2006 Fiscal Year Annual Research Report
多種複合廃棄物の高度製鉄利用を可能にする有機化合物の高温反応解明と制御
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18360362
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
葛西 栄輝 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (50134044)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 直人 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (90396531)
村上 太一 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (80374966)
川本 克也 独立行政法人国立環境研究所, 循環型社会形成推進, 廃棄物研究センター・室長 (50257325)
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| Keywords | 有機系廃棄物 / 熱分解ガス / ガス改質反応 / 酸化鉄還元反応 / コンポジット構造 |
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| Research Abstract |
有機系廃棄物を酸化鉄の還元材として利用すると共に、水素とCOが主体の燃料ガスを回収する複合製鉄プロセス構築に必要な基礎的知見の取得を目的とした検討を行い下記のような結果が得られた。
1.有機物-酸化鉄系コンポジットの熱分解・還元実験装置の作製および予備実験
モデルコンポジット試料の熱分解・還元実験を行うための装置を作製した。既設の赤外線加熱炉、マスフローコントローラーおよび本補助金にて購入した高速・小型ガス分析計等を用いて高速加熱および冷却、導入ガス組成の調整、生成ガス種の迅速分析等を可能とするもので、これを用いて一連の予備実験を行い、実験装置としての妥当性を確認した。
2.有機系廃棄物の熱分解により生成するガス種の定量化
RDF、RPFおよび数種のプラスチック試料を粉砕・混合して作製したモデル原料の熱分解実験を行い、生成ガス種の把握を行った。特に酸化鉄との共存時の等速加熱(0.6-3.7K/s)での挙動を明らかにするため、モデル有機系廃棄物(MDPEを採用した)と酸化鉄粉(ヘマタイト試薬、鉄鉱石粉等)の複合試料を使用した加熱実験を行った。最高加熱温度を1423Kとし、一部の試料には黒鉛を添加し、その影響についても調査した。複合化条件は、単純混合と積層を基準とし、数種の条件を設定した。コンポジットの温度測定、加熱途中の急冷試料(反応中断試料)の組織観察、成分分析を行い、有機物の熱分解と発生ガスの酸化鉄還元への寄与率を定量化した。
3.コンポジット内の伝熱解析およびコンポジット構造設計
大きな吸熱反応を伴う反応である熱分解と酸化鉄の還元が同時に進行可能なコンポジット構造を検討するために、加熱時のコンポジット内部での反応を考慮した2次元の熱伝導に関する数値解析を行った。得られた実験および解析結果より、有機化合物の濃度分布を持つ2層構造コンポジットの設計を行った。
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