(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロフォーカスＸ線ＣＴを用いて焼結用鉄鉱石の断面画像を撮像し、該断面画像から前記鉄鉱石の鉱物組織を評価する方法であって、
（ｉ）管電圧が１５０ｋＶ以上の条件で、Ｘ線源から発生したＸ線を、下記（１）式で定義するフィルター指数Ｆを０．８９以上とする密度ρと厚みＬを有するフィルターを介して、複数の方向から、前記鉄鉱石に照射し、
（ii）該鉄鉱石の照射Ｘ線の強度と透過Ｘ線の強度から、鉄鉱石内部のＸ線吸収係数に対応するＣＴ値の空間分布を求め、さらに、該Ｘ線吸収係数ＣＴ値の空間分布から、鉄鉱石断面における見掛密度を求め、
（iii）該見掛密度を基に、前記鉄鉱石の鉱物組織を特定するとともに、特定した鉱物組織の全鉄鉱石断面に対する面積率から、該鉱物組織の含有量を求める
ことを特徴とするＸ線ＣＴによる焼結用鉄鉱石の鉱物組織評価方法。
Ｆ＝ρ×Ｌ                                                        ・・・（１）
ただし、ρ：フィルターの密度（ｇ／ｃｍ3）
Ｌ：フィルターの厚み（ｃｍ）
【請求項２】
前記見掛密度ρzを、前記Ｘ線吸収係数ＣＴの測定値から、下記（２）式を用いて求めることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴによる焼結用鉄鉱石の鉱物組織評価方法。
ρz＝ ρair ＋（ρc − ρair）／（ＣＴc −ＣＴair）×（ＣＴ − ＣＴair）
・・・（２）
ただし、ρz：鉱物組織の見掛密度（ｇ／ｃｍ3）
ρair：空気の密度（＝１．３×１０-3）（ｇ／ｃｍ3）
ρc：校正用試料の密度（ｇ／ｃｍ3）
ＣＴ：鉱物組織のＣＴ値
ＣＴair：空気のＣＴ値
ＣＴc：校正用試料のＣＴ値
【請求項３】
前記見掛密度が４．４ｇ／ｃｍ3以上の鉱物組織をヘマタイトとし、前記見掛密度が３．５ｇ／ｃｍ3以上、４．４ｇ／ｃｍ3未満の鉱物組織をゲーサイトとヘマタイトの混合組織とし、前記見掛密度が２．８ｇ／ｃｍ3以上、３．５ｇ／ｃｍ3未満の鉱物組織をゲーサイトとし、前記見掛密度が１．５ｇ／ｃｍ3以上、２．８ｇ／ｃｍ3未満の鉱物組織を脈石鉱物とし、前記見掛密度が１．５ｇ／ｃｍ3未満を気孔とすることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線ＣＴによる焼結用鉄鉱石の鉱物組織評価方法。
【請求項４】
焼結鉱の製造方法において、
（ｉ）請求項３に記載のＸ線ＣＴによる焼結用鉄鉱石の鉱物組織評価方法を用いて、焼結原料に配合する鉄含有原料（ただし、返鉱および篩下枌を除く）を構成する銘柄ｉの鉄鉱石から採取した粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石におけるヘマタイト含有量を測定し、
（ii）該へマタイト含有量の測定値ａｉ、銘柄ｉの鉄鉱石における粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石の累積質量％ｂｉ、および、銘柄ｉの鉄鉱石の配合割合Ｘｉから、下記（３）式を用いて全鉄含有原料中の粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石におけるヘマタイト含有量ＷＨを求め、
（iii）ＷＨが３５％以上となるように、前記鉄含有原料を構成する銘柄ｉの鉄鉱石の配合割合Ｘｉを調整した後、該配合炭焼結機で焼成する
ことを特徴とする焼結鉱の製造方法。
ＷＨ＝Σi=1〜n（ａｉ×ｂｉ）×Ｘｉ                                ・・・（３）
ただし、ａｉ：銘柄ｉの鉄鉱石から採取した粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石におけるヘマタイ
ト含有量（質量％）
ｂｉ：銘柄ｉの鉄鉱石における粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石の累積（質量％）
Ｘｉ：銘柄ｉの鉄鉱石の配合割合（質量％）
Σi=1〜n（ａｉ×ｂｉ）×Ｘｉ：配合割合Ｘｉによる（ａｉ×ｂｉ）の重み付
き平均値（ｉ＝１〜ｎの自然数）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉原料用の焼結鉱の製造に用いる各種銘柄の鉄鉱石の特性を評価する方法と、焼結鉱を製造するため該方法を用いて該鉄鉱石の配分を設計し、該配合の下で焼結鉱を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉原料用の焼結鉱は、一般に、以下のように製造される。まず、粉鉄鉱石に、石灰粉等のＣａＯ含有副原料、珪石や蛇紋岩等のＳｉＯ2含有副原料、および、コークス粉等の炭材を配合し、これに適量の水を加えて混合・造粒する。この造粒された配合原料（焼結原料）を、ドワイトロイド式焼結機のパレットの上に所定の厚さに充填し、充填ベッド表層部の炭材に着火した後、下方に向けて空気を吸引しながら充填ベッド内部の炭材を燃焼させ、燃焼熱により配合原料を焼結させて焼結ケーキとする。そして、この焼結ケーキを破砕・整粒することにより、粒径が数ｍｍ以上の成品焼結鉱が得られる。
