(57)【要約】【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、常に正確に含有水分量の測定を行うことのできる焼結原料の含有水分量測定装置を提供する。【解決手段】ベルトコンベア６上を輸送される焼結原料７に赤外線を照射する第１赤外線水分計１１と、試料採取装置１３と、絶乾式水分計１４と、第２赤外線水分計１２と、演算装置１５を有し、ベルトコンベア６上を輸送される焼結原料７から試料皿２２の中に試料を採取し、第２赤外線水分計１２は絶乾式水分計評価前の試料２６について吸光度ｋを測定し、絶乾式水分計１４は試料の含有水分量Ｗを評価し、演算装置１５は含有水分量Ｗ及び測定した吸光度ｋに基づいて、吸光度ｋと水分含有量評価値との関係を一次式の関係として定め、第１赤外線水分計１１で測定した吸光度に当該一次式を適用して焼結原料の水分含有量ｗを評価することを特徴とする焼結原料の含有水分量測定装置。【選択図】図１
2010091376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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反射光を観測する第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吸光度を乾燥質量法で評価する絶乾式水分計と、乾燥質量法で評価する前に当該試料の水分を測定する第２赤外線水分計と、演算装置を有し、
前記試料採取装置は、該ベルトコンベア上を輸送され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、さらに試料皿を絶乾式水分計に移動することができ、
前記第２赤外線水分計は乾燥質量法評価前の試料について吸光度ｋを測定し、
前記絶乾式水分計は、試料を載置した試料皿を秤量装置の上に載置し、加熱装置で試料を加熱し、加熱前後の試料の質量差に基づいて試料の含有水分量Ｗを評価し、
前記演算装置は、絶乾式水分計による試料の含有水分量Ｗ及び第２赤外線水分計による試料の吸光度ｋ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との関係を一次式の関係として定め、
第１赤外線水分計によってベルトコンベア上を輸送される新たな焼結原料の吸光度ｋを測定し、第１赤外線水分計によって測定した吸光度ｋに基づいて該新たな焼結原料の水分含有量ｗを前記演算装置によって前記一次式を用いて算出することを特徴とする焼結原料の含有水分量測定装置。
【請求項２】
２以上の試料について絶乾式水分計による試料の含有水分量Ｗ及び第２赤外線水分計による試料の吸光度ｋを評価し、前記演算装置は、該２以上の評価結果から回帰式に基づいて、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との関係を一次式の関係として定め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装置。
【請求項３】
前記第１赤外線水分計及び第２赤外線水分計は、水により吸収される波長λwと、λwより長波長側の参照波長λL、短波長側の参照波長λSの３波長で分光反射率を測定してそれぞれｒw、ｒL、ｒSとし、ｒLとｒSから波長λwにおける乾燥状態での分光反射率を仮定した基準分光反射率ｒw0eを算出し、ｒwとｒw0eから吸光度ｋを求め、前記λwとして波長１．９〜２．０μｍに属する吸収波長を用い、前記λLとして２．２〜２．４μｍから選択する波長を用い、
赤外線水分計で測定した吸光度ｋと含有水分量ｗについての一次式の関係を
ｋ＝ａ×ｗ    （ａは定数）        （５）
で表し、絶乾式水分計による試料の含有水分量Ｗ及び第２赤外線水分計による試料の吸光度ｋを評価し、前記演算装置は、該評価結果から定数ａを定め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装置。
【請求項４】
前記λSとして１．６〜１．８μｍから選択する波長を用いることを特徴とする請求項３に記載の焼結原料の含有水分量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉鉄鋼業において焼結鉱を製造する際には、原料として通常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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
正確で信頼性の高い水分測定方法としては絶乾式水分計がある。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、絶乾式水分計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。
【０００７】
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。
【０００８】
