(57)【要約】【課題】短時間で分析精度が高い分析試料を作製可能な分析試料の作製方法及び分析方法を提供する。【解決手段】粒状試料を樹脂に埋め込んで分析試料を作製する分析試料の作製方法であって、比重及び形状の異なる粒子を含む粒状試料を樹脂に埋め込む前に、湿式比重選別機を用いて選別処理することを含む分析試料の作製方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状試料を樹脂に埋め込んで分析試料を作製する分析試料の作製方法であって、
比重及び形状の異なる粒子を含む粒状試料を樹脂に埋め込む前に、湿式比重選別機を用いて選別処理することを含む分析試料の作製方法。
【請求項２】
湿式テーブル選別機を用いることを含む請求項１に記載の分析試料の作製方法。
【請求項３】
前記粒状試料が鉱石粒子を含む請求項１又は２に記載の分析試料の作製方法。
【請求項４】
前記選別処理により粒径２５μｍ以下の粒状試料を除去することを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の分析試料の作製方法。
【請求項５】
比重及び形状の異なる粒子を含む粒状試料を湿式比重選別機を用いて選別処理し、
前記選別処理後の粒状試料を樹脂に埋め込んで分析試料を作製し、
前記分析試料を鉱物解析システムを用いて分析すること
を含む分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析試料の作製方法及び分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱物評価方法の一つとして、例えば鉱物解析システム（Ｍｉｎｅｒａｌ  Ｌｉｂｅｒａｔｉｏｎ  Ａｎａｌｙｚｅｒ、ＭＬＡ）を用いた解析方法が知られている。鉱物解析システムは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ−ＥＤＳ）をベースとして鉱石粒子の解析を行うものであり、特に鉱物資源の分野で広く用いられている。
【０００３】
鉱物解析システムにおいては、一般に、分析対象とされる鉱石や粉鉱などの粒状粒子が微小であるため、分析前に粒状粒子を樹脂材料中に埋め込んで固定した分析試料が作製される。
【０００４】
例えば、特許第６３４４５６４号公報（特許文献１）には、粉状のペレット用熱硬化性樹脂を用いて、鉱石から構成される粒状試料をペレット用熱硬化性樹脂中に包埋する方法の例が記載されている。
【０００５】
また、非特許文献１には、鉱物の定量化のための走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）分析のための研磨片作製技術が記載されている。非特許文献１においては、鉱石サンプルを粉砕した後に篩分けし、篩分けしたサンプルを研磨片作製試料として使用することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第６３４４５６４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Mahdi Ghobadiら、”The optimum Number of Size Fractions per Sample for an Automated Mineralogy Test”,  ２０１８年１１月、Procemin 2018, p.1-7
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
分析精度を向上させるためには、分析試料をなるべく原料の品位に近い状態となるように作製することが求められる。特に、ＭＬＡの分析に用いられるような微小の粒状粒子を樹脂に埋め込んで分析試料を作製する場合には、樹脂埋め時に、鉱石の一部が沈降又は浮上し、凝集する場合がある。これにより解析を適切に行うことができず、分析精度が低下する場合がある。
【０００９】