【０００３】
この焼結プロセスにおいて、安定した焼結操業を行い、高炉原料として必要な品質、例えば、強度、被還元性、還元粉化性などの品質を満足した焼結鉱を製造するため、主原料である海外から輸入された鉄鉱石については、入船毎の受入時に化学分析と粒度分析が行われる。この分析方法は、例えば、ＪＩＳ−Ｚ８８１５、ＪＩＳ−Ｍ８２１１〜ＪＩＳ−Ｍ８２１３に詳しく規定されている。
【０００４】
また、特許文献１には、実際の焼結過程により近づけて鉄鉱石を評価するため、成型した微粉鉄鉱石の上に成型した低融点物質を載せ、大気中または低酸素雰囲気下で１０００℃以上に昇温して低融点物質を溶融させ、その溶融した融液を鉄鉱石粉中に溶融させ、その融液が浸透した距離、断面積および体積の１種または２種以上を測定することにより、鉄鉱石粉への融液浸透性を評価する方法が提案されている。
【０００５】
また、焼結性には、化学成分と粒度だけでなく、鉱石種も大きな影響を与えることから、鉱石種の中でも、特に、マータイト（γ−Ｆｅ2Ｏ3：マグヘマイト）を分析する方法として、示差熱分析とＸ線回折分析を併用する方法が提案されている（特許文献２、参照）。
【０００６】
また、特許文献３には、Ｘ線ＣＴ装置を用いて、焼結体の２次元的な気孔率を求め、焼結未完了部の発生を制御する方法が提案されている。この方法は、Ｘ線ＣＴを用いて焼結体の任意の断面の撮像を行い、得られた画像より、円相当径で５ｍｍ以上の気孔の比率を求め、この気孔率が４０％を超えないように焼結工程の制御を行うものである。
【０００７】
しかし、近年、良質な鉄鉱石である赤鉄鉱（α−Ｆｅ2Ｏ3：ヘマタイト）や、磁鉄鉱（Ｆｅ3Ｏ4：マグネタイト）を主体とする鉄鉱石は枯渇に向かっており、将来的に、鉄鉱石は、埋蔵量の豊富な結晶水を５〜９％含むマラマンバ鉱石等を、山元でブレンドした商品として出荷される見込みである。そのため、輸入鉄鉱石は、１つの銘柄の中に、高品位鉱種と低品位鉱種が混在した商品になると予想される。
【０００８】
一方、非特許文献１では、同じ銘柄中の低品位鉱種の配合割合が、焼結鉱の生産に悪影響を与えることを明らかにしている。今後、１銘柄中の低品位鉱種の量が増えると、焼結鉱の生産性が低下してしまう懸念がある。
【０００９】
従来、鉱種の評価は、対象鉄鉱石を樹脂等に埋め込み、切断後、表面を研磨して、顕微鏡観察することにより行われてきた。しかし、この手法では、経験的要素が強く、また、判別の基準が曖昧なため、定量的な評価が行われていない。
【００１０】
特許文献１、および、特許文献２の焼結用配合の分析方法は、経験的要素が少なく、定量的な評価が可能であるが、この方法に用いられる試料の量が数ｇ程度であるため、大量の鉄鉱石を処理する製鉄プロセスに採用すると、縮分の精度によっては、対象鉱石を代表して評価できているとは言いがたく、また、評価に時間がかかる。
【００１１】
【特許文献１】特開昭５９−１５３８４５号公報
【特許文献２】特開２００６−２５７４７７号公報
【特許文献３】特開昭６１−１１０７２９号公報
【非特許文献１】鉄と鋼  Ｖｏｌ．９２（２００６）Ｎｏ．１２  ｐ２１〜２８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明においては、上述した従来技術の課題を踏まえ、多鉱種が混合された鉱石中のヘマタイト鉱石の量を定量化することにより、簡易で効率的な鉄鉱石の評価方法を提供することを第一の目的とする。さらに、本発明での評価を用いて、焼結特性を定量的に予測し、評価する方法を提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）マイクロフォーカスＸ線ＣＴを用いて焼結用鉄鉱石の断面画像を撮像し、該断面画像から前記鉄鉱石の鉱物組織を評価する方法であって、
（ｉ）管電圧が１５０ｋＶ以上の条件で、Ｘ線源から発生したＸ線を、下記（１）式で定義するフィルター指数Ｆを０．８９以上とする密度ρと厚みＬを有するフィルターを介して、複数の方向から、前記鉄鉱石に照射し、
（ii）該鉄鉱石の照射Ｘ線の強度と透過Ｘ線の強度から、鉄鉱石内部のＸ線吸収係数に対応するＣＴ値の空間分布を求め、さらに、該Ｘ線吸収係数ＣＴ値の空間分布から、鉄鉱石断面における見掛密度を求め、
