金属精錬プロセスにおける吹込みガス気泡の微細化に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455430
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 佐野 正道 名古屋大学, 工学部, 教授 (70023174)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥村 圭二 名古屋大学, 工学部, 助手 (50204144)
• Keywords: インジェクション冶金 / 溶融金属 / スリットノズル / 回転ノズル / ガス吹込み / 気泡 / 微細化 / 気泡上昇速度

Research Abstract

液体中への吹込みガス気泡を微細化し、吹込み精錬プロセスを高効率化することを目的として、偏心回転ノズル、スリットノズルからの気泡の生成挙動、生成気泡の合体分裂挙動、および浴内の気泡分散挙動を高速度ビデオカメラにより撮影し、デジタルムービング装置により気泡の微細化の観点より解析し、ガス流量、ノズル回転数、スリットの幅、長さなどの影響を検討した。
偏心回転ノズルからのガス吹込みでは、1)生成気泡径は回転数の増加とともに減少すること、2)回転数が高くなると上昇気泡間の合体が起こらず、したがって浴中の分散気泡径が小さいこと、3)吹込みガスはプルームを形成しないため、気泡上昇速度も単一気泡の場合にほぼ一致すること、などを明らかにした。なお、これまでの研究で浴深さが小さいときには浴内の混合時間も短かくなることもわかっており、偏心回転ノズルを用いることにより、気液接触操作が効率化されることが明らかになった。また、ガス、液体の流動解析も流体解析装置を用いて試みている。
スリットノズルからのガス吹込みについては、1)スリットの長さ方向に気泡発生点が多く存在し、その結果従来の単一ノズルに比較して生成気泡が大幅に小さくなること、2)液に対するノズルの濡れ性が気泡発生点数に影響を及ぼし、液に濡れる場合に比較して濡れない場合には発生点の数が減少すること、3)生成気泡の大きさはDavidson、Schulerの気泡生成モデルでほぼ説明できること、などの結果を得ている。なお、当初高流量のガス吹込みで生成する気体膜が分裂して小気泡が生成すると予想したが、実際には表面張力の影響により、大気泡となることが明らかになった。したがって、吹込みガス気泡を微細化するためには気泡発生点あたりのガス流量をある流量以下に抑える必要があり、現在その方向で研究を進めている。

Research Products

• [Publications] 佐野正道ら: "MgO-C製多孔質管による溶鉄の脱酸速度" 材料とプロセス. 8. 1034 (1995)
• [Publications] M.Sano,et al.: "Degassing of molten iron with vacuum suction degassing method" 7th China-Japan Symp.on Science and Technology of Iron and Steel. 72-86 (1995)
• [Publications] M.Sano: "Purification of molten iron by degassing" Int.Symp.on Advanced Materials and Technology for the 21st Centuary. (1995)
• [Publications] M.Sano et al.: "Kinetic study on hydrogen desorption from molten iron" 1st Int.Symp.on Science and Technology of Steelmaking,ISIJ. (発表予定). (1996)