特許文献１では、樹脂中に粉状試料を充填する際の改良点については種々検討されているが、樹脂封止前の粉状試料の調製については何ら詳細に触れられていない。非特許文献１では、粉状試料を樹脂封止する前に、試料を予め篩分けして、粒度毎に分けられた各試料を樹脂封止してサンプルを形成しているが、篩分けは、目詰まりの問題や試料量に制限があるため、前処理に長い時間を要する。
【００１０】
上記課題を鑑み、本開示は、短時間で分析精度が高い分析試料を作製可能な分析試料の作製方法及び分析方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施の形態に係る分析試料の作製方法は一側面において、粒状試料を樹脂に埋め込んで分析試料を作製する分析試料の作製方法であって、比重及び形状の異なる粒子を含む粒状試料を樹脂に埋め込む前に、湿式比重選別機を用いて選別処理することを含む分析試料の作製方法である。
【００１２】
本発明の実施の形態に係る分析方法は一側面において、比重及び形状の異なる粒子を含む粒状試料を湿式比重選別機を用いて選別処理し、選別処理後の粒状試料を樹脂に埋め込んで分析試料を作製し、分析試料を鉱物解析システムを用いて分析することを含む分析方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本開示によれば、短時間で分析精度が高い分析試料を作製可能な分析試料の作製方法及び分析方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る分析試料の作製方法を用いて作製された分析試料（実施例１）及びその他の分析試料（比較例１、２）に含まれる銅、鉄及び硫黄の品位について、化学分析値とＭＬＡ解析値の品位差を評価した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は各工程の具体的手順等を下記のものに特定するものではない。
【００１６】
本発明の実施の形態に係る分析試料の作製方法は、粒状試料を樹脂に埋め込んで分析試料を作製する分析試料の作製方法であって、比重及び形状の異なる粒子を含む粒状試料を樹脂に埋め込む前に、湿式比重選別機を用いて選別処理することを含む。
【００１７】
分析の対象とする粒状試料としては、鉱石、スラグ、汚泥、粉塵もしくは、電気電子機器を含むそのリサイクル原料等に対して所定の処理を施すこと等によって比較的小さい粒子となったものなどを利用することができる。このような粒状試料は、通常、組成および粒径の意図的な均一化が行われていないため、組成及び粒径が異なる不均一な多種類の粒子で構成される。
【００１８】
なかでも、鉱石粒子を含む粒状試料を対象とする場合、このような鉱石粒子は銅鉱石を含むことがあり、例えば、輝銅鉱、銅藍、黄銅鉱、班銅鉱、硫砒銅鉱、ブロシャン銅鉱等が含まれ得る。銅鉱石以外にも黄鉄鉱、磁鉄鉱、ケイ酸塩鉱物、輝水鉛鉱、金粒子等も含まれ得る。なおケイ酸塩鉱物としては、正長石、曹長石、斜長石、白雲母、黒雲母、石英等が含まれる。
【００１９】
スラグからなる粒状試料を対象とする場合、スラグ自体がＳｉＯ2、ＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＦｅＯ及びＦｅ3Ｏ4等を含む複雑な組成を持ち、さらにスラグ中にマット粒子やメタル粒子を含む場合がある。電気電子機器からなる粒状試料の場合、基板に含まれる樹脂部や回路を構成する金属部、難燃剤部等の様々な組成を持つ粒子が存在する。汚泥、粉塵に至っては単一の組成となっている場合はまず無い。
【００２０】
粒状試料を構成する粒子の粒径は、例えば１μｍ〜７００μｍ、典型的には２０μｍ〜２００μｍの範囲で、比較的全体的に分布していて不均一である。なお、粒度分布計で測定できる粒径は、例えば０．２４３μｍ〜２０００μｍである場合があるが、上述したような粒状試料の粒径はこの範囲で不均一に分布している。なお、粒状試料の粒径はレーザー回折法（例えばマイクロトラック・ベル社製ＭＴ３３００ＥＸＩＩ）によって測定されたメジアン径に基づいて評価できる。
【００２１】