（iii）該見掛密度を基に、前記鉄鉱石の鉱物組織を特定するとともに、特定した鉱物組織の全鉄鉱石断面に対する面積率から、該鉱物組織の含有量を求める
ことを特徴とするＸ線ＣＴによる焼結用鉄鉱石の鉱物組織評価方法。
Ｆ＝ρ×Ｌ                                                        ・・・（１）
ただし、ρ：フィルターの密度（ｇ／ｃｍ3）
Ｌ：フィルターの厚み（ｃｍ）
【００１４】
（２）前記見掛密度ρzは、前記Ｘ線吸収係数ＣＴの測定値から、下記（２）式を用いて求めることを特徴とする上記（１）に記載のＸ線ＣＴによる焼結用鉄鉱石の鉱物組織評価方法。
ρz＝ ρair ＋（ρc − ρair）／（ＣＴc −ＣＴair）×（ＣＴ − ＣＴair）
・・・（２）
ただし、ρz：鉱物組織の見掛密度（ｇ／ｃｍ3）
ρair：空気の密度（＝１．３×１０-3）（ｇ／ｃｍ3）
ρc：校正用試料の密度（ｇ／ｃｍ3）
ＣＴ：鉱物組織のＣＴ値
ＣＴair：空気のＣＴ値
ＣＴc：校正用試料のＣＴ値
【００１５】
（３）前記見掛密度が４．４ｇ／ｃｍ3以上の鉱物組織をヘマタイトとし、前記見掛密度が３．５ｇ／ｃｍ3以上、４．４ｇ／ｃｍ3未満の鉱物組織をゲーサイトとヘマタイトの混合組織とし、前記見掛密度が２．８ｇ／ｃｍ3以上、３．５ｇ／ｃｍ3未満の鉱物組織をゲーサイトとし、前記見掛密度が１．５ｇ／ｃｍ3以上、２．８ｇ／ｃｍ3未満の鉱物組織を脈石鉱物とし、前記見掛密度が１．５ｇ／ｃｍ3未満を気孔とすることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のＸ線ＣＴによる焼結用鉄鉱石の鉱物組織評価方法。
【００１６】
（４）焼結鉱の製造方法において、
（ｉ）上記（３）に記載のＸ線ＣＴによる焼結用鉄鉱石の鉱物組織評価方法を用いて、焼結原料に配合する鉄含有原料（ただし、返鉱および篩下枌を除く）を構成する銘柄ｉの鉄鉱石から採取した粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石におけるヘマタイト含有量を測定し、
（ii）該へマタイト含有量の測定値ａｉ、銘柄ｉの鉄鉱石における粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石の累積質量％ｂｉ、および、銘柄ｉの鉄鉱石の配合割合Ｘｉから、下記（３）式を用いて全鉄含有原料中の粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石におけるヘマタイト含有量ＷＨを求め、
（iii）ＷＨが３５％以上となるように、前記鉄含有原料を構成する銘柄ｉの鉄鉱石の配合割合Ｘｉを調整した後、該配合炭焼結機で焼成することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
ＷＨ＝Σi=1〜n（ａｉ×ｂｉ）×Ｘｉ                                ・・・（３）
ただし、ａｉ：銘柄ｉの鉄鉱石から採取した粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石におけるヘマタイ
ト含有量（質量％）
ｂｉ：銘柄ｉの鉄鉱石における粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石の累積（質量％）
Ｘｉ：銘柄ｉの鉄鉱石の配合割合（質量％）
Σi=1〜n（ａｉ×ｂｉ）×Ｘｉ：配合割合Ｘｉによる（ａｉ×ｂｉ）の重み付
け平均値（ｉ＝１〜ｎの自然数）
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、入荷鉱石中に存在する、焼結性向上に寄与する高品位鉱種の存在比率を、迅速かつ正確に分析でき、また、焼結原料に配合される原料鉱石の粗粒緻密鉱石の量を管理することにより、原料鉱石の種類に関わりなく、焼結鉱を高い生産性で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１に、マイクロフォーカスＸ線ＣＴを用いた本発明の実施形態の一例を示す。
【００２０】
マイクロフォーカスＸ線ＣＴ（Ｃomputerized  Ｔomography）の装置は、Ｘ線５を発生するための陰極と陽極を有する真空管からなるマイクロフォーカスＸ線源１と、Ｘ線５の低エネルギー成分を除去するためのフィルター２と、鉄鉱石試料３を固定するとともに、鉄鉱石試料３を、その中心軸の周りに回転し、Ｘ線５の照射方向を変えることが可能な試料ステージ４と、鉄鉱石試料３を透過したＸ線５（以下、透過Ｘ線と言う）を可視光画像に変換するための外径２３０ｍｍφのＸ線検出器４（以下、これをイメージインテンシファイアー（Image Intensifier:Ｉ.Ｉ.）型検出器という）。