赤外線水分計において、水による吸収波長λw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（λL、λS）を定める。参照波長は、吸収波長λw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。
【０００９】
λw、λL、λSの３波長で分光反射率を測定してそれぞれｒw、ｒL、ｒSとする。ｒLとｒSから波長λwにおける基準分光反射率ｒw0eを算出する。ここで基準分光反射率とは、波長λwにおける乾燥状態での分光反射率を仮定した計算値であり、通常は、2次元平面に２点（λS、ｒS）と（λL、ｒL）を配置して、２点の間を直線で結び、波長λwにおけるその直線上の値をｒw0eとする。すなわち（２）式で表現される。ｒwとｒw0e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。
ｒw0e＝ｒS＋（λw−λS）×（ｒL−ｒS）／（λL−λS）    （２）
ｋ＝−ｌｎ（ｒw／ｒw0e）        （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；別途求めておく定数
【００１０】
含有水分による赤外線吸光度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、含有水分による赤外線吸光度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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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、その直後に絶乾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。
【００１５】
特許文献４、５には、焼結原料のベルトコンベア上に赤外線水分計と絶乾式水分計を併置した焼結原料の水分制御方法が開示されている。
【００１６】
【特許文献１】特開昭５９−７２０４７号公報
【特許文献２】特開昭６２−８３９号公報
【特許文献３】特開平６−３４５３２号公報
【特許文献４】特開平８−１２０３５１号公報
【特許文献５】特開平１０−１７９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
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。
【００１８】
しかし、赤外線水分計測定と絶乾式水分計測定とを併用し、特許文献２、３に記載の方法で赤外線水分計の検量線を補正する方法を用いたとき、赤外線水分計で測定した吸光度ｋと焼結原料の含有水分量ｗとの関係について、常に精度の良い検量線を作成することができず、検量線の精度が不良となる場合があった。
【００１９】
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、常に高精度に含有水分量の測定をオンラインで行うことのできる焼結原料の含有水分量測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前述のとおり、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、従来、含有水分による赤外線吸光度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（検量線）を定めていた。この際、吸光度ｋについては、赤外線水分計を用い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測定し、含有水分量ｗについては同時期にベルトコンベア上の焼結原料から採取した試料について絶乾式水分計によって評価した結果を用いていた。赤外線吸光度ｋと含有水分量ｗの評価を同時期に同一の焼結原料ロットを用いて行うといっても、ベルトコンベア上の焼結原料には含有水分量の分布バラツキが存在し、そのために赤外線吸光度ｋと乾燥質量法による評価結果の関係が不正確となる場合が発生することが判明した。これに対し、ベルトコンベア上の焼結原料から採取した同一の試料について、赤外線吸光度ｋと乾燥質量法による含有水分量の評価を行うこととすれば、焼結原料内の含有水分量バラツキの影響を排除することができ、赤外線吸光度ｋと含有水分量ｗとの関係を常に正確に評価できることが明らかとなった。
【００２１】
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とおりである。
（１）赤外線水分計を用いた焼結原料の含有水分量測定装置１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反射光を観測する第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２６の水分を乾燥質量法で評価する絶乾式水分計１４と、乾燥質量法で評価する前に試料２６の吸光度を測定する第２赤外線水分計１２と、演算装置１５を有し、
