Oxidation Reaction of Copper Concentrate with Low Grade and Phase Separation Process of Slag/matte Melts

• Project/Area Number: 15H04167
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Metal making/Resorce production engineering
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: Takebe Hiromichi 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (90236498)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斎藤 全 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (80431328)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥16,510,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥3,810,000); Fiscal Year 2017: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2016: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2015: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: 製錬工学 / 銅乾式製錬 / 高温融体 / 相分離 / その場観察 / 微細構造 / 粘度 / 耐火物 / 状態図 / 融体物性

Outline of Final Research Achievements

The hot-thermocouple method was applied for evaluations of the oxidation reaction of copper concentrate with silica sand and the phase separation of sulfide matte/oxide slag melts. The processes were monitored by a CCD camera through a microscope recorded by a personal computer. The quenched samples were analyzed by scanning electron microscopy. Copper slag granules cooled in air consisted of magnetite and fayalite phases with As and Pb elements concentrated in the residual SiO2-rich aluminosilicate non-crystalline matrix with a satisfaction of JIS K 0058-2 for the elution amounts of Pb and As in 1mol/L HCl aqueous solution. Viscosity of copper slag and synthesized FeO-SiO2 slag melts were measured by rotating cylinder method. Interfacial reactions of re-bonded magnesia-chrome refractory with FeO-SiO2 slag melt was studied under controlled oxygen partial pressure of atmosphere by the prediction of thermodynamically-stable phases and high-temperature reaction tests.

