JPH051896B2 - - Google Patents
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- JPH051896B2 JPH051896B2 JP59146709A JP14670984A JPH051896B2 JP H051896 B2 JPH051896 B2 JP H051896B2 JP 59146709 A JP59146709 A JP 59146709A JP 14670984 A JP14670984 A JP 14670984A JP H051896 B2 JPH051896 B2 JP H051896B2
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- iron
- reduction
- rays
- reduction rate
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
- G01N23/2206—Combination of two or more measurements, at least one measurement being that of secondary emission, e.g. combination of secondary electron [SE] measurement and back-scattered electron [BSE] measurement
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- Manufacture Of Iron (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は還元炉内で還元中の鉄鉱石の還元率の
測定方法に関するものである。
測定方法に関するものである。
（従来の技術）
還元炉操業において装入物中の鉱石の還元率は
安定な操業を行うための重要な管理項目である
が、従来はシヤフト炉、高炉等の還元炉における
鉱石の還元率の測定方法としては、炉内よりサン
プルをとり、化学分析により、そのサンプルとり
だし位置での還元率を測定するが、鉱石が装入さ
れた状態で炉を解体して各位置での還元率を調査
する方法があるだけで、今まで還元率を直接測定
する手段がなかつた。
安定な操業を行うための重要な管理項目である
が、従来はシヤフト炉、高炉等の還元炉における
鉱石の還元率の測定方法としては、炉内よりサン
プルをとり、化学分析により、そのサンプルとり
だし位置での還元率を測定するが、鉱石が装入さ
れた状態で炉を解体して各位置での還元率を調査
する方法があるだけで、今まで還元率を直接測定
する手段がなかつた。
一方サンプリングと化学分析による還元率測定
では、結果を得るまでには多大の時間を費やし、
還元炉を安定にするための迅速なフイードバツク
が行えなかつた。
では、結果を得るまでには多大の時間を費やし、
還元炉を安定にするための迅速なフイードバツク
が行えなかつた。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は、還元炉内で還元中の鉄鉱石の還元率
の測定方法に関するものであり、鉄鉱石の還元率
の管理を強化して還元炉の安定操業をはかること
を目的とするものである。
の測定方法に関するものであり、鉄鉱石の還元率
の管理を強化して還元炉の安定操業をはかること
を目的とするものである。
（課題を解決するための手段）
本発明者らは還元炉内の鉄鉱石の還元率を直接
測定する方法について種々の研究した結果、熱中
性子と炉内鉄鉱石中の鉄原子の核反応により放出
される中性子捕獲γ線の数と、別に照射したγ線
が炉内鉄鉱石により散乱されてもどつてくる数あ
るいは炉内鉄鉱石を透過してくる数を計測するこ
とにより、鉄鉱石の還元率を直接測定できること
を見出したものである。
測定する方法について種々の研究した結果、熱中
性子と炉内鉄鉱石中の鉄原子の核反応により放出
される中性子捕獲γ線の数と、別に照射したγ線
が炉内鉄鉱石により散乱されてもどつてくる数あ