試料採取装置１３は、ベルトコンベア６上を輸送される焼結原料７から試料皿２２の中に試料を採取し、試料２６を載置した試料皿２２を第２赤外線水分計１２の分析位置に移動し、さらに試料皿２２を絶乾式水分計１４に移動することができ、
第２赤外線水分計１２は乾燥質量法評価前の試料２６について吸光度ｋを測定し、
絶乾式水分計１４は、試料２６を載置した試料皿２２を秤量装置２４の上に載置し、加熱装置２５で試料２６を加熱し、加熱前後の試料２６の質量差に基づいて試料の含有水分量Ｗを評価し、
演算装置１５は、絶乾式水分計１４による試料の含有水分量Ｗ及び第２赤外線水分計１２による試料の吸光度ｋ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７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、
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、第１赤外線水分計１１によって測定した吸光度ｋに基づいて焼結原料７の水分含有量ｗを演算装置１５によって算出することを特徴とする焼結原料の含有水分量測定装置。
（２）２以上の試料について絶乾式水分計１４による試料の含有水分量Ｗ及び第２赤外線水分計１２による試料の吸光度ｋを評価し、演算装置１５は、該２以上の評価結果から回帰式に基づいて、赤外線水分計で測定した吸光度ｋと焼結原料７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装置。
（３）第１赤外線水分計１１及び第２赤外線水分計１２は、水により吸収される波長λwと、λwより長波長側の参照波長λL、短波長側の参照波長λSの３波長で分光反射率を測定してそれぞれｒw、ｒL、ｒSとし、ｒLとｒSから波長λwにおける乾燥状態での分光反射率を仮定した基準分光反射率ｒw0eを算出し、ｒwとｒw0eから吸光度ｋを求め、前記λwとして波長１．９〜２．０μｍに属する吸収波長を用い、前記λLとして２．２〜２．４μｍから選択する波長を用い、
赤外線水分計で測定した吸光度ｋと含有水分量ｗについての一次式の関係を
ｋ＝ａ×ｗ    （ａは定数）        （５）
で表し、絶乾式水分計１４による試料の含有水分量Ｗ及び第２赤外線水分計による試料の吸光度ｋを評価し、演算装置１５は、該評価結果から定数ａを定め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装置。
（４）前記λSとして１．６〜１．８μｍから選択する波長を用いることを特徴とする請求項３に記載の焼結原料の含有水分量測定装置。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、赤外線吸光度ｋと含有水分量ｗとの関係（検量線）を定めるに際し、焼結原料から採取した同一試料について、赤外線水分計による赤外線吸光度ｋの測定と絶乾式水分計による含有水分量ｗの測定とを行い、当該測定結果に基づいて検量線を定めているので、赤外線吸光度ｋと含有水分量ｗとの関係を常に正確に定めることができ、赤外線水分計による焼結原料の含有水分量測定を高い精度で行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
焼結原料の配合工程については、図３に示すように、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。
【００２４】
赤外線水分計による焼結原料の含有水分量測定は、ミキサー４を経由した後の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われる。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で添加する水の量を減少する制御を行う。
【００２５】
絶乾式水分計による焼結原料の水分評価は、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して行う。
【００２６】
以下、図１、図２に基づいて説明を行う。図１、図２は本発明の含有水分量測定装置を説明する概念図であり、図１（ａ）は待機状態、（ｂ）はサンプラー２１で試料を採取する状況、（ｃ）は採取した試料２６を試料皿２２に載置する状況を示す。図２（ａ）は第２赤外線水分計１２で試料の吸光度ｋを測定する状況、（ｂ）は絶乾式水分計で試料の含有水分量Ｗを測定する状況、（ｃ）は第１赤外線水分計１１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。
【００２７】
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その反射光を観測して、オンラインで水分測定を行う赤外線水分計を、第１赤外線水分計１１と呼ぶ。さらに、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絶乾式水分計１４と、乾燥質量法で評価する前に当該試料の水分を測定する第２赤外線水分計１２と、演算装置１５を有する。なお、第１赤外線水分計１１と第２赤外線水分計１２の測定感度は所望の精度で一致するように、予め調整しておくか、又はそれぞれの測定結果を補正するようにする。
