JPH0318147B2 - - Google Patents

Description

明細書 本発明は、マグネタイト含有鉱石のマグネタイ
トおよび含有量の定量のための過程および装置に
関連する。

鉱物質粗材料の採掘の間においては、粗材料の
組成は連続的に点検されなければならない。この
ことは母岩と鉱石との百分率の決定を可能にし、
また、しばしば特定の好ましくない混和物の含有
量を最小にするために必要でもある。通常はシヨ
ベルもしくは握り工具を用いて粗材料の無作為的
試料が取出される。試料はついで化学分析のため
に調整−たとえば磨砕され均質化される。分析
は、その分析結果によつて、材料の取扱いや処理
が間にあうほど迅速に行なわれねばならない。

試料の採取および処理を含めた分析には比較的
長い経過時間がかかるので、今までのところ、大
きすぎる時間間隔で試料を採り、分析の結果に従
つて工程中に挿入することが可能であつたに過ぎ
なかつた。たとえば、大鉱山での鉄鉱石の地下採
鉱の場合においては、このことによりリン含有量
の異なる鉱石の好ましくない混合がなされる結果
を生じている。この場合工程の結果は、低リン含
有量鉱石の収率が理論収率を実質的に下廻ること
になる。実際の採鉱過程において混合が生ずる。
発破をかけられた鉱石は、バケツト積込機によつ
ておよそ40ないし200ｍ離れたたて坑に輸送され
る。１個のバケツトはおよそ８ないし14トンを保
持する。近時的に10バケツトごとだけ握り工具に
よつておよそ１Kgの試料が採られる。この試料は
磨砕され、ふるいにかけられ、かつ磁気的に分離
される。この試料の部分は乾燥され、この後者の
量の部分は測り取られて湿式化学分析にかけられ
る。一般的には材料の組成はバケツトごとに異な
るものであるが、次の分析の結果が利用できるよ
うになるまでに取扱われるそれ以後のバケツトの
すべては、その分析により決定された鉱石の等級
としてたて坑にあけられる。本質的に鉱石の品質
を決定するものであるリン含有量は、10ないし
100の係数により変動することもあり得る。

本発明の目的は、材料の代表的試料を採取し、
十分に短い経過時間内にマグネタイトおよびリン
含有量に関してそれらを分析することを可能にす
る方法および装置を開発することであり、材料は
分析および選別に続いて送り出される。このよう
な処理により、上記のような方法でおのおののバ
ケツトから試料が採られ、迅速に分析されてそれ
ぞれの組成もしくは品質に応じ、遅延することな
くバケツトの内容物がたて坑に充される。

人工的に造り出されたかもしくは副生物として
得られた粉状体の試料が集められて電磁界中に置
かれ、試料のマグネタイト含有量が磁束もしくは
相対的透磁率の変化から決定され、さらに全試料
質量のリン含有量が決定されるという方法によつ
てこのことが達成され得るということが見出され
た。好ましくは、全体の試料質量もまた、磁束も
しくは相対的透磁率の変化から定量される。本発
明に従う方法のいくつかの有利な状態が特許請求
の範囲３および４に記載されており、他方、その
方法を達成するための装置が特許請求の範囲５な
いし１６に記載されている。

できる限り代表的な試料物質を得るために、本
発明に従い、とくに下記の特殊設計特性を特徴と
する集塵機が用いられる。

−容易に注入されることができ、かつ再現可能な
かさ密度を有する試料を得るために、粗大粉状
体部分と対比しての微細粉状部分の減少。

−粉状体試料の全質量およびそのマグネタイト含
有量が定量される場所である管の中への沈積し
た粗大粉状体の容易な搬送。

集塵機は、たとえば横型の吸引管孔を持つ円筒
状吸引装置として設計される。粉状体試料は、最
初にたとえば100μｍの網目寸法を持つ前部過
器を通して吸引される。吸引用具の内側には、同
軸ふるいもしくはガーゼ過器挿入物がそなえら
れている。過器挿入物により形成される中空円
筒の長さおよび直径ならびに過器挿入物の網目
寸法は、過器の網目寸法よりも大きいすべての
粒子が、その慣性のために十分には減速されずま
た転向せしめられないので、粉状体が集められる
場所である管に到達する程度とされている。より
小さい粒子は、他方において、ふるいもしくは
過器挿入物の網目を通して吸引し去られる。加え
るに、吸引用具の前部には、全部過器を通して
吸引された粉状体粒子を、そのうちの大粒子が横
向きの吸引により達成される空気流の転向に追随
しない程度にまで加速するような筒先状の先細り
部がそなえられている。