【００２１】
マイクロフォーカスＸ線源１では、真空および高電圧下で陰極で発生させた電子ビームを収束し、加速して、陽極のターゲット（タングステン等）の焦点に衝突させることによりＸ線５を発生させる。なお、本発明では、測定試料が密度の高い鉄鉱石を対象とするため、Ｘ線源として、管電圧が最大２２５ｋＶと高く、かつ、最小焦点寸法が４μｍと小さい、マイクロフォーカスＸ線源を使用することが好ましい。
【００２２】
マイクロフォーカスＸ線源１で発生させたＸ線５を、鉄鉱石試料に、複数の方向から照射し、鉄鉱石試料を透過した透過Ｘ線を、Ｉ.Ｉ.型検出器４で可視光画像に変換し、再構成計算によって、照射Ｘ線の強度と透過Ｘ線の強度から、鉄鉱石試料内部のＸ線吸収係数の空間分布を求める。
【００２３】
通常のＸ線ＣＴでは、Ｘ線吸収係数を、さらに、水（密度＝１）のＣＴ値が０、空気（密度≒０）のＣＴ値が−１０００となるように、水を基準としたＣＴの相対値（無次元）とし、コンピュータにより、ＣＴ値に応じた２５６階調（ＣＴ＝０（空気のＣＴ）〜２５５）の濃淡（輝度）画像として、鉄鉱石試料の断面像を表示する。
【００２４】
鉄鉱石試料の断面像は、ＣＴ値が高い画素領域で明るく（白）なり、ＣＴ値が低い画素領域で暗く（黒）なるように表示される。
【００２５】
一般に、鉄鉱石試料の照射Ｘ線の強度Ｉ0、透過Ｘ線の強度Ｉ、および、鉄鉱石試料内のＸ線光路長（試料厚み）Ｌから、下記（４）式によって求められるＸ線吸収係数μは、単一波長（単一エネルギー）の場合に、図２に示すように、鉄鉱石試料の密度に比例し、Ｘ線吸収係数μ（ＣＴ値に対応する）が高くなるほど、密度も高くなる。
Ｉ＝Ｉ0×ｅｘｐ（−μ・Ｌ）                                       ・・・（４）
【００２６】
マイクロフォーカスＸ線ＣＴによって得られた鉄鉱石試料のＣＴ値は、以下のようにして、密度に変換することができる。
【００２７】
例えば、図２に示すように、アルミニウム（密度：２．７ｇ／ｃｍ3）、アクリル（密度：１．１ｇ／ｃｍ3）、水（密度：１ｇ／ｃｍ3）などの、密度がわかっているものを校正用試料とし、鉄鉱石試料のＣＴ値を測定する前に、予め、校正用試料のＣＴ値ＣＴcと空気のＣＴ値ＣＴairを、それぞれ測定しておくことで、下記（２）式により、鉄鉱石試料のＣＴ値を密度に換算することができる。
【００２８】
なお、校正用試料は、特に、特定のものに限られるものではないが、密度のばらつきがなく、取り扱い、および、入手の点から、アルミニウム（密度：２．７ｇ／ｃｍ3）が好ましい。
ρz＝ ρair ＋（ρc − ρair）／（ＣＴc −ＣＴair）×（ＣＴ − ＣＴair）
・・・（２）
ρz：鉱物組織の密度（ｇ／ｃｍ3）
ρair：空気の密度（＝１．３×１０-3）（ｇ／ｃｍ3）
ρc：校正用試料の密度（ｇ／ｃｍ3）
ＣＴ：鉱物組織のＣＴ値
ＣＴair：空気のＣＴ値
ＣＴc：校正用試料のＣＴ値
【００２９】
本発明は、マイクロフォーカスＸ線ＣＴを用いて焼結用鉄鉱石の断面画像を撮像し、該断面画像から前記鉄鉱石の鉱物組織を評価するものであるが、鉄鉱石の鉱物組織を正確に定量するためのＣＴの分解能と精度を得るために、以下に説明するように、特に、Ｘ線源の管電圧、および、フィルターの密度ρと厚みＬの条件を最適化する。
【００３０】
＜フィルターの密度ρと厚みＬ＞
上述したように、上記（４）式によって求められるＸ線吸収係数μは、単一波長（単一エネルギー）の場合には、鉄鉱石試料の密度に比例する。
【００３１】
しかし、実際に、マイクロフォーカスＸ線源から発生したＸ線には、長波長（低エネルギー）成分が含まれており、鉄鉱石試料のＣＴ値を測定した場合には、この長波長（低エネルギー）成分が、特に、試料周辺近傍で選択的に吸収されることにより、見掛け上のＸ線吸収係数が高くなり、その結果、ＣＴの空間分解能が低下することが判明した。
【００３２】
一般に、このようなＸ線中に含まれる低エネルギー成分の吸収によるＸ線スペクトルおよびＣＴ値の変化は、線質硬化(ビームハードニング)現象として知られているが、本発明者らは、鉄鉱石のような高密度物質を試料とするＣＴ撮像において、その影響が顕著となることを確認した。
【００３３】
図３に、フィルターを使用しない条件で撮像した場合の、平均円相当径４．１ｍｍの試薬ヘマタイト焼成体試料のマイクロフォーカスＸ線ＣＴ断面画像を示す。また、図４に、密度ρが８．９ｇ／ｃｍ3で厚み２ｍｍの銅フィルターを使用し、Ｘ線中の長波長（低エネルギー）成分を除去した条件で撮像した場合の、上記試料と同じ試料のマイクロフォーカスＸ線ＣＴ断面画像を示す。なお、試薬ヘマタイト焼成体試料は、平均真密度（気孔を除く固体部分の密度）が５．３の均一密度の試料である。
