(57)【要約】【課題】粉塵中の石炭とコークスを高精度かつ容易に判別することができる石炭とコークスの判別方法を提供する。【解決手段】粉塵中の石炭とコークスを判別する方法であって、粉塵サンプルを樹脂に混ぜて固めて表面を研磨した試験片を、偏光顕微鏡を用いて観察し、反射率の高い色の粒子をコークスと判定し、反射率の低い色の粒子を石炭と判定することを特徴とする石炭とコークスの判別方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉塵中の石炭とコークスを判別する方法であって、粉塵サンプルを樹脂に混ぜて固めて表面を研磨した試験片を、偏光顕微鏡を用いて観察し、反射率の高い色の粒子をコークスと判定し、反射率の低い色の粒子を石炭と判定することを特徴とする石炭とコークスの判別方法。
【請求項２】
事前に固めた樹脂にドリルで貫通させずにドリル穴をあけ、粉塵サンプルを混ぜた樹脂を前記ドリル穴に注入し、固化させたものを試験片とすることを特徴とする請求項１に記載の石炭とコークスの判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光顕微鏡を用いた石炭とコークスの判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所では、石炭、コークス、鉄鉱石、スラグ、石灰などを扱っており、強風の際には製鉄所の敷地の外へ粉塵が飛散する可能性がある。その際には、これらの粉塵の種類や性状を評価し、粉塵の発生源を特定すれば、効率的に粉塵への対応を実施することが可能となる。
【０００３】
従来、煤塵中の石炭とコークスを判別する方法としては、比重の違いを利用した重液分離が行われている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、粉塵中の石炭粒子とコークス粒子を判別する方法として、ヨウ素をドーピングしてから、洗浄を行い付着力の弱いヨウ素を洗い流してから、ヨウ素の濃度分布のマッピングを行い、ヨウ素付着粒子である石炭粒子の有無や量に関する情報を得る方法もある（例えば、特許文献２）。
【０００５】
また、粉塵の種類を判別する方法としては、顕微鏡を通して撮像したカラー画像を画像処理して、粉塵の種類を判別する方法がある（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０２−１７１６３６号公報
【特許文献２】特開平１１−２４８６５５号公報
【特許文献３】特開２０１０−２１０３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のような、重液分離にて石炭とコークスを判別する方法は、気泡等の影響で見掛け比重が変化すると誤差が大きいという問題があった。特に、石炭とコークスは、それぞれ比重が１．２〜１．５と１．７〜２．０であり、鉱石の比重５．０〜５．４に比べて近く、誤差の影響が大きいという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載のような、ヨウ素をドーピングする方法は、ヨウ素が石炭だけでなく、粉塵に混入した植物にも付着するため、その判定が困難という問題があった。
【０００９】
また、特許文献３に記載のような、画像処理をする方法は、石炭・コークス、鉄鉱石、スラグ・砂の３つのグループに分けることはできるが、石炭とコークスを同一判定してしまい、石炭とコークスを区分できないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、粉塵中の石炭とコークスを高精度かつ容易に判別することができる石炭とコークスの判別方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。
【００１２】
［１］粉塵中の石炭とコークスを判別する方法であって、粉塵サンプルを樹脂に混ぜて固めて表面を研磨した試験片を、偏光顕微鏡を用いて観察し、反射率の高い色の粒子をコークスと判定し、反射率の低い色の粒子を石炭と判定することを特徴とする石炭とコークスの判別方法。
【００１３】
