JPH05164677A

JPH05164677A - 粒状性物体の粒度分布測定方法

Info

Publication number: JPH05164677A
Application number: JP3330499A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Onoda; 大介斧田
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1991-12-13
Filing date: 1991-12-13
Publication date: 1993-06-29

Abstract

(57)【要約】【目的】短い時間で粒状性物体の正確な粒度分布を求め
ることを目的する。【構成】粒状性物体１の表面がレーザー距離計３にて検
出され、距離信号が表面形状修正処理部４に伝達され
る。表面形状修正処理部４では、順次入力する距離信号
をもとに波形信号を求め、該波形信号を粒度抽出部５に
供給する。粒度抽出部５では、前記波形信号に対して微
分処理，及びスレッシュホールド処理を施して粒度分布
を算出して、該粒度分布を補正演算部６に供給する。補
正演算部６では、また、補正データ格納部７からのデー
タをもとに粒度確率ベクトルの逆行列 _VＰ^-1を求め、そ
の逆行列_VＰ^-1を前記粒度分布の値に掛けて、該粒度分
布を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉱石等のばら物からな
る粒状性物体の表面形状から、その粒状性物体の粒度分
布を測定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉱石等の粒状性物体を測定する方
法としては、篩を使用した方法が一般的である。この篩
を使用した方法は、例えば３mm，５mm，１０mm，・・
・，３０mm，５０mmの篩目を有する篩を予め準備してお
き、搬送されてくる粒状性物体から試料をサンプリング
して、そのサンプリングした試料を篩目の最も小さい３
mmの篩から５０mmの篩によって順次篩い分け、篩い分
けられて分類された各試料の重量から、３mm以下，３〜
５mm，５〜１０mm，・・・，５０mm以上の夫々の原料の
重量比を求めることで、該粒状性物体の粒度分布として
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の篩を使用した測定方法では、搬送されてくる鉱石を
サンプリング装置でサンプリングした後に、篩にて各粒
度毎の重量分布を夫々測定するために時間がかかり即時
性に欠けるという問題があった。なお、本出願人は、粒
状性物体の粒度分布のオンライン判定を特願平２−１４
２５８５号において提案したが、その測定原理は良いも
のの粒度決定に当たり補正すべき点を見出し、その改良
を図ったのである。

【０００４】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、短い時間で粒状性物体の正確な粒度分
布を求めることを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の粒状性物体の粒度分布測定方法は、多数の
粒体から構成される粒状性物体の表面形状を測定し、そ
の表面形状に応じた波形信号に微分処理，及びスレッシ
ュホールド処理を実施して前記粒状性物体の粒度分布を
検出した後、その検出した粒度分布に、前記粒状性物体
を構成する各粒度が夫々，各階級の粒度として検出され
る確率をもとに統計処理を施して、前記粒度分布を補正
することを特徴としている。

【０００６】

【作用】粒状性物体の表面形状をレーザ距離計等によっ
て測定し、その表面形状に応じた波形信号を微分処理及
びスレッシュホールド処理をすることで、該表面に顕れ
た各粒体によって形成される凹凸形状の凹部間のピッチ
を求め、その各ピッチを粒体の粒度と推定して測定対象
である粒状性物体の粒度分布を算出する。

【０００７】しかしながら、表面形状を形成する凹凸の
状態からでは、図５に示されるように、同じ粒度の粒体
であっても、粒体同士の重なり具合によって実際の粒度
よりも小さい粒度として検出される場合がある。このた
め、前記方法で粒度Ｘに検出されたものの中には、実際
の粒度が、検出された粒度Ｘよりも大きいものが所定の
確率で混在している。

【０００８】そこで、上記表面形状により算出した粒度
分布に各粒度の粒体が測定対象の各階級とみなされる確
率である粒度確率ベクトルを、測定した粒度分布に演算
して、実際よりも小さい粒度の階級として処理された粒
体を所定の大きさの粒度の階級とみなす補正をすること
で、前記測定した粒度分布を実際の粒度分布に収束させ
て、より実際の粒度分布に近い値に補正する。

【０００９】次に、その補正の原理，及び上記粒度確率
ベクトルを説明する。例えば図４に示すような粒度Ｌの
粒体が、Ｌ１からＬ１＋ｄＬ１と測定される確率を考え
てみる。このとき、どの測定ラインＳ（スレッシュホー
ルドされるライン）で検出されるかどうかの確率が同一
とすると、その粒体がＬ１〜Ｌ１＋ｄＬ１の粒度と測定
される確率Ｐ（Ｌ１）は、下記式で表すことができる。