るいは炉内鉄鉱石を透過してくる数を計測するこ
とにより、鉄鉱石の還元率を直接測定できること
を見出したものである。
（作用）
以下本発明を図面の実施例を基に詳細に説明す
る。
る。
第１図に示すように中性子源１（例えば252Cf、
2MeV、241Am−Be、4.5MeV）より放出される熱
中性子２を装入物鉄鉱石３中に照射する。熱中性
子２と鉄原子４との核反応により中性子捕獲γ線
５が放出される。放出された中性子捕獲γ線５の
エネルギーは約7MeVと高く、鉄鉱石３を透過し
てγ線検出器６に入射する。
2MeV、241Am−Be、4.5MeV）より放出される熱
中性子２を装入物鉄鉱石３中に照射する。熱中性
子２と鉄原子４との核反応により中性子捕獲γ線
５が放出される。放出された中性子捕獲γ線５の
エネルギーは約7MeVと高く、鉄鉱石３を透過し
てγ線検出器６に入射する。
また中性子捕獲γ線５と異なるエネルギー帯域
をもつγ線の線源７（例えば252Cf、1MeV、
137Cs、662KeV）より放出されるγ線８は、装入
物鉄鉱石３に散乱されてもどつてくる。
をもつγ線の線源７（例えば252Cf、1MeV、
137Cs、662KeV）より放出されるγ線８は、装入
物鉄鉱石３に散乱されてもどつてくる。
もどつてくる散乱γ線９は別の鉄鉱石３中を散
乱・透過してγ線検出器６に入射する。γ線検出
器６に入射した中性子捕獲γ線５と散乱γ線９
は、それぞれエネルギー帯域が異なる波高弁別器
１０，１１により識別され、計数器１２，１３に
より計数される。
乱・透過してγ線検出器６に入射する。γ線検出
器６に入射した中性子捕獲γ線５と散乱γ線９
は、それぞれエネルギー帯域が異なる波高弁別器
１０，１１により識別され、計数器１２，１３に
より計数される。
計数された中性子捕獲γ線５の単位時間当りの
数をN1とし、散乱γ線９の単位時間当りの数を
N2とする。N1は単位体積当りの鉄原子数ｎが大
きくなれば大きくなる。
数をN1とし、散乱γ線９の単位時間当りの数を
N2とする。N1は単位体積当りの鉄原子数ｎが大
きくなれば大きくなる。
また装入物鉄鉱石３の嵩密度ρが大きくなれば
鉄鉱石３透過途中の減衰が大きく、N1は小さく
なる。
鉄鉱石３透過途中の減衰が大きく、N1は小さく
なる。
以上の関係よりN1はｎとρの関係となり、次
式のように表わせる。
式のように表わせる。
N1＝f1（ｎ・ρ）
≒Ａ・（Ｋ・ｎ）−Ｂ・ρ＋Ｃ ……(1)
f1：ｎとρの関数
Ａ、Ｂ、Ｃ：正定数
Ｋ：正定数でＫ・ｎで鉄成分の嵩密度となる。
一方、装入物鉄鉱石３の嵩密度ρが変化すると
検出される散乱γ線９の量も変化する。即ちN2
はρの関数となり、次式のように表わせる。
検出される散乱γ線９の量も変化する。即ちN2
はρの関数となり、次式のように表わせる。
N2＝f2（ρ）≒Ｄ・ρ＋Ｅ ……(2)
f2：ρの関数
Ｄ、Ｅ：正定数
(1)、(2)式によりN1、N2からＫ・ｎとρをそれ
ぞれ求めることができる。
ぞれ求めることができる。
また還元率ｒ（％）は
ｒ（％）＝｛１−還元過程の鉄鉱石単位重量
当りの酸素／装入前の鉄鉱石単位重量当りの酸素｝×10
0……(3) で定義されるから 鉄鉱石単位重量当りの酸素重量＝鉄鉱石単位重
量 −（鉄鉱石単位重量当りの鉄重量 ＋鉄鉱石単位重量当りの不純物重量） 鉄鉱石中の不純物は還元過程において殆んどそ
の量は変化しないことから、ｒは鉄鉱石単位重量
当りの鉄の重量、とのみ関係があり、 ｒ（％）＝｛１−１−（Ｋｎ／ρ＋Ｗ）／１−（Ｋn0／
ρ0＋Ｗ）｝×100……(4) と表わされる。ここでＫは鉄の原子の重さで一定
である。またＷは鉱石単位重量当りの不純物の重
量で一定である。
当りの酸素／装入前の鉄鉱石単位重量当りの酸素｝×10
0……(3) で定義されるから 鉄鉱石単位重量当りの酸素重量＝鉄鉱石単位重
量 −（鉄鉱石単位重量当りの鉄重量 ＋鉄鉱石単位重量当りの不純物重量） 鉄鉱石中の不純物は還元過程において殆んどそ
の量は変化しないことから、ｒは鉄鉱石単位重量
当りの鉄の重量、とのみ関係があり、 ｒ（％）＝｛１−１−（Ｋｎ／ρ＋Ｗ）／１−（Ｋn0／