粒状試料を構成する粒子の比重は、例えば０．１〜３０ｇ／ｃｍ3、より典型的には、０．５〜７．０ｇ／ｃｍ3の範囲で、比較的全体に分布しており不均一である。例えば鉱石中に含まれる二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）は２．６５ｇ／ｃｍ3、黄銅鉱（ＣｕＦｅＳ2）は４．２ｇ／ｃｍ3、黄鉄鉱（ＦｅＳ2）は４．２ｇ／ｃｍ3で、銅鉱石は一般に３．０ｇ／ｃｍ3であり、粒状試料の比重はこの範囲で不均一に分布している。
【００２２】
粒状試料を埋め込んで固定するための樹脂としては様々なものを用いることができるが、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂等を挙げることができ、このなかでも、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂が好ましい。
【００２３】
粒状試料を樹脂に埋設する場合、鉱石の一部が樹脂中で沈降又は浮上し、凝集する場合がある。この現象は、粒状試料を埋設する樹脂の材料との関係にもよるが、樹脂の比重よりも軽い粒子は粒状試料を樹脂封止する際に樹脂の上方へ浮上して凝集が生じる場合があり、作製された分析試料中に粒状試料をうまく分散させることができず、分析試料を正確に測定することができない場合がある。
【００２４】
本発明者らの検討の結果、特に、粒径２５μｍ以下、より典型的には粒径２０μｍ以下、更には粒径１５μｍ以下の粒子が粒状試料中に多量に含まれる場合に、樹脂埋めにより得られた分析試料中に凝集が生じて分析結果に影響を及ぼす可能性があることが分かった。
【００２５】
本発明の実施の形態における分析試料の作製方法では、解析装置での解析処理に影響を及ぼし得る粒子を、湿式比重選別機を用いて選別処理する。湿式比重選別機を用いて選別処理することにより、従来の篩分け処理に比べて大量の粒状試料を短時間で選別することができるため、作業効率が向上する。
【００２６】
従来の篩分け処理では目詰まりによる篩分け精度の低下や目詰まりした篩を清掃するメンテナンス作業が定期的に必要であったが、湿式比重選別機による選別を行うことで、目詰まりの問題が発生せず、より短時間で処理できる。
【００２７】
また、湿式比重選別処理を分析試料作製前に行うことで、観察表面まで浮遊して凝集する粒子を除去しながら、沈降速度が一定範囲内にある粒子を分析試料として採取することができる。採取した粒子は、樹脂中でそれぞれほぼ同等な速度で沈降するため、分析試料中の粒状試料を一様化することができる。
【００２８】
湿式比重選別機としては、当業者に公知な種々の湿式比重選別機を用いることができる。中でも、粒状試料をテーブル上に比重及び形状毎に選別することが可能な湿式テーブル選別機が好適に利用できる。湿式テーブル選別機を用いることにより、一度の処理で、粒状試料を異なる比重及び形状毎にテーブル表面上で複数種類に選別することができるため、所望の粒径及び比重の粒状試料を迅速かつ効率良く選別することができる。また、分析試料作製の際に樹脂の表面に浮上しやすい比重の小さい粒子は湿式テーブル選別機で使用される水に浮遊させ除去することができるため、分析試料の表面に粒子が凝集して分析精度が低下するのを抑制することができる。
【００２９】
湿式テーブル選別機には一定方向へ移動するテーブルに対して所定の方向から振動を与える振動機構が設けられており、典型的には、傾斜したテーブルの上方から下方へ流れる水の薄流に対して垂直な方向に振動が加えられるようになっている。これにより、高比重で粒径の小さい粒子ほど振動の影響を強く受けてテーブル上を前進し、低比重で粒径の大きい粒子ほど薄流の影響を受けてテーブルの手前へ運ばれる。
【００３０】
湿式テーブル選別機は、薄流が流れる方向に沿った第１軸方向（Ｘ軸方向）と、振動方向に沿った第２軸方向（Ｙ軸方向）とがそれぞれ水平面に対して傾斜するように配置されている。テーブルの傾斜角度、振幅、薄流の流速、振動数は原料に応じて適宜調整される。
【００３１】
例えば、分析試料作製の際に樹脂の表面に浮上しやすい比重の小さい粒状試料は、テーブルの手前側へ沈降させて選別するか、或いは薄流上に浮遊させたまま除去することができる。分析試料の作製の際に樹脂の表面から奥へ沈降しやすい比重の大きい粒状試料は、テーブルの前方側へ沈降させて選別することができる。