【００１０】但し、Ｌｘは検出可能域の高さ量を示して
いる。これをもとに、Ｗ個の同じ粒度Ｌの粒体からなる粒状性
物体の表面形状を条件を変えて繰り返し測定すると、前
記方法で検出する粒度分布Ｗｓは、測定回数を増やすほ
ど下記式に示すような粒度分布に収束するような値で検
出される。Ｗｓ（０〜Ｌ₁）＝Ｐ（０〜Ｌ₁，Ｌ）・ＷＷｓ（Ｌ₁〜Ｌ₂）＝Ｐ（Ｌ₁〜Ｌ₂，Ｌ）・ＷＷｓ（Ｌ₂〜Ｌ₃）＝Ｐ（Ｌ₂〜Ｌ₃，Ｌ）・Ｗ・・・Ｗｓ（Ｌｎ_-1〜Ｌｎ）＝Ｐ（Ｌｎ_-1〜Ｌｎ，Ｌ）・Ｗなお、上記粒度分布においては、粒度を０〜Ｌ₁，Ｌ₁
〜Ｌ₂，Ｌ₂〜Ｌ₃，・・・，Ｌｎ_-1〜Ｌｎのｎ個の階
級に分割している。また、Ｗｓ（Ｘ₁〜Ｘ₂）はＸ₁〜
Ｘ₂の階級の度数を表し、Ｐ（Ｘ₁，Ｘ₂）は、上記
（１）式に基づいて粒度Ｘ₂の粒体が階級Ｘ₁と見なさ
れる確率を表している。

【００１１】また、他の各粒度の粒体においても上記と
同様な粒度分布が与えられる。すると、階級を前記と同
様のｎ個に分類し、０〜Ｌ₁の粒度がＷ（０〜Ｌ₁）
個，Ｌ₁〜Ｌ₂の粒度がＷ（Ｌ₁〜Ｌ₂）個，・・・，
Ｌｎ_-1〜Ｌｎの粒度がＷ（Ｌｎ_-1〜Ｌｎ）個からなる粒
状性物体の粒度分布を測定した場合には、測定回数を増
やすほど、その粒状性物体の前記方法で測定される粒度
分布Ｗｓは、次の式に近似した値で検出される。

【００１２】Ｗｓ（０〜Ｌ₁）＝Ｐ（０〜Ｌ₁，０〜Ｌ₁）・Ｗ（０〜Ｌ₁）＋Ｐ（０〜Ｌ₁，Ｌ₁〜Ｌ₂）・Ｗ（Ｌ₁〜Ｌ₂）・・・＋Ｐ（０〜Ｌ₁，Ｌｎ_-1〜Ｌｎ）・Ｗ（Ｌｎ_-1〜Ｌｎ）Ｗｓ（Ｌ₁〜Ｌ₂）＝Ｐ（Ｌ₁〜Ｌ₂，０〜Ｌ₁）・Ｗ（０〜Ｌ₁）＋Ｐ（Ｌ₁〜Ｌ₂，Ｌ₁〜Ｌ₂）・Ｗ（Ｌ₁〜Ｌ₂）・・・＋Ｐ（Ｌ₁〜Ｌ₂，Ｌｎ_-1〜Ｌｎ）・Ｗ（Ｌｎ_-1〜Ｌｎ）・・・Ｗｓ（Ｌｎ_-1〜Ｌｎ）＝Ｐ（Ｌｎ_-1〜Ｌｎ，０〜Ｌ₁）・Ｗ（０〜Ｌ₁）＋Ｐ（Ｌｎ_-1〜Ｌｎ，Ｌ₁〜Ｌ₂）・Ｗ（Ｌ₁〜Ｌ₂）・・・＋Ｐ（Ｌｎ_-1〜Ｌｎ，Ｌｎ_-1〜Ｌｎ）・Ｗ（Ｌｎ_-1〜Ｌｎ）但し、上記式において、実際の粒度よりも大きな粒度と
して測定されることはないので、Ｐ（Ｌｎ_-1〜Ｌｎ，Ｌ
₁〜Ｌ₂）等の値はゼロとなる。

【００１３】上記から分かるように、前記ｎ個の階級に
分類される粒度の粒体からなる粒状性物体を測定する
と、測定回数を増やす程、下記の式に示される行列式に
近い値に収束して検出されるようになる。