Research Products

• [Journal Article] 塊状MgCr2O4, MgO及びマグネシア・クロム質耐火物と銅スラグ融体の予測と反応実験 (2018)
  • Author(s): 島田 岳、武部 博倫
  • Journal Title: 耐火物 Volume: 70 Pages: 161-169
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Crystallization on Microstructure and Elution Properties in Copper Slag (2017)
  • Author(s): Takebe Hiromichi、Tomita Sayuri、Saitoh Akira、Kawahara Masayasu、Sueoka Yuri、Sakakibara Masayuki
  • Journal Title: Journal of Sustainable Metallurgy Volume: 3 Issue: 3 Pages: 543-550
  • DOI: 10.1007/s40831-017-0130-8
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effect of Cooling Rate on Phase and Microstructure in Copper Slag (2016)
  • Author(s): H. Takebe, S. Tomita, A. Okada
  • Journal Title: Proceedings of Copper2016 Volume: - Pages: 2667-2674
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Rare-Earth Recovery from Soda Lime Silicate Glass Cullet by P2O5 Addition (2016)
  • Author(s): Lukumanul Hakim Arma, Akira Saitoh, Hiromichi Takebe
  • Journal Title: Journal of Sustainable Metallurgy Volume: Online on 28 Marich, 2016 Issue: 3 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1007/s40831-016-0053-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Intermediate length scale organisation in tin borophosphate glasses: new insights from high field correlation NMR (2015)
  • Author(s): G. Tricot, A. Saitoh, H. Takebe
  • Journal Title: Phys. Chem. Chem. Phys. Volume: 17 Issue: 44 Pages: 29531-29540
  • DOI: 10.1039/c5cp02095f
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 砂粒状結晶化銅スラグの作製と重金属溶出性評価 (2018)
  • Author(s): 武部 博倫、吉福 秀斗、島口 一輝
  • Organizer: 資源・素材学会 平成30年度（2018年） 春季大会
• [Presentation] クロムフリーなスピネル化合物とケイ酸塩系スラグ融体の界面反応 (2018)
  • Author(s): 島田 岳、武部 博倫
  • Organizer: 第56回セラミックス基礎科学討論会
• [Presentation] 銅精鉱の酸化反応解析に対するホットサーモカップル法の適用 (2017)
  • Author(s): 高橋祐介、武部博倫
  • Organizer: 資源・素材学会 平成29(2017)年度 春季大会
  • Place of Presentation: 千葉工業大学 津田沼キャンパス・千葉県（習志野市）
  • Year and Date: 2017-03-27
• [Presentation] 酸素分圧制御下における塊状MgCr2O4と銅スラグ融体の界面反応 (2017)
  • Author(s): 島田岳、武部博倫
  • Organizer: 資源・素材学会 平成29(2017)年度 春季大会
  • Place of Presentation: 千葉工業大学 津田沼キャンパス・千葉県（習志野市）
  • Year and Date: 2017-03-27
• [Presentation] 酸素分圧制御下におけるMgCr2O4とFeO-SiO2系スラグの界面反応 (2017)
  • Author(s): 島田岳、武部博倫
  • Organizer: 第55回セラミックス基礎科学討論会
  • Place of Presentation: 岡山コンベンションセンター・岡山県（岡山市）
  • Year and Date: 2017-01-12
• [Presentation] ホットサーモカップル法を用いた銅精鉱の酸化溶融反応の直接観察 (2017)
  • Author(s): 高橋 祐介、武部 博倫
  • Organizer: 第14回「若手研究者・学生のための研究発表会」（資源・素材学会（関西支部））
• [Presentation] ホットサーモカップル法による銅精鉱酸化反応過程の直接観察と解析 (2017)
  • Author(s): 武部 博倫、高橋 祐介
  • Organizer: 資源・素材&EARTH 2017（札幌）
  • Invited
• [Presentation] 酸素分圧制御下における塊状MgCr2O4と銅スラグ融体の界面反応 (2017)
  • Author(s): 島田 岳、武部 博倫
  • Organizer: 資源・素材&EARTH 2017（札幌）
• [Presentation] 銅精鉱の急速酸化溶融におけるスラグ／マット組成及び微細構造の評価 (2017)
  • Author(s): 高橋 祐介、武部 博倫
  • Organizer: 資源・素材&EARTH 2017（札幌）
• [Presentation] 酸素分圧制御下における銅スラグ融体の粘度測定 (2017)
  • Author(s): 葛巻 星、岡野 聡、武部 博倫
  • Organizer: 資源・素材&EARTH 2017（札幌）
• [Presentation] Direct Observation of Oxidation Reaction of Copper Ore by Hot-thermocouple Method (2017)
  • Author(s): H. Takebe, Y. Takahashi
  • Organizer: European Metallurgical Conference 2017
• [Presentation] 銅精鉱の酸化反応解析に対するホットサーモカップル法の適用 (2017)
  • Author(s): 高橋 祐介、武部 博倫
  • Organizer: 資源・素材学会 平成29年度 (2017年) 春季大会
• [Presentation] Effect of Cooling Rate on Phase and Microstructure in Copper Slag (2016)
  • Author(s): H. Takebe, S. Tomita, A. Okada
  • Organizer: Copper2016
  • Place of Presentation: Kobe International Conference Center・兵庫県（神戸市）
  • Year and Date: 2016-11-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ホットサーモカップル法による銅精鉱の酸化反応過程の評価 (2016)
  • Author(s): 高橋祐介、武部博倫
  • Organizer: 資源・素材2016（盛岡）－平成28年度 資源・素材関係学協会合同秋季大会－
  • Place of Presentation: 岩手大学理工学部キャンパス・岩手県（盛岡市）
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] 銅スラグのヒ素及び鉛の溶出性に及ぼす相と微細構造の影響 (2016)
  • Author(s): 武部博倫、富田さゆり、岡田明子
  • Organizer: （一社）資源・素材学会 平成28(2016)年度 春季大会
  • Place of Presentation: 東京大学 本郷キャンパス・東京都（文京区）
  • Year and Date: 2016-03-28
  • Invited
• [Presentation] 銅スラグにおける冷却速度と微細構造の関係 (2015)
  • Author(s): 富田さゆり、岡田明子、武部博倫
  • Organizer: （一社）資源・素材関西支部 第12回 若手研究者・学生のための研究発表会
  • Place of Presentation: キャンパスプラザ京都・京都府（京都市）
  • Year and Date: 2015-12-11
• [Presentation] 銅スラグの重金属溶出性に及ぼす結晶化の影響 (2015)
  • Author(s): 富田さゆり、岡田明子、斎藤全、武部博倫、河原正泰
  • Organizer: 資源・素材2015（松山）－平成27年度 資源・素材関係学協会合同秋季大会－
  • Place of Presentation: 愛媛大学城北キャンパス工学部講義棟・愛媛県（松山市）
  • Year and Date: 2015-09-08
• [Remarks] 「愛媛大、銅スラグの鉛・ヒ素を封じ込める手法開発－ゆっくり冷やすだけ 路盤材活用も」
  • URL: https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00389095
• [Remarks] 愛媛大学材料プロセス工学研究室
  • URL: http://www.mat.ehime-u.ac.jp/labs/mpe/
• [Remarks] 愛媛大学 材料プロセス工学研究室 ホームページ
  • URL: http://mpel.jp