1. 古典的な方法 (ベンチマーク方法)
この方法は精度が高く、他の方法の審査や調整のベンチマークとしてよく使用されます。
1. 乾燥炉法(重量法)
これは最も古典的かつ基本的な標準法であり、現在、研究室で最も一般的に使用されています。
原理:加熱によりクロム鉱石砂中の水分を蒸発させ、加熱前後の質量差から水分含有量を算出します。
手順:
代表的なクロム鉄鉱石砂のサンプルを採取し、その初期質量(m₁ として記録)を正確に計量します。
サンプルを定重量乾燥皿に入れて平らにします。
乾燥皿を強制空気乾燥炉に入れ、105±5℃で乾燥させます。
指定された時間(通常 2 ~ 4 時間、または一定重量に達するまで)乾燥させた後、サンプルを取り出し、デシケーターに入れて室温まで冷却します。
乾燥したサンプルの質量を正確に計量します(m₂で記録)。
計算式:
水分(%)=m 1 − m 2/m1 × 100%
利点: シンプルな装置、低コスト、正確で信頼性の高い結果。
デメリット: 時間がかかり、通常は数時間かかるため、現場での迅速な監視には適していません。
2. カールフィッシャー法
この方法は主に、物質内の微量の水分を測定するために使用されます。この方法は、極めて高い精度が求められる場合や、異なる形態の水分を区別する必要がある場合に検討されます。
原理: ピリジンとメタノールの存在下でヨウ素と二酸化硫黄と水との定量反応を利用する化学的方法。
利点: 非常に高い精度で、ppm レベルまで測定できます。
欠点:操作が複雑、試薬が高価、オペレーターの高度なスキルが必要、高水分含有量の日常的な試験には適さない。そのため、クロム鉱石の日常的な水分試験にはあまり使用されていない。
2. 迅速な方法(オンサイト/オンライン方法)
生産プロセス制御(砂の混合や成形など)の速度要件を満たすために、さまざまな迅速な測定方法が開発されています。
1. 迅速水分計(ハロゲン/赤外線ランプ加熱方式)
これは、計量ユニットと加熱ユニットを統合した、現在最も広く使用されている迅速方法です。
原理:乾燥炉法と同様に、どちらも温度損失法に基づいています。ただし、高効率ハロゲンランプまたは赤外線加熱源と天秤を統合しています。内蔵プログラムを使用して、装置はサンプルをリアルタイムで自動的に加熱・計量し、最終的な水分含有量を自動的に計算して表示します。
利点:
非常に高速: 通常、数分以内に結果が得られます。
使いやすさ: 事実上ワンタッチ操作なので人為的エラーが軽減されます。
ポータブル: 一部のモデルは現場に持ち運ぶことができます。
デメリット:標準的な乾燥炉法に比べて精度が若干劣り、定期的に乾燥炉法による校正が必要です。機器自体にもある程度のコストがかかります。
2. オンライン水分検出器
生産ラインを継続的にリアルタイムで監視するために使用されます。
原理: 中性子、マイクロ波、赤外線、その他のセンサーが水分と相互作用する物理的特性を利用した間接測定。
中性子法:水素原子は中性子を減速します。減速された中性子の数を測定することで水素含有量を推定し、水分含有量を測定します。精度は高いものの、装置は高価で放射性物質を放出するため、厳格な管理が必要です。
マイクロ波法:水分は乾いた砂とは異なる方法でマイクロ波を吸収し、その位相シフトを測定して水分を計算します。
赤外線法:水分子が特定の波長の赤外線を吸収し、その吸収強度を測定することで水分含有量を判定します。
利点: 完全に自動化されており、リアルタイムのフィードバックが得られるため、プロセス制御に最適です。
デメリット:機器には多額の投資と専門家による設置・メンテナンスが必要です。さらに、測定結果は材料の粒子サイズ、密度、組成などの要因の影響を受けやすいため、頻繁な校正が必要です。



