測定すれば、同じ試料について、真の水分量Ｗにおける吸光度ｋ₁と、真の水分量がゼロにおける吸光度ｋ₂の２組の測定値が得られることになる。（４）式の測定水分量ｗを乾燥質量法測定による真の水分量Ｗに置き換えた上で、この２組の測定値から連立方程式を解くことにより、直ちに（４）式の定数ａ、ｂを算出することができる。

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）赤外線水分計を用いた焼結原料の含有水分量測定方法であって、赤外線水分計で測定した吸光度ｋと焼結原料の水分含有量評価値ｗとの関係を一次式の関係として有し、焼結原料から採取した試料について乾燥質量法によって水分含有量Ｗを測定し、乾燥質量法評価の実施前と実施後のそれぞれで当該試料について赤外線水分計で吸光度を測定してそれぞれｋ₁、ｋ₂とし、ｋ₁、ｋ₂、Ｗに基づいて前記一次式の係数を定め、当該定めた一次式を用い、焼結原料について赤外線水分計で測定した吸光度に基づいて水分含有量評価値ｗを算出することを特徴とする焼結原料の含有水分量測定方法。
（２）赤外線水分計を用いた焼結原料の含有水分測定については、ベルトコンベア上を輸送される焼結原料に赤外線を照射して吸光度を測定することによって行い、乾燥質量法により含有水分を測定するための試料は、当該ベルトコンベア上を輸送される焼結原料から採取することを特徴とする上記（１）に記載の焼結原料の含有水分量測定方法。
（３）１台の赤外線水分計の位置を移動することにより、ベルトコンベア上を輸送される焼結原料の吸光度測定と、乾燥質量法測定のために採取された試料の吸光度測定を当該１台の赤外線水分計によって行うことを特徴とする上記（２）に記載の焼結原料の含有水分量測定方法。
（４）赤外線水分計を用いた焼結原料の含有水分量測定装置であって、ベルトコンベア６上を輸送される焼結原料７に赤外線を照射して吸光度を測定する第１赤外線水分計１１と、ベルトコンベア６上を輸送される焼結原料７から試料２６を採取する試料採取装置１３と、採取した焼結原料試料の水分を乾燥質量法で評価する乾燥質量評価装置１４と、乾燥質量法で評価する前後に当該試料の吸光度を測定する第２赤外線水分計１２と、演算装置１５とを有し、演算装置１５は、第１赤外線水分計１１で測定した吸光度ｋと焼結原料の水分含有量評価値ｗとの関係を一次式の関係として定めて吸光度ｋから水分含有量評価値ｗを算出し、試料採取装置１３によって焼結原料から採取した試料２６について乾燥質量評価装置１４によって水分含有量Ｗを測定し、乾燥質量法評価の実施前と実施後のそれぞれで当該試料について第２赤外線水分計１２で吸光度を測定してそれぞれｋ₁、ｋ₂とし、演算装置１５は、ｋ₁、ｋ₂、Ｗに基づいて前記一次式の係数を定めることを特徴とする焼結原料の含有水分量測定装置。
（５）第１赤外線水分計と第２赤外線水分計を兼ねる１台の赤外線水分計と、移動装置１６とを有し、移動装置１６によって１台の赤外線水分計の位置を移動することにより、第１赤外線水分計によるベルトコンベア上を輸送される焼結原料の吸光度測定と、第２赤外線水分計による乾燥質量法測定のために採取された試料の吸光度測定を、当該１台の赤外線水分計によって行うことを特徴とする上記（４）に記載の焼結原料の含有水分量測定装置。

本発明は、赤外線水分計を用いた焼結原料の含有水分量測定方法において、焼結原料から採取した試料について乾燥質量法によって水分含有量Ｗを測定し、乾燥質量法評価の実施前と実施後のそれぞれで当該試料について赤外線水分計で吸光度を測定し、これら測定結果に基づいて、赤外線水分計で測定した吸光度ｋと焼結原料の水分含有量評価値ｗとの関係を定める一次式の係数を校正する。このため、配合銘柄の変更などによって赤外線水分計で測定する吸光度ｋと水分含有量評価値ｗの関係（検量線）が変化する場合にも、１回の乾燥質量法評価によって直ちに検量線を正しく修正することができるので、赤外線水分計の測定によって常に正確に焼結原料の含有水分量を測定することができる。

