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2010 Fiscal Year Annual Research Report

多槽循環式塩化カルシウム浴酸化物直接還元による高清浄度チタンの製造

Research Project

Project/Area Number 20360341
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

鈴木 亮輔  北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (80179275)

Keywords金属生産工学 / 溶融塩 / チタン / 反応・分離工学 / 電気化学 / 複合酸化物
Research Abstract

本研究の目的は難還元性の酸化物TiO_2から、直接に酸素濃度100mass ppmでかつ炭素濃度100ppm以下の高清浄Ti金属を連続的に製造することである。溶融CaCl_2を用いた酸化物直接還元・電解再生型製造法(以下OS法と称する)に加え、新提案の炭素汚染のないZrO_2酸素吸収陽極脱酸素法と、既報の二種の脱酸法等とを直列多槽式で連結し、溶融CaCl_2の流れと段階的な酸素除去によりTiの還元脱酸と副生成物CaOの再生を一貫して行うCa還元・脱酸プロセスの完成を目指している。
昨年度に引き続き酸化物の還元初期段階を検討した。出発原料TiO_2の他、中間生成物CaTiO_3等を用いて、溶融塩中の極間電圧を固定し酸素濃度を通電量の関数として調査した。CaTiO_3を用いた場合には表面にTiが析出して粒子を覆い低酸素化が困難であった。一方、TiO_2からの還元の中間生成物TiOを還元した場合は、酸素の拡散が遅い極めて緻密なTi層が形成されるため、酸素濃度の低減がより一層遅くなった。TiO_2からの還元ルートを総合すると、CaTiO_3が一部生成するが、高い電流密度を与えて多孔質粒子である還元中間生成物を一旦つくり、次いで溶融塩を入れ替え、TiOが緻密化することなく短時間でTiに還元する、少なくとも2段の工程で還元を行うとよいことが分った。また高速還元には広い陽極面積が望ましい。
一方、ZrO_2酸素吸収陽極は炭素汚染を与えない点で望ましいが、低温ではイオン伝導性が小さくなる。酸素イオン伝導体として最近知られるようになったLaNiMnGaO_x系酸化物を合成してCaCl_2に対する耐性を確認し、イオン伝導性陽極膜として適用できるか調査したところ、短時間では良好な特性を示した。その他、CaCl_2溶融塩の還元能力を種々の酸化物で検討した。

  • Research Products

    (21 results)

All 2011 2010

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (19 results)

  • [Journal Article] Direct Production of Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr Biomedical Alloy from Oxide Mixture in Molten CaCl_22010

    • Author(s)
      S.Osaki, H.Sakai, R.O.Suzuki
    • Journal Title

      Journal of The Electrochemical Society

      Volume: 157 Pages: E117-121

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Current Activities of OS Process Using Molten CaO+CaCl_22010

    • Author(s)
      Ryosuke O.Suzuki
    • Journal Title

      Proc. of 2nd International Round Table on Titanium Production in Molten Salts

      Volume: 1 Pages: Suzuki-paper.pdf

  • [Presentation] 溶融塩電解によるCO_2ガスからの炭素生成2011

    • Author(s)
      大竹広野、木下博嗣、菊地竜也、鈴木亮輔
    • Organizer
      電気化学会春季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学、横浜市(学会開催中止、発表認定)
    • Year and Date
      20110329-20110331
  • [Presentation] 溶融CaCl_2-CaO中におけるチタン酸化物の電解還元2011

    • Author(s)
      小林直登、小林圭一、菊地竜也、鈴木亮輔
    • Organizer
      日本鉄鋼協会第161回春季講演大会
    • Place of Presentation
      東京都市大学、東京都世田谷区(学会開催中止、発表認定)
    • Year and Date
      20110329-20110331
  • [Presentation] 溶融塩電解によるCO_2ガスからの炭素生成2011

    • Author(s)
      大竹広野、木下博嗣、菊地竜也、鈴木亮輔
    • Organizer
      日本金属学会日本鉄鋼協会北海道支部合同冬季講演大会
    • Place of Presentation
      室蘭工業大学、室蘭市
    • Year and Date
      20110127-20110128
  • [Presentation] 溶融CaCl_2中での電解還元によるSO_2の還元2011

    • Author(s)
      西山博通、木下博嗣、菊地竜也、鈴木亮輔
    • Organizer
      日本金属学会日本鉄鋼協会北海道支部合同冬季講演大会
    • Place of Presentation
      室蘭工業大学、室蘭市
    • Year and Date
      20110127-20110128
  • [Presentation] 溶融CaCl_2を用いたNb-Ti-Ni合金粉末の製造と極低酸素化2011

