結晶化制御と相分離を利用した銅製錬スラグの製鉄原料化プロセスの開発

• Project/Area Number: 25420791
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Metal making/Resorce production engineering
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 佐野 浩行 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50314050)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 自溶炉スラグ / 銅製錬 / 製鉄原料 / 徐冷 / 銅 / 鉄 / マグネタイト / ファイヤライト

Research Abstract

実験に供した自溶炉水砕スラグの性状について分析したところ，試料外観は黒色で光沢があり，XRD分析や光学顕微鏡観察から，スラグは大部分が非晶質であるが，MagnetiteとFayaliteの析出が若干認められた。化学分析からFeOが約45mass%，Fe2O3が約8mass%，SiO2が約30mass%で大半を占めており，製鉄に影響を及ぼす非鉄成分では，Cuが約1.3mass%，Znが約1.7mass%含まれていた。
溶融－徐冷プロセスにおいて結晶化挙動およびCuの分配挙動を調査した結果, 以下のことが明らかになった。溶融スラグを徐冷処理により室温まで冷却すると，MagnetiteおよびFayaliteの結晶が析出した。冷却速度を0.5K/minから9K/minまで変化させたところ，速い場合や遅い場合は両方の結晶が析出したが，1～3K/min程度の速度で冷却した場合には，Magnetiteのみの析出が認められた。このことから，冷却速度を制御することにより，析出する結晶を制御できる可能性が示唆された。次に，徐冷試料をSEM観察したところ，Magnetiteはある程度の塊で析出していたが，Fayaliteは非晶質と交互に層状で析出することが認められた。そこで，後の分離操作を考慮するとある程度の塊であることが必要であるため，Magnetite相と非晶質相の界面近傍および内部に対してEDSによりCuの分配について分析したところ，析出したMagnetite相中にはCuがほとんど入っておらず，非晶質相に分配することが分かった。したがって，製鉄原料化の対象酸化鉄としては，Magnetiteが望ましいことが示唆され，分離操作として磁選が候補の一つとして考えられた。

Research Products

• [Presentation] スラグの有効利用・再資源化促進に向けた結晶化制御と材料特性 (2013)
  • Author(s): 佐野浩行
  • Organizer: 資源・素材２０１３
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] 結晶化制御による銅製錬自溶炉スラグの製鉄原料化プロセスの開発 (2013)
  • Author(s): 山本和樹，坂野泰隆，佐野浩行，藤澤敏治
  • Organizer: 資源・素材２０１３
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] 銅製錬転炉スラグの結晶化制御による製鉄原料化プロセス (2013)
  • Author(s): 河内俊彦，船橋政志，佐野浩行，藤澤敏治
  • Organizer: 資源・素材２０１３
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] Development of the resource recovery process for steelmaking from the copper smelting slag (2013)
  • Author(s): K.Yamamoto, Y.Banno, H.Sano and T.Fujisawa
  • Organizer: International Symposium on EcoTopia Science 2013
  • Place of Presentation: Nagoya University