［２］事前に固めた樹脂にドリルで貫通させずにドリル穴をあけ、粉塵サンプルを混ぜた樹脂を前記ドリル穴に注入し、固化させたものを試験片とすることを特徴とする前記［１］に記載の石炭とコークスの判別方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、コークスの反射率が石炭の反射率に比べて高いことを利用して、偏光顕微鏡を用いた観察で、反射率の高い色の粒子をコークスと判定し、反射率の低い色の粒子を石炭と判定するようにしているので、粉塵中の石炭とコークスを高精度かつ容易に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１における処理手順を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１における試験片を示す図である。
【図３】本発明の実施形態２における処理手順を示す図である。
【図４】本発明の実施形態２における試験片を示す図である。
【図５】偏光顕微鏡で観察した試験片表面の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上述したように、本発明では、コークスの反射率が石炭の反射率に比べて高いことを利用して、偏光顕微鏡を用いた観察で、反射率の高い色の粒子をコークスと判定し、反射率の低い色の粒子を石炭と判定するようにしている。
【００１７】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１における処理手順を示す図であり、図２は、本発明の実施形態１における試験片を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、この実施形態１においては、以下の処理手順によって、粉塵中の石炭とコークスを判別するようにしている。
（Ｓ１）粉塵を捕集する。
（Ｓ２）捕集した粉塵を重液分離して、比重２．０以下の粉塵を抽出する。
（Ｓ３）重液分離で抽出した粉塵を洗浄・乾燥して、粉塵サンプルとする。
（Ｓ４）粉塵サンプルをエポキシ樹脂と混合する。
（Ｓ５）粉塵サンプルを混合したエポキシ樹脂を固化させる。
（Ｓ６）粉塵サンプルを混合して固化したエポキシ樹脂を所定の形状に切断し、その切断した表面（観察面）を研磨する。これを試験片とする。試験片はφ３０ｍｍの円柱形状が好ましい。その試験片１０（切断前の状態）を図２に示す。試験片１０は、粉塵サンプルとエポキシ樹脂との混合物１１からなっており、図２中の１３が切断面（観察面）である。
（Ｓ７）偏光顕微鏡で試験片１０の表面（観察面）を観察する。倍率は、１００倍〜３００倍が好ましい。偏光モードにおいて反射率の高い色の粒子（実際には、白色に見える粒子）をコークスと判定し、偏光モードにおいて反射率の低い色の粒子（実際には、褐色に見える粒子）を石炭と判定する。なお、偏光モードにおいて反射率の非常に低い色の箇所（実際には、ほぼ黒色に見える箇所）はエポキシ樹脂と判定する。
【００２０】
１サンプルについて、３視野測定し、１視野を１００分割する（分割視野の総数：１００×３＝３００）。それぞれの分割視野について、当該分割視野中で最も面積が広い粒子を決定し、当該分割視野はその粒子の分割視野であるとしてカウントしていく。すなわち、石炭の面積が最も広い分割視野は石炭の分割視野としてカウントし、コークスの面積が最も広い分割視野はコークスの分割視野としてカウントする。なお、エポキシ樹脂の面積が最も広い分割視野は樹脂の分割視野としてカウントする。このようにして、それぞれの分割視野数（石炭の分割視野数、コークスの分割視野数、樹脂の分割視野数）を得る。これによって、石炭の分割視野数とコークスの分割視野数とから（樹脂の分割視野数は除外）、粉塵中の石炭とコークスの比率を求めることができる。
【００２１】
このようにして、この実施形態１においては、粉塵中の石炭とコークスを高精度かつ容易に判別することができる。
【００２２】
［実施形態２］
上記の実施形態１で述べたような、エポキシ樹脂に粉塵サンプルを十分な濃度で混合させたφ３０ｍｍの円柱形状の試験片１０を作製するには、１ｇ以上の粉塵が必要である。これに対して、飛散粉塵の１日の捕集量は０．１ｇを下回る場合がある。
【００２３】
本発明の実施形態２は、粉塵の捕集量が少量の場合でも、粉塵中の石炭とコークスを判別することができるようにしたものである。
【００２４】
図３は、本発明の実施形態２における処理手順を示す図であり、図４は、本発明の実施形態２における試験片を示す図である。
【００２５】
図３に示すように、この実施形態２においては、以下の処理手順によって、粉塵中の石炭とコークスを判別するようにしている。