焼結原料として配合される前の配合前原料の銘柄４種類について、赤外線水分計の吸光度測定結果と、同じ試料について乾燥質量法により測定した含有水分量Ｗとの比較を行った。一般に用いられている赤外線分光計を用い、基準分光反射光強度ｒ_w0eを前記（２）式で計算し、吸光度ｋを前記（３）式で計算した。測定した含有水分量Ｗと計算した吸光度ｋとの関係を比較すると、図５に示す結果が得られた。乾燥質量法による含有水分量Ｗと吸光度ｋとの関係は、いずれの原料銘柄においても直線的関係にあるとはいえ、その直線を前記（４）式（ただし（４）式の含有水分量評価値ｗを乾燥質量法による含有水分量測定値Ｗに置き換える。）で表すとすると、原料銘柄毎に直線の傾きａが異なり、また縦軸切片の値ｂも異なることが明らかである。配合した焼結原料は、これらの原料銘柄を数種類配合したものであり、配合後の焼結原料の含有水分を赤外線水分計で測定する場合にも、含有水分量と赤外線水分計で測定する吸光度ｋとの関係は、配合条件に応じて傾きａ、切片の値ｂのいずれも変化してしまう。また、配合後の焼結原料の含有水分量Ｗと吸光度ｋとの関係は、配合前の個別銘柄の関係を配合割合に応じて加算したものに一致しないことも明らかとなった。これは、配合した焼結原料中で水分が均一に分布せず、水の吸収性がよい銘柄に水分が偏在することなどが原因であろうと推定される。

以上のとおりであるから、焼結原料の含有水分量を赤外線水分計を用いて精度良く測定するためには、配合銘柄や配合割合を変更するたびに、赤外線水分計による吸光度と含有水分量との関係を迅速に修正する必要があり、その修正についても、焼結原料の含有水分量ｗと吸光度ｋとの関係を前記（４）式のような一次式で表したとき、縦軸切片ｂのみならず、傾きａも修正する必要がある。ａとｂをともに修正するためには、乾燥質量法による含有水分量の測定値と赤外線水分計の吸光度ｋの測定値を異なる含有水分量において２組以上用意する必要がある。この際、吸光度等の測定値には少なからずバラツキ（統計誤差）があることを考慮すると、含有水分量が顕著に異なる２組以上の測定値でないとａ、ｂを精度良く求めることができない恐れがある。しかしながらベルトコンベア上の焼結原料の含有水分量は短時間では殆ど変動しないことも多く、適当な２組以上の測定値を迅速に得ることは困難である。

本発明では、真の含有水分量を測定するための乾燥質量法において、乾燥質量法測定のための試料について、まず乾燥前に赤外線水分計で吸光度ｋ₁を測定しておく。その後乾燥を行って質量変化から真の水分量Ｗを測定した後は、当該試料は水分含有量がゼロになるので、乾燥後の当該試料について赤外線水分計で吸光度ｋ₂を測定する。すると、同じ試料について、真の水分量Ｗにおける吸光度ｋ₁と、真の水分量がゼロにおける吸光度ｋ₂の２組の測定値が得られることになる。（４）式の測定水分量ｗを乾燥質量法測定による真の水分量Ｗに置き換えた上で、この２組の測定値から連立方程式を解くことにより、直ちに（４）式の定数ａ、ｂを算出することができる。即ち、
ｋ₁＝ａ×Ｗ＋ｂ （５−１）
ｋ₂＝ｂ （５−２）
の連立方程式を解くことによってａ、ｂの値を校正することができる。校正されたａ、ｂを用い、焼結原料について赤外線水分計で測定した吸光度ｋから、
ｗ＝（ｋ−ｂ）／ａ （４）’
によって焼結原料の含有水分量を評価することができる。

さらにこの場合、（４）式の係数を校正するために行う赤外線水分計による測定は、乾燥質量法による水分測定と同じ試料を用いて行うので、試料採取位置が異なることによる誤差要因も入らず、正確な校正を行うことができる。

