2003 Fiscal Year Annual Research Report
鉄鋼精錬スラグを原料とした蓄熱システム用吸着剤の開発
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14550681
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| Research Institution | TOHOKU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
大内 千秋 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00312603)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐原 亮二 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30323075)
成島 尚之 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20198394)
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| Keywords | 蓄熱材料 / ゼオライト / A型ゼオライト / 鉄鋼スラグ / 高炉スラグ / アルカリ水熱合成 / リサイクル / 水蒸気吸着熱 |
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| Research Abstract |
ゼオライトへの水蒸気吸着熱を利用した蓄熱システムはエネルギー密度が高いことおよびプロセスの自由度の高さから注目されている。A型ゼオライト(M_x[Al_xSi_<1-x>O_2]・nH_2O)は構成組成としてSi : Alがモル比で1:1であるため、ゼオライトの中でも親水性が高く水蒸気吸着特性に優れる。高炉スラグは、SiO_2-Al_2O_3-CaO-MgOから構成されているため、CaやMgがA型ゼオライト中のNaと置換することを考えれば、A型ゼオライト合成の有力な原料である。以上を踏まえ、SiO_2-Al_2O_3-CaO三元系合成スラグおよび実プロセスで得られた高炉スラグを原料として、NaOH溶液中でA型ゼオライト合成を目的としたアルカリ水熱合成を行った結果を以下に示す。
1、15mass%CaOを含有したSiO_2-Al_2O_3-CaO三元系合成スラグを原料とした合成実験により、328〜393K、NaOH濃度=0.5-3M、反応容器に投入するNaOH溶液質量と合成スラグ質量の比、M_<sol>/M_<slag>=15(ml/g)において、A型ゼオライトが合成されることがわかった。
2、合成されたA型ゼオライトは873Kまで安定であった。
3、高炉スラグから水熱合成によりA型ゼオライトを合成するためには成分調整が必要であった。含有されるCaO+MgO含有量を減少させるほどアルカリ水熱処理後の生成物中A型ゼオライトの割合が増加した。A型ゼオライトを合成するためにはCaO+MgO<30mass%にすることが必要である。
4、ボールミル型反応容器を使用することで、28.8ksと短時間でA型ゼオライトが形成されることを確認した。
5、CaO+MgO=15mass%と成分調整した高炉スラグからの生成物では、昇温に伴い水蒸気脱離に伴う吸熱が確認され、蓄熱材料としての有用性が示唆された。
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