粉状体のマグネタイトおよびリン含有量の定量
のための分析装置は、本質的には２個の主要構成
部分からなつている。すなわち、マグネタイト含
有量および全試料質量の定量のための磁気コイル
装置およびリンの湿式化学分析のための装置であ
る。磁気コイル装置は管を含んでいて、試料物質
が分析のためその中に供給される。この管はコイ
ル系によつて取巻かれている。もし交番電圧がこ
のコイル系に印加されると、コイル内部に磁界が
発生する。分析されるべき試料がコイルの芯を形
成する管の中に導入されると、磁芯の磁束もしく
は相対的透磁率が試料のマグネタイト含有量の関
数として変化する。この変化から、充填高さもし
くは全試料質量とマグネタイト含有量との両者を
決定することが可能である。

もしも２個の同軸コイルが用いられるならば、
管の最小充填高さよりも小さい長さのコイルはマ
グネタイト含有量の測定のために役立ち、管の最
大充填高さをこえる長さの第２のコイルは、リン
含有量測定のための管に充填された全試料質量の
測定に用いられる。

もしもコイル系が３個のコイルからなつている
のならば、１個のコイルは一次コイルとして用い
られる。その長さは、試料を含有する管の最大充
填高さをこえるものである。与えられた一次電圧
Upにおいて、二次電圧U₁は粉状体試料のマグネ
タイト含有量の関数である。それに加えて、両電
圧の比率U₂／U₁からマグネタイト含有粉末柱体
の高さを決定することが可能である。下記の諸関
係が適合する。

C^M _V＝Ｆ（U₁） （） ここにおいてC^M _Vはマグネタイトの容積百分率
である。もし全試料質量がM_Dであるならば、下
記の方程式が適合する。

M_D＝ｆ（U₂）（１−γ_W・γ^-1 _M） ＋ｆ（U₂）／ｆ（U₁）・γ^-1 _M・γ_W （） ここにおいて、 ｆ（U₁）＝k₂U₁＋k₃＝C^M _V （） ｆ（U₂）＝k₁U₂／U₁ かつ （） Δγ＝γ_M−γ_W γ_Mはマグネタイトの比重であり、γ_Wは試料の
非マグネタイト含有部分の比重である。

全試料質量は結果的に次のようになる。

M_D＝Δγ・k₁（k₂U₂＋k₃U₂／U₂） ＋γ_W・k₁U₂／U₁ （） マグネタイト含有量もしくは鉄含量の正確な決
定には、粉末柱体の異なるかさ密度が測定精度に
対して不利な影響を有しているために、粉状対試
料中での均質かつ大いに一様な粒子寸分布と試料
の一定で低い湿分とを必要とする。

磁気コイル系により質量を測定された粉状対試
料はリンに関して分析される。リンの含有量は、
既知の方法により、試料をモリブデン酸塩・バナ
ジン酸塩試薬と反応させて光度測定法的に測定さ
れる。試薬／酸の組合せは正確に調合されねばな
らない。後ほど、貯蔵容器群、調合室群および各
弁の特殊な系を通して反応室中に水がもたらされ
る。分析の完結とともに、測定値はマイクロ処理
機で評価される。マイクロ処理機は同時に装置の
運用を制御することができる。

本発明の主要な利点は、十分に大量の粉状体を
分析のために利用可能なようにされ得る事実であ
ると考えてもよいであろう。加えるに種々の量の
粉状体の正確の測定を許していることであり、そ
のことはリンの分析にとつても必須用件である。
その他の利点は、その装置が積込機に載せられ得
ること、および積込み工程の間に生じる高度の応
力に耐えることである。リンの湿式化学分析のた
めの装置は、少数の電動弁は別として可動の機械
的部分を持たないように設計されている。このこ
とは、振動に体して敏感ではない簡便な分析機構
についての要求に合致する。マグネタイトおよび
リンの分析のために必要とされる全時間は60秒よ
りも短い。特殊の応用のためには、粉状体試料採
取装置の電子工学的成分は、適正な機能を損ねる
ことなく、装置の外部に同じようにして別々に載
せられることができる。

以下には、一つの態様を説明する図面を基礎と
して本発明が詳細に記述されている。

図１：全体の粉状体試料採取装置 図２：集塵機の断面図 図３：可能性のある粉状体発生方法のための装置 図４：リンの分析のための装置 図１は集塵機１がひじ継手２を介して管３に連
結されていることを示す。この態様においては、
管３は交流電力源６から供給されている２個のコ
イル４および５により取巻かれている。