ρ0＋Ｗ）｝×100……(4) と表わされる。ここでＫは鉄の原子の重さで一定
である。またＷは鉱石単位重量当りの不純物の重
量で一定である。
Ｋｎ／ρは鉄鉱石単位重量当りの鉄重量を表わし、
Ｋn0／ρ0は装入物の鉄鉱石単位重量当りの鉄重量を
表わしており、一定である。
上式よりＫ・ｎ及びρを求めることにより還元
率を計算することができる。(1)式及び(2)式で示さ
れるN1とＫ・ｎ、ρ及びN2とρの関係はあらか
じめ実験で求めることができる。
率を計算することができる。(1)式及び(2)式で示さ
れるN1とＫ・ｎ、ρ及びN2とρの関係はあらか
じめ実験で求めることができる。
上記実験で求めたN1とＫ・ｎ、ρ及びN2とρ
の関係と計数器１２，１３による測定値N1、N2
とを用いることにより還元率ｒを次のようにして
求めることができる。
の関係と計数器１２，１３による測定値N1、N2
とを用いることにより還元率ｒを次のようにして
求めることができる。
即ち測定値N2とN2とρの関係を用いて嵩密度
ρを求めることができる。
ρを求めることができる。
求めた嵩密度ρと測定値N1とN1とＫ・ｎ、ρ
の関係を用いてＫ・ｎを求めることが可能とな
る。求めたＫ・ｎ、ρより(4)式を使つて還元率ｒ
を求めることができる。
の関係を用いてＫ・ｎを求めることが可能とな
る。求めたＫ・ｎ、ρより(4)式を使つて還元率ｒ
を求めることができる。
以上述べた内容は中性子捕獲γ線５と散乱γ線
９の数を計測することにより還元率を求める方法
に関するものであるが、第２図に示すようにγ線
線源７を被測定物鉄鉱石３をはさんで、γ線検出
器６とほぼ対峙する位置に設けて中性子捕獲γ線
５と透過γ線９′の数を計測することによつても
同じようにして還元率を求めることができる。
９の数を計測することにより還元率を求める方法
に関するものであるが、第２図に示すようにγ線
線源７を被測定物鉄鉱石３をはさんで、γ線検出
器６とほぼ対峙する位置に設けて中性子捕獲γ線
５と透過γ線９′の数を計測することによつても
同じようにして還元率を求めることができる。
また同様にして第３図のように中性子線源１と
γ線線源７の両方を被測定物３をはさんでγ線検
出器６とほぼ対峙する位置に、又第４図のように
中性子線源１のみを被測定物３をはさんで、γ線
検出器６とγ線線源７とほぼ対峙する位置に設け
るようにして中性子捕獲γ線５と透過γ線９′あ
るいは散乱γ線９の数を計測することによつても
還元率を測定するのが可能である。
γ線線源７の両方を被測定物３をはさんでγ線検
出器６とほぼ対峙する位置に、又第４図のように
中性子線源１のみを被測定物３をはさんで、γ線
検出器６とγ線線源７とほぼ対峙する位置に設け
るようにして中性子捕獲γ線５と透過γ線９′あ
るいは散乱γ線９の数を計測することによつても
還元率を測定するのが可能である。
さらに第１図と第３図のように中性子線源１と
γ線の線源７を同一側に設置する場合には、例え
ばカリフオルニウム−252のような中性子とγ線
を放出する線源を使用することも可能である。
γ線の線源７を同一側に設置する場合には、例え
ばカリフオルニウム−252のような中性子とγ線
を放出する線源を使用することも可能である。
なお中性子捕獲γ線５の数N1は、熱中性子の
温度によつて変わるが、熱中性子の温度は中性子
線源１の温度に依存し、実験によれば、鉄鉱石の
温度の影響を大きく受けることがない。しかし必
要な場合には別に設けた温度計により鉄鉱石の温
度を測定してN1の温度による変化を補正するこ
とによつて、より正確に還元率を測定することも
可能となる。
温度によつて変わるが、熱中性子の温度は中性子
線源１の温度に依存し、実験によれば、鉄鉱石の
温度の影響を大きく受けることがない。しかし必
要な場合には別に設けた温度計により鉄鉱石の温
度を測定してN1の温度による変化を補正するこ
とによつて、より正確に還元率を測定することも
可能となる。
（実施例）
第５図に高炉のシヤフト部に測定装置を取付け
た場合の本発明による鉄鉱石の還元率測定方法を
示す。
た場合の本発明による鉄鉱石の還元率測定方法を
示す。
中性子線源１とγ線線源７とγ線検出器６及び