図３に、焼結原料を配合する工程の概念図を示す。複数の原料ホッパー２が配置されそれぞれに配合前原料が貯蔵されており、当該焼結原料の原料配合比率に対応して各原料ホッパー２から配合前原料が切り出され、切り出された焼結前原料はベルトコンベア３によって運ばれてミキサー４に送り込まれ、ミキサー４内で配合原料を混合するとともに、水添加装置５によってミキサー４中の焼結原料に水が添加され、焼結原料の含有水分を目標とする値に調整する。その後、焼結原料はベルトコンベア６で運搬され、焼結原料フィーダー８に貯蔵された後、焼結機パレット９に供給される。

赤外線水分計を用いた焼結原料の含有水分測定については、通常はベルトコンベア上を輸送される焼結原料に赤外線を照射することによって行う。ベルトコンベア６上を輸送される焼結原料について赤外線水分計（第１赤外線水分計１１）を用いて含有水分量を測定することにより、測定した水分値に基づいて、水添加装置５で水添加量を調整し、ミキサーで焼結原料に水を添加する。

また、乾燥質量法により含有水分を測定するための試料は、当該ベルトコンベア上を輸送される焼結原料から採取する。例えば、図１（ｂ）に示すように、ベルトコンベア６の末端から焼結機フィーダー８に向けて焼結原料が投入される位置にサンプラー２１を挿入し、このサンプラー２１で焼結原料の試料２６を採取することができる。サンプラー２１で採取した試料２６を、図１（ｃ）に示すように試料皿２２に載置する。サンプラー上に試料皿を配置し、サンプラーを伸縮可能としておけば、サンプラーを伸張してベルトコンベア末端の焼結原料落下位置に試料皿を挿入し、試料皿に焼結原料試料を採取し、その後サンプラーを短縮して試料を回収することができる。

乾燥質量評価装置１４は、試料を秤量する秤量装置２４と、試料２６の加熱装置２５とを有する。秤量装置２４として、電子天秤を用いると好ましい。加熱装置２５としては、カーボンヒータや赤外線ランプを用いることができる。

採取した試料については、図２（ａ）に示すように、まず赤外線水分計（第２赤外線水分計１２）で吸光度ｋ₁を測定する。次に図２（ｂ）に示すように、試料皿２２ごと試料２６を乾燥質量評価装置１４に装入し、秤量装置２４の上に載置する。そして乾燥前に試料質量Ｍ₁を測定する。なお、試料皿２２自体の質量は予め把握しておき、試料質量Ｍ₁は秤量装置の指示値から試料皿質量を差し引いて求める。以降の試料質量の測定においても同様である。次いで加熱装置２５によって試料の水分量がゼロになるまで乾燥する。試料は秤量装置で質量を測定しながら加熱装置によって乾燥される。水分が蒸発しているときは秤量装置の質量指示値が低下する。質量変化がなくなると乾燥が終了したものと判断し、乾燥後の試料質量Ｍ₂を測定する。乾燥前後の質量差（Ｍ₁−Ｍ₂）が、乾燥除去された水分量となるので、乾燥前の試料質量Ｍ₁で除することによって含有水分量Ｗ（質量％）が算出される。乾燥が完了した後、図２（ｃ）に示すように、試料皿２２を乾燥質量評価装置１４から取り出し、再度赤外線水分計（第２赤外線水分計１２）で吸光度ｋ₂を測定する。測定したｋ₁、ｋ₂、Ｗから、（４）式の係数ａ、ｂを算出する手順については前述の通りである。なお、試料は赤外線水分計の観察に必要な少量でよい。図示を省略したが、吸光度ｋ₂の測定が完了した試料は廃棄し、サンプラーは次の試料採取に備える。

以上のようにして求めた新たな係数ａ、ｂを第１赤外線水分計１１における吸光度ｋと焼結原料７の水分含有量評価値ｗとの関係を定める一次式として使用する。すなわち、図２（ｄ）に示すように、第１赤外線水分計１１によってベルトコンベア６上を輸送される焼結原料７の吸光度ｋを測定し、演算装置１５によって吸光度ｋに上記一次式を適用し、焼結原料７の水分含有量ｗを算出する。これにより、ベルトコンベア上の焼結原料７の含有水分量が正確に評価できるので、評価した含有水分量ｗを水添加装置５に送信する。水添加装置５においては、測定した含有水分量が目標の水分量から外れているときは、測定水分量が目標より少なければミキサー４で添加する水の量を増大し、測定水分量が目標より多ければミキサー４で添加する水の量を減少する制御を行うことにより、焼結原料７の含有水分量が目標通りに正確に制御される。第１赤外線水分計１１による水分含有量ｗの測定は連続的に実行される。したがって、原料ホッパーから切り出される原料に急激な水分変化があったとしても、迅速かつ的確に水分を制御することができる。