【００２８】
さらに、演算装置１５により導出された焼結原料の含有水分量の測定結果を操業作業者に提示する表示装置１６を具備するようにしても良い。又、演算装置１５は、所定の設定入力するためのＩ／Ｏ部を有し、さらに、上記測定結果を焼結工程を統括管理する上位コンピュータ等へネットワーク経由で送信したり、ベルトコンベア上を輸送される焼結原料の製造計画等の操業情報を受信したりするためのＬＡＮボードを具備するようにしても良い。
【００２９】
試料採取装置１３は、例えばベルトコンベア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、さらに試料皿を絶乾式水分計に移動することができる。好ましくは、図１に示すように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。試料皿自身をサンプラー先端に取り付け、ベルトコンベアの末端から落下する焼結原料を直接試料皿に採取することとしても良い。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ｋを測定する。その後、図２（ｂ）に示すように、試料皿２２を絶乾式水分計１４に移動する。
【００３０】
絶乾式水分計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、カーボンヒータなどを用いることができる。試料２６を載置した試料皿２２を秤量装置２４（電子天秤）の上に載置し、加熱装置２５で試料を加熱し、加熱前後の試料の質量差に基づいて試料の含有水分量Ｗを評価する。加熱前の試料の質量をＭ1、加熱後の試料の質量をＭ2とすると、
Ｗ＝（Ｍ1−Ｍ2）／Ｍ1×１００（％）        （６）
として含有水分量Ｗ（％）を算出することができる。
【００３１】
試料２６の含有水分量Ｗの評価に際しては、絶乾式水分計１４で試料を完全に乾燥した後に試料の秤量を行う上記方法を採用することが可能である。一方、乾燥を行っている途中の試料２６の質量減少速度を観測し、質量減少速度の変化に基づいて、完全に乾燥が完了する前においても、乾燥後における質量を精度良く予測することができるので、試料を完全に乾燥する前に乾燥作業を終了し、水分含有量Ｗを予測によって求めることとしても良い。これにより、乾燥時間を短縮することが可能となる。
【００３２】
演算装置１５は、絶乾式水分計１４による試料の含有水分量Ｗ及び第２赤外線水分計１２による試料の吸光度ｋ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７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る。一次式の定め方としては、公知の方法を適用することができる。この点については後述する。
【００３３】
以上のようにして、赤外線水分計で測定した吸光度ｋと焼結原料７の水分含有量評価値ｗとの関係を一次式の関係として定めた後、図２（ｃ）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。
【００３４】
従来、吸光度ｋについては、ベルトコンベア上を輸送される焼結原料について赤外線水分計を用いて測定し、含有水分量Ｗについては同時期にベルトコンベア上の焼結原料から採取した試料について絶乾式水分計によって評価した結果を用いていた。これに対し、本発明においては上述のとおり、ベルトコンベア上の焼結原料から採取した同一の試料２６について、赤外線吸光度ｋと絶乾式水分計による含有水分量Ｗの評価を行うことにより、焼結原料内の含有水分量バラツキの影響を排除することができるので、赤外線吸光度ｋと含有水分量ｗとの関係を規定する一次式を常に正確に算出することが可能となった。
【００３５】
第２赤外線水分計１１と絶乾式水分計１４を用いて行う検量線の見直しは、焼結原料の配合が変更になる毎に行うと好ましい。この場合、操業作業者は、例えば上位コンピュータから受信した製造計画に基づいて、新たな配合の焼結原料がベルトコンベア上を輸送されていくべきタイミングで、第２赤外線水分計１１と絶乾式水分計１４を用いて新たな赤外線吸光度ｋと絶乾式水分計による含有水分量Ｗとから、赤外線吸光度ｋと含有水分量ｗとの関係を規定する一連の処理を開始する指示入力をする。又、上記一連の処理を設定された製造計画に基づいて起動するようにしても良い。
【００３６】