【００３２】
以下に限定されるものではないが、一実施形態においては、テーブルの振幅６.５〜１６．５ｍｍ、テーブル傾斜３〜１０°、薄流の流速を０．５〜４．０Ｌ／分、供給量を１０〜１００ｇ／分とすることで、互いに比重が近い粒状試料同士を湿式選別により短時間で効率的に得ることができる。
【００３３】
湿式テーブル選別機を用いた選別処理の前後に、篩分け選別を更に行ってもよい。篩分け選別を更に実施することで、粒状粒子の粒径毎に更に詳細に選別することができるので、分析試料として用いられる樹脂との関係において浮上又は沈降がしやすい粒状試料を、分析試料作製前に予め除去しておくことができる。
【００３４】
本発明の実施の形態に係る粒状試料の作製方法によれば、種々の粒径及び比重からなる粒状試料を、湿式テーブル選別機を用いて選別処理することにより、その後に粒状試料を樹脂で埋め込んで固定する際に浮上、沈降又は凝集の原因となる粒子を予め取り除くことが可能となる。これにより、例えばＭＬＡを用いて分析試料中の特定元素の品位を測定する際に、その分析精度を高めることが可能となる。
【００３５】
（分析方法）
分析試料に対して上述の選別処理を行った後は、選別処理後の粒状試料を樹脂に埋め込み、例えば柱状などの分析に適した形状に成形して固化させことにより、粒状試料を含む分析試料を作製する。この粒状試料を含む分析試料を、所定の試料ホルダーにセットし、ＭＬＡなどを用いて、例えば、観測表面内における所定の分析対象箇所の粒状試料の元素含有量、粒度分布、単体分離度などを計測することができる。
【００３６】
本発明の実施の形態に係る分析方法によれば、分析試料の作製前に湿式テーブル選別機などの湿式比重選別機を用いて選別処理することにより、分析試料の表面に粒状試料をより均一に分散させることができるため、選別処理などを行わない従来の手法に比べて分析精度を高めることが可能となる。
【００３７】
なお、本実施形態では、分析装置としてＭＬＡを一例として挙げたが、粒状試料を樹脂で埋め込んだ分析試料を分析可能な分析装置であれば、ＭＬＡ以外の他の分析装置にも適用可能であることは勿論である。
【００３８】
このように、本発明は上記の開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によって表されるものであり、実施段階においては、その要旨を逸脱しない範囲において変形し具体化し得る。
【実施例】
【００３９】
以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。
【００４０】
粒状試料として、１０６μｍ以下のものが９６．８重量％存在する鉱物粒子をそのまま樹脂埋めしたものと（比較例１：出侭）、篩目の直径が５３μｍ、２５μｍの篩を用いた篩分けにおいて得られた篩上物に対して樹脂埋めを行ったもの（参考例１：粒度選別）と、本実施形態に係る湿式テーブル選別機を用いた比重形状選別処理を行った後に樹脂埋めを行ったもの（実施例１：比重形状選別）をそれぞれ円柱状に成形して分析試料を作製した。
【００４１】
分析試料の円形表面を観測表面とし、ＭＬＡを用いて観測表面内にあるＣｕ、Ｆｅ、Ｓの品位を分析した。同時に、鉱物粒子に対して化学分析を行い、化学分析結果により得られた品位とＭＬＡ分析により得られた各金属の品位差を評価した。結果を図１に示す。なお、化学分析値は、Ｃｕが０．７７質量％、Ｆｅが１４．２質量％、Ｓが１５．８質量％であった。
【００４２】
図１に示すように、Ｃｕについては、比較例１、参考例１及び実施例１との間で化学分析値とＭＬＡ解析値との間で大きな差はみられなかったが、化学分析値がＣｕに比べて高いＦｅ、Ｓにおいてはいずれも実施例１のＭＬＡ解析値の方が、比較例１及び参考例１に化学分析値に近い結果が得られていることがわかる。本実施例によれば、ＭＬＡの分析精度を高めることが可能な分析試料を作製することができる。
【図１】
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