次に、本発明の赤外線水分計を用いた焼結原料の含有水分量測定装置について、図１および図２を参照しながら説明する。含有水分量測定装置１は、ベルトコンベア上を輸送される焼結原料に赤外線を照射して水分測定を行う第１赤外線水分計１１と、ベルトコンベア上を輸送される焼結原料から試料を採取する試料採取装置１３と、採取した焼結原料試料２６の水分を乾燥質量法で評価する乾燥質量評価装置１４と、乾燥質量法で評価する前後に当該試料の吸光度を測定する第２赤外線水分計１２と、演算装置１５を有する。演算装置１５は、第１赤外線水分計１１で測定した吸光度ｋと焼結原料の水分含有量評価値ｗとの関係を一次式の関係として定めて吸光度ｋから水分含有量評価値ｗを算出する（図２（ｄ））。

試料採取装置１３は、ベルトコンベア６の末端から落下する焼結原料から試料皿の中に試料を採取し、試料を載置した試料皿を第２赤外線水分計の分析位置に移動し、さらに試料皿を乾燥質量評価装置に移動することができる。上述のとおり、図１に示すように、好ましくは伸縮可能なサンプラー２１を有する。図１（ｂ）に示すように、サンプラー２１を伸ばすことにより、サンプラー２１の先端がベルトコンベア６の末端から落下する焼結原料７を受けることができる。次いで図１（ｃ）に示すようにサンプラー２１を縮め、採取した焼結原料試料２６を試料皿２２に移す。

図２（ａ）に示すように、試料２６を載置した試料皿２２を移動装置２３によって第２赤外線水分計１２の分析位置に移動し、第２赤外線水分計１２によって、試料２６の赤外線吸光度ｋ₁を測定する。その後、図２（ｂ）に示すように、試料皿２２を乾燥質量評価装置１４に移動する。乾燥質量評価装置１４は、試料を秤量する秤量装置２４と、試料２６の加熱装置２５とを有する。乾燥質量評価装置１４にて試料２６を乾燥し、乾燥前後の試料の質量変化に基づいて含有水分量Ｗを求める。乾燥が完了した後、図２（ｃ）に示すように試料皿２２を乾燥質量評価装置１４から取り出し、再度第２赤外線水分計１２で吸光度ｋ₂を測定する。測定したｋ₁、ｋ₂、Ｗから、（４）式の係数ａ、ｂを算出する。

配合Ａと配合Ｂの２種類の焼結原料について、採取した試料の乾燥前後における第２赤外線水分計で測定した吸光度（ｋ₁、ｋ₂）と、乾燥質量法による含有水分量Ｗに基づいて、上記（５−１）式（５−２）式を用いて検量線を作成した。図６の○と△が、それぞれ配合Ａと配合Ｂの吸光度ｋ₁と含有水分量Ｗ、吸光度ｋ₂と含有水分量ゼロのデータであり、「検量線」とある直線は、この２点に基づいて（５−１）式（５−２）式を用いて作成した検量線を示す直線である。さらに、図６に示す●と▲は、種々の含有水分量を有する試料について、赤外線水分計の吸光度ｋと含有水分量Ｗのデータをプロットしたものである。検量線の直線が、吸光度と含有水分量との関係を正確に表していることがわかる。

上記図６の結果から、焼結原料から試料を採取し、採取した試料の乾燥前後における赤外線水分計による吸光度の値と、乾燥質量法による含有水分量の値に基づいて、焼結原料を赤外線水分計で測定したときの吸光度ｋと含有水分量評価値ｗとの関係を示す一次式（検量線）を修正することにより、焼結原料の含有水分量を赤外線水分計の測定によって精度良く評価できることが明らかである。