【００１４】

【数１】

【００１５】これを、_VＷｓ＝ _VＰ・_VＷのように表
すとすると、_VＰが前記粒度確率ベクトルを表し、ま
た、上記式から分かるように_VＰは正方行列であるので
必ず逆行列が存在して、_VＷ＝_VＰ^-1・_VＷｓと置き換
えることができる。この式から分かるように、実測した
粒度分布に前記粒度確率ベクトル_VＰの逆行列_VＰ^-1を
演算することで、実測された粒度分布Ｗｓは実際の粒度
分布Ｗに近づいた値に補正される。

【００１６】上記粒度確率ベクトルを構成する階級に属
する粒体の粒度が夫々の階級として検出される確率は、
各粒体のモデルの形状を選定して該モデルの形状から理
論的に計算して求めるか、各階級の粒状性物体が夫々の
階級と見なされる確率を、前もって個々に実測して求め
ておく。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
なお、下記に説明する実施例では、測定対象の粒状性物
体は０〜５０mmの粒度の粒体が混在して構成されている
ものとし、且つ０〜１０，１０〜２０，２０〜３０，３
０〜４０，４０〜５０の５個の階級に分類して粒度分布
を求める一例で説明する。

【００１８】まず構成を説明すると、図１に示すよう
に、測定原料である粒状性物体１がベルトコンベヤ２の
上行ベルトに載せられて所定の位置まで搬送されてい
る。その上行ベルトが通過する途中の上方には受光軸を
下方に向けたレーザー距離計３が設置されて、コンベヤ
２で搬送されてくる粒状性物体１の表層部の凹凸を距離
の変化として測定している。

【００１９】そのレーザー距離計３は、表面形状処理部
４に接続され、その表面形状処理部４に対象とする粒状
性物体１表層部までの距離に対応する距離信号を供給す
る。その表面形状処理部４では、入力した距離信号を解
析して、測定対象の粒状性物体１の表面形状を算出可能
になっている。表面形状修正処理部４は、粒度抽出部５
に接続されていて、その算出した表面形状に応じた波形
信号を粒度抽出部５に供給可能になっている。その粒度
抽出部５は、微分回路，スレッシュホールド処理回路，
及び粒度分布算出回路を備えて、入力した波形信号を微
分演算した後、所定の測定ラインでスレッシュホールド
処理を施して各粒体の粒度を求め、求めた各粒度の個数
をもとに粒状性物体１の粒度分布を算出可能になってい
る。

【００２０】粒度抽出部５は、補正演算部６に接続され
ていて、該粒度抽出部５で算出した粒度分布の信号を該
補正演算部６に供給可能になっている。その補正演算部
６はまた補正データ格納部７と接続されていて該補正デ
ータ格納部７から目的の補正データを入力し、前記入力
した粒度分布と演算を行って粒度分布の補正するように
なっている。

【００２１】該補正データ収納部７内に格納されている
データは、各階級の粒体のサンプル１０００個を複数回
測定してその階級の確率分布を夫々予め算出したもので
ある。例えば、粒度が４０〜５０mmのサンプル１０００
個をレーザー距離計３で複数回測定して、その結果が、
例えば粒度４０〜５０mmの階級が５００個，粒度３０〜
４０mmの階級が２００個，粒度２０〜３０mmの階級が１
５０個，粒度１０〜２０mmの階級が１００個，粒度０〜
１０mmの階級が５０個と見なされる粒度分布に収束する
ようであれば、実際の粒度が４０〜５０mmの階級の粒体
は、４０〜５０，３０〜４０，２０〜３０，１０〜２
０，０〜１０の粒度の階級と見なされる確率は夫々５０
％，２０％，１５％，１０％，５％となり、この値を補
正データ格納部７に格納しておく。他の階級についても
同様にして各階級と見なされる確率を求めておき、該補
正データ格納部に格納しておく。

【００２２】上記のような粒度分布を測定する装置にお
いては、ベルトコンベヤ２によって０〜５０mmの粒径の
粒体が混在してなる粒状性物体１が搬送されてくる。そ
して、その搬送されてくる粒状性物体１の表層部の凹凸
に応じた距離がレーザー距離計３にて検出されて該距離
に応じた距離信号が表面形状修正処理部４に伝達され
る。

【００２３】表面形状修正処理部４においては、順次入
力する距離信号をもとに該粒状性物体１の表層部が形成
する凹凸形状を距離変化として認識し、該距離変化を波
形信号に変換する。例えば、図２（ａ）に示すように粒
状性物体の表面が形成されているとすると、図２（ｂ）
に示すような表面形状の波形信号が算出される。算出さ
れた表面形状に応じた波形信号が粒度抽出部５に供給さ
れる。その粒度抽出部５においては、図３に示すよう
に、前記波形信号に対して（図３（ａ））微分処理を施
し、続いて、図３中の所定の測定ライン８でスレッシュ
ホールド処理を施して（図３（ｂ））入力した凹部間の
ピッチを求め、その各ピッチを測定した粒状性物体の各
粒体の粒度と見なして（図３（ｃ））各階級の粒度の個
数を算出し、もって対象とする粒状性物体１の粒度分布
を算出する。