さらに、焼結原料の配合が変わらなくても、あらかじめ定めた所定値以上検量線がずれた場合には検量線の見直しを行うとすると良い。この場合、例えば、第１赤外線水分計１１によってオンラインでベルトコンベア上の焼結原料の吸光度ｋを測定し、予め設定された赤外線吸光度ｋと含有水分量ｗとの関係を規定する一次式に基づいて、測定した吸光度ｋに基づいて含有水分量ｗ（仮にｗ１とする）を算出しつつ、一方で、第２赤外線水分計１２と絶乾式水分計１４を用いて新たな赤外線吸光度ｋと絶乾式水分計による含有水分量Ｗとを評価し、赤外線吸光度ｋと含有水分量ｗとの関係式を導出する一連の処理を断続的実行する。そして、新たに導出した関係式から第１赤外線水分計による赤外線吸光度ｋに該当する焼結原料の含有水分量ｗ（仮にｗ２とする）を求める。ｗ１とｗ２の値が予め設定した誤差値Δｗよりも大きくなったら、第１赤外線水分計１１での測定において新たな赤外線吸光度ｋと含有水分量ｗとの関係式を用いるように設定すると良い。上記の２つ態様のうちいずれ一方又は両方の、赤外線吸光度ｋと含有水分量ｗとの関係式を更新する処理は、演算装置１５内に一次式更新部（図示せず）を設けて実装しても良い。
【００３７】
なお、本発明において、演算装置１５は、上記の各赤外線水分計や絶乾式水分計による測定、測定結果のデータ処理、並びに、新たな配合の焼結原料に対する上記の処理を実行、及び上記表示装置１６や上位コンピュータ等との測定結果や製造計画等の情報送受信を管理・制御するための制御部（図示せず）を有している。
【００３８】
又、演算装置１５及び表示装置１６は、例えば、キーボード、マウス、ＬＡＮボード、コンピュータディスプレーを具備したコンピュータ、又はＰＬＣで構成することができる。又、ＣＰＵを備えた専用機としても構成することが可能である。そして、当該コンピュータ等に上記した所定の測定処理、データ処理、及び制御を実行させるコンピュータプログラムを作成して、コンピュータ等に実装・ロードする。
【００３９】
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、基準分光反射率ｒw0eを前記（２）式で計算し、分光反射率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４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、原料銘柄毎に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。
【００４０】
第１赤外線水分計１１で測定した吸光度ｋと焼結原料７の水分含有量評価値ｗとの関係を表す一次式は、前記（４）式のように、定数ａとｂを定めることによって確定する。定数ａとｂを定めるためには、第２赤外線水分計１２による吸光度ｋと絶乾式水分計１４による含有水分量Ｗの組が１組存在したのみでは足りず、２組以上の測定値が必要である。本発明においては、２組以上の測定を行い、回帰式に基づいて定数ａとｂを定めることができる。このとき、２組以上の測定値については、含有水分量Ｗの分布範囲が広いほど、回帰精度を向上させることができる。また、測定値の組の数が多いほど、回帰精度を向上させることができる。本発明では、サンプリング誤差が発生しないことから２組のｋとＷの組を用いて回帰を行っても十分な測定精度が得られる。
【００４１】
同一の配合における焼結原料について、含有水分を種々変化させ、第２赤外線水分計１２による吸光度ｋと絶乾式水分計１４による含有水分量Ｗの関係を示したのが図５（ａ）である。これに対し、従来の状況を示すために、第１赤外線水分計１１によってベルトコンベア上の焼結原料について測定した吸光度ｋと、同時期にベルトコンベアから採取した試料について絶乾式水分計１４で評価した含有水分量Ｗの関係を示したのが図５（ｂ）である。本発明の図５（ａ）については、ｋとＷとの相関が極めて良好であるのに対し、従来の図５（ｂ）についてはｋとＷとの相関がさほど良好ではないことがわかる。これはベルトコンベア上の焼結原料の含有水分が不均一であることに起因する。本発明については、このように第２赤外線水分計１２による吸光度ｋと絶乾式水分計１４による含有水分量Ｗの相関が良好であるために、一次式を定めるための回帰式において２組以上のｋとＷの組があれば足りることとなった。これに対し、従来のように赤外線水分計の測定をベルトコンベア上の焼結原料について行う場合には、吸光度と乾燥質量法の評価結果の相関が良くないので、５〜６組の測定値を採取して一次式を定めることが必要であった。
【００４２】
上記の方法では、一次式の定数ａとｂをともに定める必要があるため、最低でも２以上のｋとＷの組を用意する必要があり、さらに当該２組の測定値はＷの値が相違している必要がある。
【００４３】
次に、赤外線分光計を用いて、焼結原料として用いる原料銘柄について、完全に乾燥した状態で、連続する赤外線領域の波長（１．６〜２．４μｍ）で分光反射率を測定した。具体的には、ＦＴ−ＩＲ赤外線分光計を用いた。結果を図６に示す。
【００４４】
吸収波長λwを１．９６μｍとし、測定した分光反射率から乾燥状態での真の分光反射率ｒw0aを定めることができる。また、市販の赤外線水分計が採用しているように、短波長側参照波長λSを１．８μｍ、長波長側参照波長λLを２．１μｍとし、各参照波長における分光反射率ｒS、ｒLを直線で結んで求めた基準分光反射率ｒw0eを記入している。これはすなわち（２）式で計算するｒw0eである。
【００４５】
