硫化物系フラックスによる屑鉄中トランプエレメント除去に関する熱力学的基礎研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550515
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 長坂 徹也 東北大学, 工学部, 助手 (30180467)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 萬谷 志郎 東北大学, 工学部, 教授 (90005223)
• Keywords: 鉄スクラップ / トランプエレメント / 鉄リサイクリング / 脱銅 / 硫化物 / 熱力学 / 分配平衡 / 溶液モデル

Research Abstract

平成元年度の研究計画は、当初の予定通り順調に消化されており、実験遂行上の問題点は特に生じていない。研究初年度の実施計画のうち、最重点課題であった2つのテ-マ、すなわち、〔1〕鉄-炭素-硫黄三元系の相平衡と熱力学的性質に関する研究、及び〔2〕硫化鉄-アルカリ、アルカリ土類金属硫化物系フラックスと溶鉄間の銅の分配平衡に関する研究は、既に大部分の測定、解析を終了し、その研究結果を平成元年度日本鉄鋼協会秋季講演大会で発表した。〔1〕の課題については、侵入型溶体モデルを適用し、鉄-炭素-硫黄三元系融体の全組成範囲における成分活量と相平衡を計算により求めることに成功した。これより、溶鉄-硫化物系フラックス間のトランプエレメントの挙動を熱力学的に考察する場合に必要な基礎デ-タを評価することが可能となった。〔2)の課題では、まず、溶融FeS-炭素飽和溶鉄間の銅分配を実測し、1400°Cで平衡銅分配比、約10を得た。また、硫化物系フラックスを用いた際に懸念される溶鉄中硫黄濃度は、約2%と高い値を示した。これらの脱銅条件を改善するために、フラックス中へアルカリ、アルカリ土類金属硫化物を添加し、銅分配に及ぼす影響を調べた。その結果、MgS、CaSはフラックス中のCu_2Sの活量係数を増大させるために、銅分配比はその添加によって減少するが、その他の硫化物、Na_2S、Li_2S、K_<2S>、SrS,BaSは、Cu_2Sの活量係数を減少させるため、銅分配比を増加させることがわかった。本研究で得られた最大銅分配比は、約30であった。また、溶鉄中の硫黄濃度は約0.1%以下にまで低減させることが可能である。すなわち、従来非常に困難とされていた溶鉄からの脱銅が、硫化物系フラックスを用いることによって可能となることを実験的に明らかとした。

Research Products

• [Publications] 王潮: "FeS系融体による鉄スクラップの脱銅に関する熱力学的研究" 材料とプロセス. 2. 146 (1989)
• [Publications] 王潮: "Fe-S-C三元系融体の相平衡" 材料とプロセス. 2. 1239 (1989)
• [Publications] 王潮: "溶融FeS-炭素飽和溶鉄間の銅分配に及ぼすアルカリ、またはアルカリ土類金属硫化物添加の影響" 材料とプロセス. 2. 1241 (1989)