廃棄物およびダスト中の重金属の塩化揮発に関する速度論的研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02F00155
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山口 周 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): WANG NAN 東京大学, 大学院・工学系研究科, 外国人特別研究員
• Keywords: heavy metal / secondary pyrometallurgical processing / chlorination-evaporation reaction / Cl-potential / Pb-oxychloride / quasi-stationary analysis / PbO-PbCl_2 molten salt layer / bulk diffusion

Research Abstract

本研究は,都市ゴミ焼却灰・飛灰や種々の産業廃棄物の無害化処理・有価資源リサイクルを目的とした高温乾式プロセスにおいて問題となる重金属酸塩化物の挙動に関する熱力学的ならびに速度論的解析を目的としたものである。本研究においては,まず鉛酸塩化物の熱力学的性質に関する過去の結果を,ポテンシャル状態図を基にしたプロセス解析の方法を示すとともに,計算状態図的アプローチにより固体酸塩化物系中間化合物ならびに酸塩化物融体の混合自由エネルギパラメータを推定した.次に,速度論的側面について検討し,固体あるいは液体純PbOの塩化反応について,上述の熱力学パラメータを利用した反応解析と塩化と蒸発反応の速度について実験的検討を行った.また、固体の純PbO上に塩素を含むガスを流すと,その塩素ポテンシャルおよび酸素ポテンシャルに依存して表面から酸塩化物系の融体が生じ、酸塩化物融体を通じた物質移動が生じる。現時点では、信頼できる速度論的パラメータが得られていないことと、融体中の物質移動を擬定常を仮定した解析が有効であることを考慮に入れ、物質移動の物性値を必要としない融体中で定常状態を仮定した解析を行った。解析においては、表面組成が気相と平衡していると仮定して、生成した酸塩化物融体中で定常濃度プロファイルを熱力学パラメータをもとにして描き、表面からのPbCl_2の蒸発現象を検討した。得られた結果より、PbO-PbCl_2系の強い親和力による熱力学諸量の非理想的振る舞いを反映した濃度プロファイルを示すことが明らかになり、またその原因が酸塩化物系平衡状態図に存在する中間化合物組成に対応したクラスタ形成である可能性を指摘した。

Research Products

• [Publications] 岩沢こころ, 脇本佳季, 王 楠, 山口周, 前田正史: "溶融飛灰におけるAl_2O_3添加の影響"CAMP-ISIJ. 15. 746 (2002)
• [Publications] Shu Yamaguchi, Kokoro Iwasawa, Nan Wang, Masafumi Maeda: "THERMODYNAMIC ANALYSIS ON THE CHLORIDIZATION REACTION IN DUST RECYCLING PROCESS"Yazawa International Symposium, METALLURGICAL AND MATERIALS PROCESSING : PRINCIPLES AND TECHNOLOGIES. III. 173-184 (2003)
• [Publications] Nan Wang, Yoshiki Wakimoto, Yukiko Oyama, Shu Yamaguchi: "Kinetic Investigation on Chlorination-Vaporization Reaction of Heavy Metals in Ash and Dust"The Japan/Korea International Symposium on Resources Recycling and Material Sciences. C2-6. 252-257 (2003)
• [Publications] Nan Wang, Shu Yamaguchi: "Kinetics of Chlorination-Vaporization of Heavy Metals from Solid Waste"CAMP-ISIJ. 16. 1007 (2003)
• [Publications] Nan Wang, Yoshiki Wakimoto, Yukiko Oyama, Shu Yamaguchi: "Quasi-Stationary Analysis on the chlorination and Vaporization Reaction of Pb-oxychloride in Ash and Dust Recycling"TMS 2004 Annual Meeting & Exhibition, EPD Congress 2004. (to be published).