熱電対１８を内蔵したプローブ１４が高炉炉壁鉄
皮１５、レンガ１６を貫通してシヤフト部に挿入
されている。プローブ１４が鉄鉱石層１７内にあ
る場合、中性子の照射により鉄鉱石より中性子捕
獲γ線が放出され、前述のように還元率、嵩密度
と関係のある中性子捕獲γ線及び散乱γ線の数を
γ線検出器６、波高弁別器１０，１１を介して計
数器１２，１３で計測する。また熱電対１８によ
り鉄鉱石の温度を測定する。
熱電対１８を内蔵したプローブ１４が高炉炉壁鉄
皮１５、レンガ１６を貫通してシヤフト部に挿入
されている。プローブ１４が鉄鉱石層１７内にあ
る場合、中性子の照射により鉄鉱石より中性子捕
獲γ線が放出され、前述のように還元率、嵩密度
と関係のある中性子捕獲γ線及び散乱γ線の数を
γ線検出器６、波高弁別器１０，１１を介して計
数器１２，１３で計測する。また熱電対１８によ
り鉄鉱石の温度を測定する。
上記計数器１２，１３の出力と熱電対１８の出
力を前述のN1（例えば5953発／100秒）とＫ・ｎ
（例えば1.40ｇ／cm3、ｎは1.56×1022個／cm3）、ρ
（例えば1.95ｇ／cm3）の関係、N2（例えば15268
発／100秒）とρ（例えば1.95ｇ／cm3）の関係、
N1（例えば5953発／100秒）と温度の関係を関数
として内蔵している演算回路１９に伝送し、演算
回路１９により還元率を演算し、レコーダー２０
に出力する。その結果は、炉内よりとりだしたサ
ンプルの化学分析により求めた還元率に近い値
（化学分析値からの偏差±５％）が得られ、満足
すべきものであつた。
力を前述のN1（例えば5953発／100秒）とＫ・ｎ
（例えば1.40ｇ／cm3、ｎは1.56×1022個／cm3）、ρ
（例えば1.95ｇ／cm3）の関係、N2（例えば15268
発／100秒）とρ（例えば1.95ｇ／cm3）の関係、
N1（例えば5953発／100秒）と温度の関係を関数
として内蔵している演算回路１９に伝送し、演算
回路１９により還元率を演算し、レコーダー２０
に出力する。その結果は、炉内よりとりだしたサ
ンプルの化学分析により求めた還元率に近い値
（化学分析値からの偏差±５％）が得られ、満足
すべきものであつた。
また炉内での直接測定以外にも、本発明の方法
を用いることにより、例えば第６図に示すように
サンプリングした鉱石２１を試料容器２２に入れ
て還元率を直接測定することも可能である。
を用いることにより、例えば第６図に示すように
サンプリングした鉱石２１を試料容器２２に入れ
て還元率を直接測定することも可能である。
（発明の効果）
本発明の方法を用いた装置を高炉シヤフト部円
周方向に複数個設置し鉄鉱石の還元率をオンライ
ンで連続に測定することにより、ある部位の還元
率が低下した場合に炉頂装入物分布を調節するこ
とにより炉内ガス流速を変え、還元率が低下した
部位のガス流を多くし還元率を向上させることに
より、高炉の円周方向バランス及び全体の還元率
の管理を強化させ、高炉の操業安定に役立てるこ
とができ、効果大なるものがある。
周方向に複数個設置し鉄鉱石の還元率をオンライ
ンで連続に測定することにより、ある部位の還元
率が低下した場合に炉頂装入物分布を調節するこ
とにより炉内ガス流速を変え、還元率が低下した
部位のガス流を多くし還元率を向上させることに
より、高炉の円周方向バランス及び全体の還元率
の管理を強化させ、高炉の操業安定に役立てるこ
とができ、効果大なるものがある。
以上、高炉装入物鉄鉱石を例に述べて来たが、
本発明は鉄鉱石に限らず、銅鉱石、アルミニウム
鉱石等の還元炉における還元率の測定に応用でき
ることは言うまでもない。
本発明は鉄鉱石に限らず、銅鉱石、アルミニウム
鉱石等の還元炉における還元率の測定に応用でき
ることは言うまでもない。
第１図〜第４図は本発明の還元率を求める方法
の説明図、第５図は本発明を実施する装置の説明
図、第６図はサンプリングした鉄鉱石の還元率測
定に本発明を応用した例の説明図である。 １：中性子線源、２：熱中性子、３：鉄鉱石、
４：鉄原子、５：中性子捕獲γ線、６：γ線検出
器、７：γ線線源、８：γ線、９：散乱γ線、
９′：透過γ線、１０，１１：波高弁別器、１２，