粒子寸法範囲100から15μｍまで、好まくは65μ
ｍの平均粒子直径を有する集塵機１により集めら
れた試料は、加熱用具−図面中には示されていな
い−をそなえていることにより、ひじ継手２およ
び／または管３において、およそ100℃で乾燥せ
しめられ得る。コイル４および５の長さならびに
管３の充填高さは、コイル４が粉末柱体の高さよ
りも短かいがコイル５がそれよりも長いようにさ
れている。そこで正確な充填高さはコイル５によ
つて測定されることができ、他方コイル４はマグ
ネタイト含有量の決定に供される。全試料質量は
コイル４および５により測定された諸数値から計
算され得る。

数秒間内に完了される磁気的測定ののち、門７
が開かれ試料が反応室８の中に落下する。この室
の中で、光度測定分析のために必要なリンの酸性
モリブデン酸塩／バナジン酸塩試薬との反応がお
よそ90℃において開始される。酸／試薬の組合わ
せ調合および希釈のための水の調合は、貯蔵容器
１０および１１、調合室１２および１３ならびに
弁１４ないし１８を用いて実施される。弁１９を
通して導入される圧縮空気により、液状媒体が粉
状体と完全に混合され、こうしてリン含有成分が
迅速に溶解される。もしもリン化合物がたとえば
リン石灰の形で存在すると、酸／試薬の組合わせ
が最適のものであるとの条件の下で、反応は30秒
以内に完了する。つづいて溶液が過器２０を通
して光度測定器２１を持つ流動セル中に移送され
る。装置の運用の制御も同時に行なうことができ
るマイクロ処理機２２により測定値が評価され
る。

図２は本発明に従う集塵機の操作の原理を説明
するものである。粉状体は、およそ100μｍの網
目寸法を持つていてよい前部過器２３を通して
吸引される。このことは、100μｍよりも小さい
粒子寸法部分のみが、この態様においては円筒状
管とされている吸引用具１に到達するのを確実と
する。吸引用具の前方部分にある円錐状先細り２
４は、粉状体粒子の強烈な加速をひき起す。空気
は横向きの吸引管孔２５を通し吸い出される。吸
引用具の内側には同軸ふるいもしくは細金網過
器挿入物２６がそなえられている。このふるい挿
入物の流動抵抗は、吸引用具１内での均一な圧力
分布を確実とする。細金網過器２６により形成
される中空円筒の長さｌ及び直径ｄならびにガー
ゼ過器の網目寸法は、網目寸法よりも大きいす
べての粒子が、それらの慣性のために十分には減
速ならびに転向せしめられていないことからひじ
継手２に到達する。他方、もつと小さい粒子は細
金網過器２６の網目を通して吸引される。結果
としては、細金網過器は軽く汚染されるに至る
にすぎず、長い手入れ不要期間が存在する。ひじ
継手２に到達する粉状体粒子は微細粒子部分を含
まない。結果的に生じる試料物質は、したがつて
注入が容易であり、ロート２７を通して測定管３
の中に落下する。この過程は、振動器−図中には
示されていない−により指示されることができ
る。しかしながら、一般的には、全装置が使用さ
れるような、たとえば積込機に載せられるような
方法では十分な振動が確実にならせるので、その
ような方策は必要でない。ロート２７および管３
はまた、ひじ継手２を用いることなく、吸引用具
１の外箔と直接に連結されることができる。

図３は粉状体生成のための用具の原理を示す。
本質的にはモーター駆動円形鋼製プラツシユ２８
からなつており、集塵機１の前方に置かれ得るよ
うにされていて、それにより粒子が集塵機によつ
て吸引され得る。人工的粉状体生成の耐の可能な
手段は、圧縮空気の応用からなつている。