【００３４】
図３に、示すフィルターを使用しない条件で撮像した試料のＣＴ断面画像は、試料外周部が白く表示され、試料周辺部の見掛け上の密度が高くなっている（線質硬化現象）ことが解る。一方、図４に示すように、フィルターを使用することにより、線質硬化が抑制され、均一密度を有する試薬ヘマタイト焼成体を再現する輝度（ＣＴ値）分布が均一のＣＴ画像が得られている。
【００３５】
さらに、本発明者らは、鉄鉱石試料のＸ線ＣＴにおける線質硬化を抑制し、試料中の鉱物組織を正確に定量するために必要なＣＴ値の空間分解能を確保することができるフィルターの密度ρと厚みＬの条件について検討を行った。
【００３６】
図５に、上記試薬ヘマタイト焼成体試料のマイクロフォーカスＸ線ＣＴにおいて用いた銅製フィルターの厚みと、ＣＴの相対標準偏差RSDの関係を示す。
【００３７】
相対標準偏差RSD（Ｒelative Ｓtandard Ｄeviztion）は、標準偏差（σ）を平均値（μ）で除したもの（σ/μ）であり、一般に、測定精度や分布の広がり度合いを、相対的に評価するための指標として用いられている。
【００３８】
図６に、上記試薬ヘマタイト焼成体と、焼結原料に用いられる主な鉄鉱石の平均真密度を示す。なお、平均真密度は、液相置換法により求めた気孔を除く固体部分の平均密度を示す。
【００３９】
図６から、ＭＢＲ−ＰＦ、カラジャス、および、Ｍｔニューマンの平均真密度は、４．４ｇ／ｃｍ3以上である。一般に、これらの鉄鉱石の鉱物組成は、ヘマタイト主体であることが知られている。
【００４０】
なお、ヘマタイト主体の鉱物組織を有するＭＢＲ−ＰＦ、カラジャス、および、Ｍｔニューマンの平均真密度が、いずれも、試薬ヘマタイト焼結体の平均真密度（５．３ｇ／ｃｍ3）より低い理由は、ＭＢＲ−ＰＦ、カラジャス、および、Ｍｔニューマンには、ヘマタイト以外に、脈石鉱物などが含有されているからである。
【００４１】
また、Ｗアンジェラス、および、ローブリバーの密度は、３．５ｇ／ｃｍ3以上、４．４ｇ／ｃｍ3未満である。一般に、これらの鉄鉱石の鉱物組織は、ヘマタイトとゲーサイトの混合組織である（なお、ヘマタイトは、多孔質構造を有し、マータイトと呼ばれることもある）。
【００４２】
本発明では、図６に示す主要鉄鉱石の中で、平均密度差Ｘが約７％と最も近い関係にある、Ｍｔニューマン（豪州産ヘマタイト鉱石）とＷアンジェラス（豪州産マラバンバ鉱石）の２銘柄を、９５．４％の信頼度で区別するためには、ＣＴ値の相対標準偏差（σ/μ）の４倍（４σ/μ）が７％以下、つまり、１銘柄当りの鉄鉱石のＣＴ値の相対標準偏差（σ/μ）は１．７５％以下とする必要がある。
【００４３】
したがって、図５に示す、密度ρが８．９ｇ／ｃｍ3の銅フィルターの厚みとＣＴの相対標準偏差RSDとの関係から、平均密度差が７％の２種の鉱物組織を、９５．４％の信頼度で区別することができる、１．７５％以下の相対標準偏差RSDを安定して確保するためには、銅製フィルターの厚みは、１ｍｍ以上とする必要があることが解る。
【００４４】
なお、図５では、密度ρが８．９ｇ／ｃｍ3の銅製フィルターの厚みとＣＴの相対標準偏差RSDとの関係を示したが、フィルターの厚みを変えずに、フィルターの密度ρを増加することによっても、同様に、ＣＴの相対標準偏差RSDを低下させる、つまり、ＣＴの空間分解能を向上する効果が得られる。
【００４５】
図１１に、上記試薬ヘマタイト焼成体試料のマイクロフォーカスＸ線ＣＴにおける下記（１）式で求められるＦ値とＣＴの相対標準偏差RSDとの関係を示す。
Ｆ＝ρ×Ｌ                                                        ・・・（１）
ただし、ρ：フィルターの密度（ｇ／ｃｍ3）
Ｌ：フィルターの厚み（ｃｍ）
【００４６】
図１１から、図５に示す、密度ρが０．８９ｇ／ｃｍ3の銅製フィルターの厚み：１（ｍｍ）以上に相当する、「上記（１）式で定義するフィルター指数Ｆを０．８９以上とする密度ρと厚みＬを有するフィルター」を用いることにより、ＣＴの相対標準偏差RSDの低下効果、つまり、ＣＴの空間分解能の向上効果が得られることが解る。
【００４７】
図１０に、フィルター指数Ｆが０．８９未満（Ｆ＜０．８９）の場合（Ａ）、および、フィルター指数Ｆが０．８９以上（Ｆ≧０．８９）の場合（Ｂ）のそれぞれにおいて、平均密度の差がＸ％の鉱物組織１（平均密度：Ｘ１）と鉱物組織２（平均密度：Ｘ２）のＸ線ＣＴ値の分布を示す。
【００４８】
フィルター指数Ｆが０．８９未満（Ｆ＜０．８９）、例えば、Ｘ＝２σ／μの場合（Ａ）は、２つの鉱物組織を区別（分離）できる、領域Ａが広くなり、Ｘ線ＣＴ値から算出した密度から鉱物組織１と鉱物組織２を分離する際の信頼度は、６８．３％程度と低い。
