電場利用によるスラグからの金属およびマット液滴の分離

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10750542
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 高須 登実男 九州工業大学, 工学部, 講師 (20264129)
• Keywords: 液滴 / 製錬プロセス / 界面現象 / 回収率 / 界面張力 / 電位勾配 / 分離 / マランゴニ対流

Research Abstract

各種金属の乾式製錬プロセスにおいて、スラグからの金属およびマットの分離は有価金属の回収率を決める一つの主要な要因となっている。電場印加により液滴を移動させ分離特性を向上させることが考えられる。その場合に必要となる界面張力についての基礎的なデータを採取することと、電場が液滴の移動挙動に及ぼす効果を定量的に明らかにし、最終的に有価金属の回収率を向上させることを目的としている。液滴の移動する機構を明らかにするために、水溶液系での滴下電極を用いた模型実験をおこなった。毛細管から水溶液中へ滴下する金属滴の電場を印加して、液滴が形成される過程の形状を観察するとともに電流測定をおこなった。その結果、設定電位により滴下挙動が大きくなることが明らかとなった。アノード極においては、滴下時間間隔および一滴当たりの体積の増加が認められた。また界面においては酸化膜が形成されることが分かった。一方、カソード極においては、液滴表面は金属光沢を示し、電圧の絶対値を大きくすると滴の体積、落下時間間隔ともに減少し、界面張力が減少しているものと考えられた。印加電圧が高い場合には、水溶液と滴との界面近傍において流動が観察され、界面張力勾配が駆動力とするマランゴニ対流であると考えられる。さらに、電圧が零のときにも滴の成長にともなって微小な電流が流れていることがわかり、陽イオンが界面に特異吸着しているものと考えられた。溶液内に静置した液滴に外部電極により電場を印加したときには、カソード電極に近い部分には酸化膜が形成され、アノード電極に近い部分は金属光沢を示していた。滴下水銀を用いた実験結果と併せると、界面張力勾配は形成されていると推察されるが、界面近傍における対流は明確には観察されなかった。本実験を通して確立された手法を高温系にも適用して、現象の定量的な把握と実操業への適用性について明らかにする予定である。