１３：計数器、１４：プローブ、１５：鉄皮、１
６：レンガ、１７：鉱石層、１８：熱電対、１
９：演算回路、２０：レコーダー、２１：サンプ
リングした鉄鉱石、２２：試料容器。
の説明図、第５図は本発明を実施する装置の説明
図、第６図はサンプリングした鉄鉱石の還元率測
定に本発明を応用した例の説明図である。 １：中性子線源、２：熱中性子、３：鉄鉱石、
４：鉄原子、５：中性子捕獲γ線、６：γ線検出
器、７：γ線線源、８：γ線、９：散乱γ線、
９′：透過γ線、１０，１１：波高弁別器、１２，
１３：計数器、１４：プローブ、１５：鉄皮、１
６：レンガ、１７：鉱石層、１８：熱電対、１
９：演算回路、２０：レコーダー、２１：サンプ
リングした鉄鉱石、２２：試料容器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 還元炉内で還元中の鉄鉱石に熱中性子を照射
し、該鉄鉱石内の鉄原子と該中性子との核反応に
より放出される中性子捕獲γ線の数を計測すると
ともに、前記中性子捕獲γ線のエネルギーと異な
るエネルギーをもつγ線を前記鉄鉱石に照射し、
該鉄鉱石を透過あるいは散乱された前記γ線の数
を計測し、前記２つの計測されたγ線の数から鉄
鉱石の単位重量当りの鉄原子数と嵩密度を求め、
下記式によつて鉄鉱石の還元率ｒ（％）を求める
ことを特徴とする還元炉内で還元中の鉄鉱石の還
元率測定方法。 ｒ（％）＝｛１−１−（Ｋｎ／ρ＋Ｗ）／１−（Ｋn0／
ρ0＋Ｗ）｝×100 （ただし、Ｋは定数、ｎは還元中の鉄鉱石の単位
重量当りの鉄原子数、ρは還元中の鉄鉱石の嵩密
度、Ｗは鉄鉱石の単位重量当りの不純物の重量
（既知）、n0は還元前の鉄鉱石の単位重量当りの鉄
原子数（既知）、ρ0は還元前の鉄鉱石の嵩密度
（既知））
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14670984A JPS6126844A (ja) | 1984-07-17 | 1984-07-17 | 還元炉内で還元中の鉄鉱石の還元率測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14670984A JPS6126844A (ja) | 1984-07-17 | 1984-07-17 | 還元炉内で還元中の鉄鉱石の還元率測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6126844A JPS6126844A (ja) | 1986-02-06 |
| JPH051896B2 true JPH051896B2 (ja) | 1993-01-11 |
Family
ID=15413765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14670984A Granted JPS6126844A (ja) | 1984-07-17 | 1984-07-17 | 還元炉内で還元中の鉄鉱石の還元率測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6126844A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5000410B2 (ja) * | 2007-07-26 | 2012-08-15 | 新日本製鐵株式会社 | Ｘ線ｃｔによる焼結用鉄鉱石の鉱物組織評価方法および焼結鉱の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS532578B2 (ja) * | 1972-09-20 | 1978-01-30 |
-
1984
- 1984-07-17 JP JP14670984A patent/JPS6126844A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6126844A (ja) | 1986-02-06 |
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