【００４９】
これに対して、フィルター指数Ｆが０．８９以上、例えば、Ｘ＝４σ／μの場合（Ｂ）は２つの鉱物組織を区別（分離）できる、領域Ａが小さくなり、Ｘ線ＣＴ値から算出した密度から鉱物組織１と鉱物組織２を分離する際の信頼度は、９５．４％以上となり、十分なＣＴの密度分解能を確保することが可能となる。
【００５０】
上記（１）式で定義するフィルター指数Ｆを０．８９以上とする密度ρと厚みＬを有するフィルターは、特に、特定の材質、形状のものに限定されるものではないが、密度ρが８．９ｇ／ｃｍ3で、かつ、厚みＬが１ｍｍ以上の銅製フィルターの他に、密度ρが２．７ｇ／ｃｍ3で、かつ、厚みＬが３ｍｍ以上のアルミ二ウム製フィルター、密度ρが７．８ｇ／ｃｍ3で、かつ、厚みＬが１．２ｍｍ以上の鉄製フィルターを適用することができる。
【００５１】
本発明では、密度の高い鉄鉱石試料に対して、上記（１）式で定義するフィルター指数Ｆが０．８９以上のフィルターを用いて、高い感度でＸ線ＣＴを測定するため、Ｘ線は、フィルター透過によるＸ線の減衰を考慮し、鉄鉱石試料を十分に透過できるだけのＸ線透過能力を備える必要がある。
【００５２】
図７に、銅製フィルターの厚みと、管電圧８０〜２１０ｋＶで発生したＸ線のヘマタイト透過能力の関係を示す。
【００５３】
ここで、ヘマタイト透過能力とは、それぞれの管電圧条件で発生したＸ線をヘマタイトに照射した場合に、ヘマタイトを透過できる限界厚みを意味する。
【００５４】
通常の焼結鉱用として使用する粉状鉄鉱石の最大粒径は、１０ｍｍである。このため、ＣＴ値の空間分解能と感度の両方を確保するためには、図７から、上記（１）式で求めるＦ値が０．８９以上で、銅製フィルターの厚みが１ｍｍ以上の条件で、かつ管電圧を１５０ｋＶ以上の条件として、十分な透過能力を有する高エネルギーＸ線を照射する必要がある。
【００５５】
以上のように、本発明は、Ｘ線の長波長（低エネルギー）成分を除去することで、鉱物組織を正確に定量するために十分なＣＴ値の空間分解能を確保し、かつ、高密度の鉄鉱石試料を十分に貫通できるＸ線の貫通能力を確保するために、Ｘ線源の管電圧を１５０ｋＶ以上とし、かつ、上記（１）式で定義するフィルター指数Ｆが０．８９以上となる密度ρと厚みＬを有するフィルターを用いることを特徴的な要件とする。
【００５６】
これにより、鉄鉱石試料のＸ線ＣＴ断面撮像において、鉄鉱石試料中の平均密度差Ｘが約７％と、近接関係にある鉱物組織同士を、９５．４％の信頼度で区別できるＣＴ値の空間分解能を確保することができるとともに、最大１０ｍｍの高密度の鉄鉱石に対しても、良好なＣＴ値の感度を確保することができる。
【００５７】
本発明では、上記のＸ線ＣＴによる鉄鉱石の鉱物組織評価方法を用いて、焼結用原料を構成する鉄鉱石の鉱物組織を高精度で定量することが可能となる。一般に、鉄鉱石の鉱物組織によって、焼結用原料の造粒する際の造粒のし易さ（造粒性）、および、造粒物の強度は大きく作用され、これに起因して、焼結機で焼結原料を焼成する際の通気性、生産性、成品歩留が左右されることが知られている。
【００５８】
また、焼結鉱のプロセスにおける造粒物である、擬似粒子（１ｍｍ以上の核粒子の周囲に、１ｍｍ未満の微粉粒子が付着した造粒物）の造粒性と造粒物の強度は、擬似粒子を構成する核粒子と微粉粒子とで、その鉄鉱石の鉱物組織が与える影響度は、大きく異なる。
【００５９】
一般に、擬似粒子を構成する核粒子に相当する粒径１ｍｍ以上の粗粒の鉄鉱石の鉱物組織が、緻密質のヘマタイトの場合には、造粒性と造粒物の強度は向上し、結晶水が多いゲーサイトの場合には、造粒性と造粒物の強度は低下する。
【００６０】
したがって、上記のＸ線ＣＴによる鉄鉱石の鉱物組織評価方法を用いて、焼結用原料を構成する鉄鉱石のうちで、１ｍｍ以上の粗粒鉄鉱石の鉱物組織を定量することにより、焼結原料の造粒性と造粒物の強度を予測し、この予測に基づいて、焼結鉱の生産性と成品歩留を高め、さらには、焼結鉱の冷間強度などの品質を良好に維持することが可能となる。
【００６１】
以下に、上記Ｘ線ＣＴによる鉄鉱石の鉱物組織評価方法を焼結鉱の製造方法に適用した場合の実施形態の一例を説明する。
【００６２】
まず、焼結原料に配合する鉄含有原料（ただし、返鉱および篩下枌を除く）を構成する銘柄ｉの鉄鉱石から採取した粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石におけるヘマタイト含有量を測定する。ここで、粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石は、焼結原料を造粒する際に、擬似粒子（核粒子の周囲に、微粉が付着した造粒物）の核を構成する役割を果たす。
【００６３】