（Ｐ１）粉塵を捕集する。
（Ｐ２）捕集した粉塵を重液分離して、比重２．０以下の粉塵を抽出する。
（Ｐ３）重液分離で抽出した粉塵を洗浄・乾燥して、粉塵サンプルとする。
（Ｐ４）粉塵サンプルをその量に見合った量のエポキシ樹脂と十分な濃度で混合する。
（Ｐ５）別途、事前にエポキシ樹脂のみで試験片寸法（例えば、φ３０ｍｍの略円柱形状）の仮試験片を固化・作製しておく。
（Ｐ６）作製した仮試験片にドリルで穴（例えば、φ１０ｍの穴）を貫通しないようにあける。
（Ｐ７）上記の（Ｐ４）で作製した粉塵サンプルとエポキシ樹脂（未固化）との混合物を仮試験片のドリル穴に注入する。
（Ｐ８）粉塵サンプルを混合したエポキシ樹脂を固化させる。
（Ｐ９）粉塵サンプルを混合して固化したエポキシ樹脂が表面に出るように切断して、その表面（観察面）を研磨する。これを試験片とする。その試験片２０（切断前の状態）を図４に示す。試験片２０は、エポキシ樹脂のみの部分（仮試験片の部分）２１と、粉塵サンプルとエポキシ樹脂との混合物２２からなっており、図４中の２３が切断面（観察面）である。
（Ｐ１０）偏光顕微鏡で試験片２０の表面（観察面）を観察する。倍率は、１００倍〜３００倍が好ましい。偏光モードにおいて反射率の高い色の粒子（実際には、白色に見える粒子）をコークスと判定し、偏光モードにおいて反射率の低い色の粒子（実際には、褐色に見える粒子）を石炭と判定する。なお、偏光モードにおいて反射率の非常に低い色の箇所（実際には、ほぼ黒色に見える箇所）はエポキシ樹脂と判定する。
【００２６】
１サンプルについて、３視野を測定し、１視野を１００分割する（分割視野の総数：１００×３＝３００）。それぞれの分割視野について、当該分割視野中で最も面積が広い粒子を決定し、当該分割視野はその粒子の分割視野であるとしてカウントしていく。すなわち、石炭の面積が最も広い分割視野は石炭の分割視野としてカウントし、コークスの面積が最も広い分割視野はコークスの分割視野としてカウントする。なお、エポキシ樹脂の面積が最も広い分割視野は樹脂の分割視野としてカウントする。このようにして、それぞれの分割視野数（石炭の分割視野数、コークスの分割視野数、樹脂の分割視野数）を得る。これによって、石炭の分割視野数とコークスの分割視野数とから（樹脂の分割視野数は除外）、粉塵中の石炭とコークスの比率を求めることができる。
【００２７】
このようにして、この実施形態２においては、０．１ｇ未満の少量の粉塵に対しても、粉塵中の石炭とコークスを高精度かつ容易に判別することができる。
【実施例１】
【００２８】
本発明の実施例として、上記の本発明の実施形態２に基づいて、粉塵中の石炭とコークスを判別した。なお、重液分離の重液には、四塩化炭素とヨウ化メチレンの混合液を用いた。
【００２９】
得られた偏光顕微鏡視野の例を図５に示す。図５中、３１は石炭（実際には、褐色に見える）、３２はコークス（実際にも、白色に見える）、３３はエポキシ樹脂（実際にも、ほぼ黒色に見える）である。
【００３０】
そして、判別を行った粉塵サンプルの例（サンプルＡ、サンプルＢ、サンプルＣの３例）の判別結果を表１に示す。
【００３１】
前述したように、１サンプルについて、３視野を測定し、１視野を１００分割して、それぞれの分割視野中で最も面積の広い粒子を決定し、当該分割視野はその粒子の分割視野であるとしてカウントした結果である。
【００３２】
なお、表１中の「不明」は、石炭、コークス、エポキシ樹脂のいずれにも判別できなかったものを示す。土砂と思われる。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
このようにして、本発明によれば、粉塵中の石炭とコークスを高精度かつ容易に判別することができ、本発明の有効性を確認することができた。
【符号の説明】
【００３５】
１０  試験片
１１  粉塵サンプルとエポキシ樹脂との混合物
１３  切断面（観察面）
２０  試験片
２１  エポキシ樹脂のみの部分
２２  粉塵サンプルとエポキシ樹脂との混合物
２３  切断面（観察面）
３１  石炭
３２  コークス
３３  エポキシ樹脂
【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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