ベルトコンベア上を輸送される焼結原料の水分測定を行う赤外線水分計（第１赤外線水分計１１）と、乾燥質量法評価の前後に水分測定を行う赤外線水分計（第２赤外線水分計１２）とは、それぞれ別の赤外線水分計を配置することとしても良い。本発明においてより好ましくは、図４に示すように、１台の赤外線水分計の位置を移動することにより、ベルトコンベア上を輸送される焼結原料の含有水分量測定と、乾燥質量法測定のために採取された試料の含有水分量測定を当該１台の赤外線水分計によって行うこともできる。即ち、第１赤外線水分計１１と第２赤外線水分計１２を兼ねる１台の赤外線水分計と、移動装置１６とを有し、移動装置１６によって１台の赤外線水分計の位置を移動することにより、第１赤外線水分計１１によるベルトコンベア上を輸送される焼結原料の含有水分量測定（図４（ａ））と、第２赤外線水分計による乾燥質量法測定のために採取された試料の含有水分量測定（図４（ｂ））を、当該１台の赤外線水分計によって行う。２台の赤外線水分計を使う方式では、両者の赤外線水分計の特性（３つの波長における赤外検出センサの感度や信号処理回路の特性）を正確にそろえておく必要がある。そうでないと第２赤外線水分計で求めた検量線を第１の赤外線水分計で使うことで誤差が生じる恐れがある。対して１台の赤外線水分計を移動する方式はこの懸念がないので、実用上都合が良い。

第２赤外線水分計１１と乾燥質量評価装置１４を用いて行う検量線の見直しは、少なくとも焼結原料の配合が変更になる毎に行う。原料ホッパーの原料切り出し装置の不具合などで意図せずに配合が変化することもあるので、より頻度高く、例えば試料乾燥要する時間間隔（３０分〜２時間）で、検量線を見直すのが最も好ましい。

従来、特許文献２、３に記載の方法では、赤外線水分計で測定した吸光度ｋと乾燥質量法による含有水分量測定値Ｗとに基づいて赤外線水分計の検量線を修正するに際し、赤外線水分計の測定はベルトコンベア上の焼結原料について測定を行い、乾燥質量法による水分測定用の試料は、同時期に採取するとはいえ、赤外線水分計で測定する箇所とは異なる箇所から採取した試料を用いていた。ベルトコンベア上の焼結原料の含有水分量には不均一性が存在し、場所によって水分含有量が多少異なる。従って、特許文献２、３に記載の方法では、赤外線水分計と乾燥質量法の観察場所の不一致による誤差が含まれていた。それに対し本発明においては、検量線を修正する際の測定については、赤外線水分計の吸光度ｋの測定と乾燥質量法による含有水分量Ｗの測定を同一の試料を用いて行うので、場所毎の水分不均一に基づく誤差が排除されている。従って、この点からも、従来の方法に比較してより精度の高い検量線の作成を行うことが可能となる。

さらに、ベルトコンベア上の焼結原料の含有水分量には不均一性が存在する場合、ベルトコンベア上の１箇所における焼結原料の含有水分量を評価したのでは、ミキサー内の平均的な焼結原料の含有水分量と異なった水分量となる懸念がある。これに対し本発明は、ベルトコンベア上を走行する焼結原料について連続的に赤外線水分計による水分測定を行うことができるので、連続的に測定した結果を用いて平均化処理を行うことにより、含有水分量不均一による誤差を排除して焼結原料の含有水分量を評価することが可能となる。

本発明の含有水分量測定装置を説明する概念図であり、（ａ）は待機状態、（ｂ）はサンプラーで試料を採取する状況、（ｃ）は採取した試料を試料皿に載置する状況を示す図である。 図１に続く、本発明の含有水分量測定装置を説明する概念図であり、（ａ）は第２赤外線水分計で試料の乾燥前の吸光度ｋ₁を測定する状況、（ｂ）は乾燥質量評価装置で試料の含有水分量Ｗを測定する状況、（ｃ）は第２赤外線水分計で試料の乾燥後の吸光度ｋ₂を測定する状況、（ｄ）は第１赤外線水分計で焼結原料の吸光度ｋを測定して含有水分量ｗを演算する状況を示す図である。 本発明の含有水分量測定装置を用いた焼結原料の配合設備を示す図である。 本発明の含有水分量測定装置の１態様を説明する概念図であり、（ａ）はベルトコンベア上の焼結原料について赤外線水分計測定を行っている状況、（ｂ）は採取試料について赤外線水分計測定を行っている状況を示す。 原料銘柄別に乾燥質量法で測定した含有水分量と赤外線水分計で測定した吸光度との関係を示す図である。 乾燥質量法による含有水分量評価値と、乾燥前後の赤外線水分計による吸光度測定結果に基づいて、検量線を作成した場合について示す図である。