次に、上記へマタイト含有量の測定値ａｉ、銘柄ｉの鉄鉱石における粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石の累積質量％ｂｉ、および、銘柄ｉの鉄鉱石の配合割合Ｘｉから、下記（３）式を用いて、全鉄含有原料中の粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石におけるヘマタイト含有量ＷＨを求める。
【００６４】
さらに、このヘマタイト含有量ＷＨが３５％以上となるように、前記鉄含有原料を構成する銘柄ｉの鉄鉱石の配合割合Ｘｉを調整し、その後、該配合炭焼結機で焼成する。
ＷＨ＝Σi=1〜n（ａｉ×ｂｉ）×Ｘｉ                                ・・・（３）
ただし、ａｉ：銘柄ｉの鉄鉱石から採取した粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石におけるヘマタイ
ト含有量（質量％）
ｂｉ：銘柄ｉの鉄鉱石における粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石の累積（質量％）
Ｘｉ：銘柄ｉの鉄鉱石の配合割合（質量％）
Σi=1〜n（ａｉ×ｂｉ）×Ｘｉ：配合割合Ｘｉによる（ａｉ×ｂｉ）の重み付
け平均値（ｉ＝１〜ｎの自然数）
【００６５】
図９に、上記（３）式により求めた全鉄含有原料中の粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石におけるヘマタイト含有量ＷＨと、この鉄含有原料を配合した焼結原料を焼結する際の生産率との関係を示す。
【００６６】
なお、焼結は、３００ｍｍφの焼結試験鍋を用い、層厚を６００ｍｍとし、コークス配合量４．５％、吸引負圧１．３ｋＰａの条件で行った。
【００６７】
図９から、上記（３）式により求めた全鉄含有原料中の粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石におけるヘマタイト含有量ＷＨを３５％以上に管理すると、２８ｔ／ｄ／ｍ2以上の高生産率を安定的に維持することができることが解る。
【実施例】
【００６８】
［実施例１］
図１に示するマイクロフォーカスＸ線ＣＴを用いて、平均粒径が２．８〜３ｍｍのブラジル産ヘマタイト鉱石と豪州産ピソライト鉱石（ゲーサイト鉱石主体）を１：１で混合した混合物試料のＣＴの空間分布を測定した。このときのＸ線源の管電圧は２１０ｋＶ、管電流は７０μＡとし、フィルターは、密度ρ：０．８９ｇ／ｃｍ3、厚さＬ：２ｍｍの銅フィルター（前記（１）のＦ値：１．７８ｇ／ｃｍ2）を用いた。
【００６９】
また、この試料の測定前に、予め、測定校正用アルミ二ウム（密度ρc：２．７ｇ／ｃｍ3）のＣＴ値ＣＴcと空気（密度ρair：１．３×１０-3）のＣＴ値ＣＴairをそれぞれ測定し、これらの値（ＣＴc＝１０５６、ＣＴair＝１０００）から、上記（２）式により、上記試料のＣＴ値を密度に換算した。
【００７０】
さらに、得られた見掛密度が４．４ｇ／ｃｍ3以上の鉱物組織をヘマタイト、見掛密度が３．５ｇ／ｃｍ3以上、４．４ｇ／ｃｍ3未満の鉱物組織をゲーサイトとヘマタイトの混合組織とし、見掛密度が２．８ｇ／ｃｍ3以上、３．５ｇ／ｃｍ3未満の鉱物組織をゲーサイトとし、見掛密度が１．５ｇ／ｃｍ3以上、２．８ｇ／ｃｍ3未満の鉱物組織を脈石鉱物とし、見掛密度が１．５ｇ／ｃｍ3未満を気孔として、試料中の各鉱物組織の含有量（全鉄鉱石断面に対する面積％）を測定した。
【００７１】
図８に、ヘマタイト鉱石とピソライト鉱石（ゲーサイト鉱石主体）の混合試料のマイクロフォーカスＸ線ＣＴの断面画像を示す。
【００７２】
また、表１に、試料中の各鉱物組織の、見掛け密度と含有量（全鉄鉱石断面に対する面積％）を示す。なお、表２には、比較のため同じ試料を用いて化学分析により算出した各鉱物組織の含有量を示す。
【００７３】
図８において、Ｈがヘマタイト、Ｇがゲーサイト、Ｈ＋Ｇがヘマタイトとゲーサイトの混合組織、Ｓが脈石、Ｐが気孔を示す。
【００７４】
Ｘ線ＣＴの断面画像において、気孔（Ｐ）、脈石（Ｓ）、ヘマタイト（Ｈ）、ヘマタイトとゲーサイトの混合組織（Ｈ＋Ｇ）、ゲーサイト（Ｇ）の順にＣＴ値および見掛け密度が高くなり、それに対応して、輝度が明るく（白色）なる画像が得られる。
【００７５】
化学分析では、ヘマタイトとゲーサイトの混在組織と気孔は判別できないため、直接の比較はできないが、表２に示すように、ヘマタイトとゲーサイトの混在組織と気孔を除く割合で比較すると、Ｘ線ＣＴ値から求められた各鉱物組織の含有量は、同じ試料を用いて化学分析により算出した各鉱物組織の含有量とほぼ同様な測定精度での結果が得られた。
【００７６】