図４はリンの湿式化学分析のための装置の操作
の様式を示す。この態様は２段階過程を特徴づけ
ている。第１段階は硝酸とモリブデン酸塩／パナ
ジン酸塩試薬との混合物の調合にかかわるもので
あり、第２段階においてはこの混合物が水で希釈
される。しかしながら、それ以上の水での希釈を
伴なうことなく、硝酸とモリブデン酸塩／パナジ
ン酸塩試薬との混合物にのみ調合することも可能
である。弁１９および１７が開かれている場合に
は、調合室１３が最初に脱気される。ついで弁１
７が閉じられ、また、弁１６および２９が開かれ
る。貯蔵容器１１にはこうして過剰の圧力が加え
られ、貯蔵容器１１中に存在する過剰の圧力に相
当する圧力が達成されるまで、液体が貯蔵容器１
１から調合室１３に供給される。弁１６が閉じら
れたのち、弁１７およびすぐその後で弁３０が開
かれ、液体が反応室８に移送される。つづいて、
弁１９、調合室１３および弁１７を通して導入さ
れた圧縮空気により、かきまぜ効果が及ぼされ
る。貯蔵容器１０から調合室１２および反応室８
に供給される水の調合は、弁１４，１５，３１お
よび３２の作動により、類似の方法で実現され
る。弁１９の閉鎖後、反応室８には余分の圧力が
及ぼされ、かつ、反応室８からの液体は、つぎの
光度測定のために過器２０を通して過し去ら
れる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 人工的に造られ、もしくは副生物として得ら
   れるマグネタイト含有鉱石の粗大粉状体試料を集
   塵し、これを少なくとも１個のマグネタイト含有
   量測定用コイルの芯部に充填して、該コイルの長
   さをこえる最小充填高さの管状体を形成させ、そ
   の磁束もしくは相対的透磁率の変化から試料のマ
   グネタイト含有量を測定し、次いで、全試料中の
   リン含有量を測定することを特徴とするマグネタ
   イト含有鉱石のマグネタイトおよびリン含有量の
   測定方法。 ２ 全試料質量が、同様に、磁束または相対的透
   磁率の変化から決定されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 同等の粒子寸法の部分が、マグネタイト含有
   量の測定に用いられることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４ 粉状体試料が、磁束または相対的透磁率の変
   化の測定の前に乾燥されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
   の方法。 ５ 人工的に造られ、もしくは副生物として得ら
   れる粉状体試料が充填される管および少なくとも
   １個のマグネタイト含有量測定用の測定コイルを
   含むコイル系を有し、その測定コイルの芯が、該
   コイルの長さをこえる最小充填高さの管を形成す
   るように構成させたことを特徴とするマグネタイ
   ト等含有鉱石のマグネタイトおよびリン含有量を
   測定する装置。 ６ 管３の最大充填高さをこえる長さの付加的測
   定コイル５が、充填試料量の決定のために備えら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載の装置。 ７ コイル系が変換器原理に従つて設計され、２
   個の測定コイル４，５に加えて一次コイルを備え
   ていて、一次コイルの長さが管３の最大充填高さ
   をこえることを特徴とする特許請求の範囲第６項
   記載の装置。 ８ 管３が、リンの分析を実施するための反応室
   ８に連結されていること、および反応室８が試薬
   貯蔵容器１０，１１に連結されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第５項ないし第７項のいず
   れかに記載の装置。 ９ 試薬貯蔵容器１０，１１と調合室１２，１３
   および対応する弁（１４ないし１７、並びに２９
   ないし３２）からなる反応室８との間に調合用器
   具を備えていること、および過剰の圧力を弁２
   ９，３２により容器１０，１１内に発生させ得る
   ことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の装
   置。 １０ 測定値を評価し、かつ同時に装置の運用を
   制御するためにマイクロ処理機２２が備えられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第５項ない
   し第９項のいずれかに記載の装置。 １１ 管３が、集塵機と、好ましくはひじ継手２
   を経て連結されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第５項ないし第１０項のいずれかに記載の
   装置。 １２ ひじ継手２および／または管３が加熱用具
   を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項ないし第１１項のいずれかに記載の装置。 １３ 人工的に造られ、もしくは副生物として得
   られるマグネタイト含有鉱石の粉状体の調整され
   た粗大粉状体試料を集塵する装置であつて、横型
   吸引管孔２５および同軸ふるい挿入物２６を備
   え、かつ集塵機の前部が、前部濾過器２３でおお
   われていることを特徴とする吸引用具として設計
   された集塵装置。 １４ 内側２４に向かつて先細りとされているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の装
   置。 １５ 吸引具のふるい挿入物によつて限られた部
   分の長さおよび直径、ならびに同軸ふるい挿入物
   ２６の網目寸法が、網目寸法よりも大きい粒子の
   みが管３に到達するように調整されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１３項または第１４
   項に記載の装置。 １６ モーター駆動円形ブラツシユ２８が、ブラ
   ツシユにより発生せしめられた粉状体を吸引し得
   るように、前部に置かれていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１３項ないし第１５項に記載の
   装置。