【００２４】粒度抽出部５は、算出した粒度分布を補正
演算部６に供給する。その補正演算部６では、また、対
象とする階級の各確率を補正データ格納部７から入力し
て、作用で説明した粒度確率ベクトル_VＰ及びその逆行
列_VＰ^-1を求め、その逆行列_VＰ^-1を入力した粒度分布
の値に掛けて、該粒度分布を補正する。上記補正は、作
用でも説明したが、全てが同じ粒度で構成される粒状性
物体であっても粒体同士の重なり具合によっては、図５
に示すように、測定し算出したピッチが実際の粒度より
も小さい粒度として算出される。このため、表面形状か
ら検出した粒度の中には、その粒度よりも実際の粒度が
大きいものが所定の確率で混在している。これを、該粒
度確率ベクトルの逆行列_VＰ^-1を演算することで補正
し、もって実際の粒度分布に収束するようにするもので
ある。

【００２５】このように、本実施例の粒度分布の検出で
は、短い時間で従来よりも精度の良い粒度分布を検出可
能になる。そして、その粒度分布に基づいて、リアルタ
イムに粒状性物体を搬送するベルトコンベヤ２の速度を
変更したり、該ベルトコンベヤ２に粒状性物体１を供給
する図示しないホッパからの該粒状性物体１の粒度の比
率を修正したりことができる。

【００２６】上記補正処理をすることで実際の粒度分布
に向けて実際に収束するかどうかを実際に測定し、補正
前の検出した粒度分布，補正後の粒度分布，及び実際の
粒度分布を求めると、図６に示すような結果が得られ
た。ここで、図６中，点線が実際の粒度分布，鎖線が補
正前の粒度分布，実線が補正後の粒度分布である。

【００２７】この図６から分かるように、小さい粒度と
誤認された粒体が所定の正しい粒度に補正されて、補正
後の粒度分布が実際の粒度分布側に収束し、実際の粒度
分布に近づいていることがわかる。なお、上記実施例に
おいて、補正データ格納部７には０〜５０mmまでの粒度
に対応した確率値を格納しているが、０〜１００mm等よ
り広い範囲の粒度に対応した値を格納しておいて、補正
データとして必要な粒度の確率値のみを補正演算部６に
供給可能にするようにしておいてもよい。また、補正デ
ータ格納部７に各粒度確率ベクトルを予め算出して格納
しておき、該粒度確率ベクトルのデータを補正演算部６
に供給可能にしてもよい。

【００２８】また、前記実施例においては、対象とする
粒状性物体の粒度の範囲が既知のものとして説明してい
るが、粒度抽出部６で求めた粒度分布に存在する粒度の
範囲を補正データ格納部７に供給して、該粒度の範囲に
対応する階級の確率情報を該補正データ格納部７から補
正演算部６に伝達可能にしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の粒状
性物体の粒度分布測定方法では、検出した粒度分布に統
計処理をすることで、表面形状から検出された該粒状性
物体の粒度分布が、より実際の値に近づくと共に迅速に
検出可能になるという効果があり、これによって、検出
した粒度分布に基づく、原料ヤードの整粒，高炉粒度別
装入，若しくはベルレス原料装入等における粒度の制御
がより迅速に且つ正確に行えるようになるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例の粒状性物体の粒度分布測
定装置を示す概略構成図である。

【図２】本発明に係る実施例の表面形状処理部での処理
状態を示す図である。

【図３】本発明に係る実施例の粒度抽出部での処理状態
を示す図である。

【図４】粒体の検出される粒度の変化を示す図である。

【図５】粒体間の重なり状態の一例を示す側面図であ
る。

【図６】本発明に係る実施例により測定した粒度分布を
示す図である。

【符号の説明】

１粒状性物体３レーザー距離計４表面形状処理部５粒度抽出部６補正演算部７補正データ格納部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の粒体から構成される粒状性物体の
表面形状を測定し、その表面形状に応じた波形信号に微
分処理，及びスレッシュホールド処理を実施して前記粒
状性物体の粒度分布を検出した後、その検出した粒度分
布に、前記粒状性物体を構成する各粒度が夫々，各階級
の粒度として検出される確率をもとに統計処理を施し
て、前記粒度分布を補正することを特徴とする粒状性物
体の粒度分布測定方法。