このように、本発明法によれば、ヘマタイト、ゲーサイト、脈石の含有量を化学分析法と同程度の精度で測定できるとともに、化学分析法では判別できないマタイトとゲーサイトの混在組織と気孔も同時に測定できるものである。
【００７７】
【表１】
0005000410.tif 000002
【００７８】
【表２】
0005000410.tif 000003
【００７９】
［実施例２］
表１に示す配合例のように、焼結原料を構成する鉄含有原料（鉱石Ａ〜Ｆ）、副原料（石灰石、蛇紋岩、珪石）を所定の割合で配合し、この際、副原料の割合を調整して、焼結鉱のＳｉＯ2、ＣａＯ／ＳｉＯ2、ＭｇＯの割合が大きく変化させないように調整した。
【００８０】
焼結原料は、ドラムミキサーで、水分が７．２％となるように調整しつつ混合、造粒し、その後、焼結した。焼結は、３００ｍｍφの焼結試験鍋を用い、層厚を６００ｍｍとし、コークス配合量４．４％、吸引負圧１５ｋＰａで行った。焼結後の焼結鉱は、その冷間強度を測定し、また、焼結時の成品歩留および生産率を測定した。
【００８１】
表１に、本発明のＸ線ＣＴによる鉄鉱石の評価方法を用いて、上記（３）式により上記焼結原料を構成する鉄含有原料（鉱石Ａ〜Ｆ）中の粒度１ｍｍ以上の鉄鉱石におけるヘマタイト含有量ＷＨを求めた結果と、焼結後の焼結鉱の冷間強度、焼結時の成品歩留および生産率の測定結果も示す。
【００８２】
表１に示すように、本発明のＸ線ＣＴによる鉄鉱石の評価方法を用いて、上記（３）式により求めたヘマタイト含有量ＷＨが、本発明の範囲から外れた比較例に比べ、該ＷＨが本発明範囲内にある本発明１および２は、焼結鉱の冷間強度、焼結時の成品歩留および生産率の何れもが良好な結果となっている。
【００８３】
このことから、本発明のＸ線ＣＴによる鉄鉱石の評価方法に基づいて、焼結原料を構成する鉄含有原料の配合を調整することにより、焼結鉱の冷間強度などの品質と、焼結時の成品歩留および生産率の何れをも、安定して良好に維持することができることが解る。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明によれば前述したように原料鉱石の種類に関わりなく、焼結鉱を高い生産性で製造することができる。よって、本発明は、鉄鋼産業において利用可能性が大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】マイクロフォーカスＸ線ＣＴを用いた本発明の実施形態の一例を示す図である。
【図２】密度とＣＴ値の関係を示す図である。
【図３】フィルターを使用しない条件で撮像した、手均円相当径４．１ｍｍの試薬ヘマタイト焼成体試料のマイクロフォーカスＸ線ＣＴ断面画像を示す図である。
【図４】銅フィルターを使用して撮像した、上記ヘマタイト焼成体試料（試薬）のマイクロフォーカスＸ線ＣＴ断面画像を示す図である。
【図５】マイクロフォーカスＸ線ＣＴにおいて用いた銅製フィルターの厚みと、上記ＣＴの相対標準偏差RSDとの関係を示す図である。
【図６】試薬ヘマタイト焼成体と、焼結原料に用いる主な鉄鋼石の平均真密度（ｇ／ｃｍ3）を示す図である。
【図７】銅製フィルターの厚みと、管電圧８０〜２１０ｋＶで発生したＸ線のヘマタイト透過能力の関係を示す図である。
【図８】マイクロフォーカスＸ線ＣＴの断面画像の一例を示す図である。
【図９】ヘマタイト含有量と、焼結時の生産率との関係を示す図である。
【図１０】平均密度の差がＸ％の鉱物組織１と鉱物組織２のＸ線ＣＴ値分布を示す図である。（Ａ）は、フィルター指数Ｆが０．８９未満の場合を示し、（Ｂ）は、フィルター指数Ｆが０．８９以上の場合を示す。
【図１１】フィルターのＦ値（＝Ｓ×Ｌ）と、マイクロフォーカスＸ線ＣＴの相対標準偏差との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１    マイクロフォーカスＸ線源
２    フィルター
３    鉄鉱石試料
４    試料ステージ
５    Ｘ線
６    Ｘ線検出器
Ｈ    ヘマタイト
Ｇ    ゲーサイト
Ｓ    脈石鉱物
Ｐ    気孔
Ｒ    ２つの鉱物組織を区別（分離）できない領域
【図１】
0005000410.tif 000004
【図２】
0005000410.tif 000005
【図５】
0005000410.tif 000006
【図６】
0005000410.tif 000007
【図７】
0005000410.tif 000008
【図９】
0005000410.tif 000009
【図１０】
0005000410.tif 000010
【図１１】
0005000410.tif 000011
【図３】
0005000410.tif 000012
【図４】
0005000410.tif 000013
【図８】
0005000410.tif 000014