符号の説明

１ 含有水分量測定装置
２ 原料ホッパー
３ ベルトコンベア
４ ミキサー
５ 水添加装置
６ ベルトコンベア
７ 焼結原料
８ 焼結原料フィーダー
９ 焼結機パレット
１１ 第１赤外線水分計
１２ 第２赤外線水分計
１３ 試料採取装置
１４ 乾燥質量評価装置
１５ 演算装置
１６ 移動装置
２１ サンプラー
２２ 試料皿
２３ 移動装置
２４ 秤量装置
２５ 加熱装置
２６ 試料

Claims (5)

1. 赤外線水分計を用いた焼結原料の含有水分量測定方法であって、赤外線水分計で測定した吸光度ｋと焼結原料の水分含有量評価値ｗとの関係を一次式の関係として有し、焼結原料から採取した試料について乾燥質量法によって水分含有量Ｗを測定し、乾燥質量法評価の実施前と実施後のそれぞれで当該試料について赤外線水分計で吸光度を測定してそれぞれｋ₁、ｋ₂とし、ｋ₁、ｋ₂、Ｗに基づいて前記一次式の係数を定め、当該定めた一次式を用い、焼結原料について赤外線水分計で測定した吸光度に基づいて水分含有量評価値ｗを算出することを特徴とする焼結原料の含有水分量測定方法。
2. 赤外線水分計を用いた焼結原料の含有水分測定については、ベルトコンベア上を輸送される焼結原料に赤外線を照射して吸光度を測定することによって行い、乾燥質量法により含有水分を測定するための試料は、当該ベルトコンベア上を輸送される焼結原料から採取することを特徴とする請求項１に記載の焼結原料の含有水分量測定方法。
3. １台の赤外線水分計の位置を移動することにより、ベルトコンベア上を輸送される焼結原料の吸光度測定と、乾燥質量法測定のために採取された試料の吸光度測定を当該１台の赤外線水分計によって行うことを特徴とする請求項２に記載の焼結原料の含有水分量測定方法。
4. 赤外線水分計を用いた焼結原料の含有水分量測定装置であって、ベルトコンベア上を輸送される焼結原料に赤外線を照射して吸光度を測定する第１赤外線水分計と、当該ベルトコンベア上を輸送される焼結原料から試料を採取する試料採取装置と、採取した焼結原料試料の水分を乾燥質量法で評価する乾燥質量評価装置と、乾燥質量法で評価する前後に当該試料の吸光度を測定する第２赤外線水分計と、演算装置とを有し、演算装置は、第１赤外線水分計で測定した吸光度ｋと焼結原料の水分含有量評価値ｗとの関係を一次式の関係として定めて吸光度ｋから水分含有量評価値ｗを算出し、試料採取装置によって焼結原料から採取した試料について乾燥質量評価装置によって水分含有量Ｗを測定し、乾燥質量法評価の実施前と実施後のそれぞれで当該試料について第２赤外線水分計で吸光度を測定してそれぞれｋ₁、ｋ₂とし、演算装置は、ｋ₁、ｋ₂、Ｗに基づいて前記一次式の係数を定めることを特徴とする焼結原料の含有水分量測定装置。
5. 第１赤外線水分計と第２赤外線水分計を兼ねる１台の赤外線水分計と、移動装置とを有し、移動装置によって１台の赤外線水分計の位置を移動することにより、第１赤外線水分計によるベルトコンベア上を輸送される焼結原料の吸光度測定と、第２赤外線水分計による乾燥質量法測定のために採取された試料の吸光度測定を、当該１台の赤外線水分計によって行うことを特徴とする請求項４に記載の焼結原料の含有水分量測定装置。

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