図６から明らかなように、原料には地合スペクトル（例えば鉄鉱石であれば固有の色）があるため、乾燥状態における真の分光反射率ｒw0aと基準分光反射率ｒw0eとが乖離していることがわかる。特に銘柄Ｂで乖離の度合いが大きい。このため水分がゼロであっても吸光度がゼロにならないことがわかった。
【００４６】
そこで、参照波長を短波長側１．８μｍ、長波長側２．１μｍと固定するのではなく、乾燥状態における真の分光反射率ｒw0aと基準分光反射率ｒw0eとができるだけ一致するように参照波長を選定することができるか、検討を行った。このような参照波長を選定することができれば、吸光度ｋと含有水分量ｗとの関係が原点から伸びる直線となるので、ｗとｋとの関係式（検量線）がｋ＝ａ×ｗと表現され、未知の係数はａのみとなる。そうすると、間欠的に得られる、乾燥質量法での水分測定値Ｗを真として、検量線の傾きａを変更（再設定）することで、広い水分領域で赤外線水分計の精度を高めることができる。
【００４７】
ただし、焼結原料は複数の原料銘柄（鉄鉱石や副原料）が配合されるので、分光反射率ｒw0aと基準分光反射率ｒw0eとが極力一致する参照波長は、特定の銘柄についてではなく、ほぼ全銘柄に対して成立しなければならない。そこで次に述べる手法で参照波長を探索した。焼結原料として用いられる主な原料銘柄７種類（Ａ〜Ｇ）を試料として選択した。これら試料を乾燥して含有水分量をゼロとした。水により吸収される波長λwを１．９６μｍとし、短波長側の参照波長λSとして１．６μｍと１．７μｍ、１．８μｍを候補とし、長波長側の参照波長λLとして２．１μｍ、２．２μｍ、２．３μｍ、２．４μｍを候補とした。そして、λSおよびλLの各候補波長における分光反射率（それぞれｒS、ｒL）を測定した。波長λwでの乾燥状態における真の分光反射率測定値ｒw0aと、（２）式で計算する基準分光反射率ｒw0eに基づき、下記（３）’式によって吸光度ｋ0を算出した。
ｋ0＝−ｌｎ（ｒw0a／ｒw0e）        （３）’
乾燥状態とは（４）式のｗにゼロを代入することであるから、ｋ0はｂに等しい。
【００４８】
こうして算出したｋ0の二乗を計算し、７種類の試料について吸光度ｋ0の二乗和平均（二乗和を試料の数で割った値）を算出した。λSとλLの組み合わせ毎に、計算した二乗和平均を図７に示す。図７は、二乗和平均が右に向かって値が小さくなるように並べてある。図７から明らかなように、長波長側の参照波長λLを２．１μｍ（現在の通常の赤外線水分計が使用している値）とした場合は吸光度ｋ0の二乗和平均が最も大きくなることがわかる。これは、図６から見て取れるように、原料の反射スペクトルの２．１μｍ付近に小さなピーク（形状は原料銘柄により異なる）が存在するからである。
【００４９】
長波長側の参照波長λLが２．２〜２．４μｍの範囲内にあれば、ｋ0の二乗和平均を０．００１以下と非常に少ないレベルに保持することができる。このとき、短波長側の参照波長λSは１．６〜１．８μｍの範囲内のいずれでも、二乗和平均が少ない良好レベルを維持できている。
【００５０】
次に、配合前の原料の個別銘柄ではなく、複数銘柄原料を配合後の焼結原料について、λSとλLを変更したときの吸光度ｋと含有水分量ｗ（乾燥質量法で測定）との対比を行った。
【００５１】
配合する原料銘柄と配合量を変化させ、３種類の焼結原料（配合後）（サンプル名：α、β、γ）を用意した。これら３種類の焼結原料について、含有水分量を０〜７％で変化させた試料を準備した。各試料について、乾燥質量法による含有水分量ｗの評価を行った。
【００５２】
赤外線水分測定において、λwを１．９６μｍとし、λS＝１．８μｍ、λL＝２．１μｍと従来の波長を用いた場合と、λS＝１．７μｍ、λL＝２．３μｍの波長を用いた場合について、吸光度ｋを評価した。吸光度ｋの評価に際しては、（２）式（３）式を用いた。
【００５３】
横軸を乾燥質量法で評価した含有水分量ｗ、縦軸を赤外線水分測定で得られた吸光度ｋとし、配合後の焼結原料α、β、γについて比較を行った。図８に従来から汎用的に使われている波長セットλS＝１．８μｍ、λL＝２．１μｍの波長を用いた場合、図９に原料銘柄ごとの評価で乾燥状態での吸光度ｋの二乗和平均が最も低い値を示した波長セットλS＝１．７μｍ、λL＝２．３μｍの波長を用いた場合を示す。図８によると、焼結原料（配合後）の含有水分量ｗと吸光度ｋとの関係は、焼結原料の種類によって、傾きと切片の両方が変動していることがわかる。それに対し図９によると、焼結原料（配合後）の種類が変わると、傾きは変動するものの、いずれの焼結原料でも含有水分量と吸光度との関係は原点を通過していることがわかる。
【００５４】
以上詳述してきたことから明らかなように、焼結原料の含有水分を赤外線水分計によって測定するに際し、第１赤外線水分計及び第２赤外線水分計は、水により吸収される波長λwと、λwより長波長側の参照波長λL、短波長側の参照波長λSの３波長で分光反射率を測定してそれぞれｒw、ｒL、ｒSとし、ｒLとｒSから波長λwにおける乾燥状態での分光反射率を仮定した基準分光反射率ｒw0eを算出し、ｒwとｒw0eから吸光度ｋを求め、前記λwとして波長１．９〜２．０μｍに属する吸収波長を用いるに際し、前記λLとして２．２〜２．４μｍから選択する波長を用いることとすると良い。これにより、赤外線水分計で測定した吸光度ｋと含有水分量ｗについての一次式の関係を
ｋ＝ａ×ｗ    （ａは定数）        （５）
で表すことが可能となる。その結果、最低１組の試料について絶乾式水分計による試料の含有水分量Ｗ及び第２赤外線水分計による試料の吸光度ｋを評価し、演算装置は、１組の評価結果からａ＝ｋ／Ｗとして定数ａを定め、即ち一次式の関係を定めることができる。より高い精度を得るために、２組以上の試料による評価結果を用いて一次式を定めても良い。
【００５５】
上記本発明方法において、予め測定した含有水分と吸光度との関係から含有水分を算出するに際し、含有水分量と吸光度との関係は原点近傍を通過するので、吸光度ｋを比例係数ａで除算して試料の含有水分を算出することが可能である。
【００５６】
上記実施の形態において、短波長側の参照波長λSとしては、従来から用いられているλSをそのまま用いることとしてもよいが、λSとして１．６〜１．８μｍから選択する波長を用いることとしてもよい。
【００５７】
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、乾燥前に第２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第２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。従って、市販の赤外線水分計が採用しているように、短波長側参照波長λSを１．８μｍ、長波長側参照波長λLを２．１μｍの波長を用いた場合であっても、（４）式の測定水分量ｗを絶乾式水分計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
ｋ2＝ｂ
の連立方程式を解くことによってａ、ｂの値を較正することができる。較正されたａ、ｂを用い、焼結原料について第１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。なお、本方法では、乾燥質量法による乾燥の後に、含有水分量がゼロにおける状態で第２赤外線水分計での測定を行うので、乾燥質量法による乾燥を途中までとして含有水分量Ｗを予測によって求める方法を用いることはできない。
【００５８】
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に基づいて検量線を作成した。図１０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点を結んだ直線である。さらに、図１０に示す●と▲は、種々の含有水分量を有する試料について、第２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。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】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２】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吸光度ｋを測定する状況、（ｂ）は絶乾式水分計で試料の含有水分量Ｗを測定する状況、（ｃ）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。
【図３】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。
【図４】原料銘柄別に絶乾式水分計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。
【図５】絶乾式水分計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。
【図６】原料銘柄別に乾燥した状態で連続する赤外線領域の波長で測定した分光反射率を示す図である。
【図７】参照波長（λS−λL）の組み合わせ別に、原料７銘柄の乾燥状態吸光度の二乗和平均を比較する図である。
【図８】配合後の焼結原料α、β、γについて、λS＝１．８μｍ、λL＝２．１μｍの波長を用いた場合の、乾燥質量法で評価した含有水分量ｗと赤外線水分測定で得られた吸光度ｋの関係を示す図である。
【図９】配合後の焼結原料α、β、γについて、λS＝１．７μｍ、λL＝２．３μｍの波長を用いた場合の、乾燥質量法で評価した含有水分量ｗと赤外線水分測定で得られた吸光度ｋの関係を示す図である。
【図１０】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】
【００６０】
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  絶乾式水分計
１５  演算装置
１６  表示装置
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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