    • Author(s)
      延命龍之介、菊地竜也、鈴木亮輔
    • Organizer
      日本金属学会日本鉄鋼協会北海道支部合同冬季講演大会
    • Place of Presentation
      室蘭工業大学、室蘭市
    • Year and Date
      20110127-20110128
  • [Presentation] 溶融CaCl_2中での電解還元によるNb粉末の生成2011

    • Author(s)
      上田勇、菊地竜也、鈴木亮輔
    • Organizer
      日本金属学会日本鉄鋼協会北海道支部合同冬季講演大会
    • Place of Presentation
      室蘭工業大学、室蘭市
    • Year and Date
      20110127-20110128
  • [Presentation] Reduction of Titanium Oxide in Molten CaO-CaCl_22010

    • Author(s)
      N.Kobayashi, K.Kobayashi, T.Kikuchi, R.O.Suzuki
    • Organizer
      12^<th> Joint Symposium between Univ. of Science and Technology Beijing and Hokkaido Univ.
    • Place of Presentation
      北京科学技術大学、北京市、中国
    • Year and Date
      20101010-20101012
  • [Presentation] CaCl_2-CaO溶融塩電解によるCa生成2010

    • Author(s)
      山田大祐、菊地竜也、鈴木亮輔
    • Organizer
      日本金属学会秋季講演大会
    • Place of Presentation
      北海道大学、札幌市
    • Year and Date
      20100925-20100927
  • [Presentation] 溶融CaCl_2中におけるTiOの還元2010

    • Author(s)
      小林直登、小林圭一、菊地竜也、鈴木亮輔
    • Organizer
      日本金属学会秋季講演大会
    • Place of Presentation
      北海道大学、札幌市
    • Year and Date
      20100925-20100927
  • [Presentation] Nickel Powder Production Directly from Nickel Oxide in Molten CaCl_22010

    • Author(s)
      R.F.Descallar, N.Kobayashi, S.Osaki, T.Kikuchi, R.O.Suzuki
    • Organizer
      日本金属学会秋季講演大会
    • Place of Presentation
      北海道大学、札幌市
    • Year and Date
      20100925-20100927
  • [Presentation] 溶融LiCl-Li_2Oの電解によるCO_2ガスからの炭素生成2010

    • Author(s)
      大竹広野、木下博嗣、菊地竜也、鈴木亮輔
    • Organizer
      日本金属学会秋季講演大会
    • Place of Presentation
      北海道大学、札幌市
    • Year and Date
      20100925-20100927
  • [Presentation] Current Activities of OS Process Using Molten CaO+CaCl_22010

    • Author(s)
      R.O.Suzuki
    • Organizer
      Second International Round Table on Titanium Production in Molten Salts
    • Place of Presentation
      Rica Ishavs Hotel Tromso-Trondheim、ノルウェー 招待講演
    • Year and Date
      20100919-20100922
  • [Presentation] CaCl_2-CaO溶融塩に関する基礎的研究2010

    • Author(s)
      山田大祐、岡祐一、菊地竜也、鈴木亮輔
    • Organizer
      電気化学会溶融塩委員会主催、第42回溶融塩化学討論会
    • Place of Presentation
      函館ロワジールホテル、函館市
    • Year and Date
      20100909-20100910
  • [Presentation] 溶融塩電解によるCO_2ガスからの炭素生成2010

    • Author(s)
      大竹広野, 酒井博, 木下博嗣, 菊地竜也, 鈴木亮輔
    • Organizer
      電気化学会溶融塩委員会主催、第42回溶融塩化学討論会
    • Place of Presentation
      函館ロワジールホテル、函館市
    • Year and Date
      20100909-20100910
  • [Presentation] TiOおよびCaTiO_3のCaCl_2+CaO中における還元挙動2010

    • Author(s)
      小林直登、小林圭一, 菊地竜也, 鈴木亮輔
    • Organizer
      電気化学会溶融塩委員会主催、第42回溶融塩化学討論会
    • Place of Presentation
      函館ロワジールホテル、函館市
    • Year and Date
      20100909-20100910
  • [Presentation] Nickel oxide electro-reduction in Molten CaCl_2+CaO2010

    • Author(s)
      R.F.Descallar, N.Kobayashi, S.Osaki, T.Kikuchi, R.O.Suzuki
    • Organizer
      電気化学会溶融塩委員会主催、第42回溶融塩化学討論会
    • Place of Presentation
      函館ロワジールホテル、函館市
    • Year and Date
      20100909-20100910
  • [Presentation] Nickel oxide electro-reduction in Molten CaCl_2+CaO2010

    • Author(s)
      R.F.Descallar, N.Kobayashi, S.Osaki, T.Kikuchi, R.O.Suzuki
    • Organizer
      電気化学会秋季大会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学、厚木市
    • Year and Date
      20100902-20100903
  • [Presentation] CaCl_2-CaOの電解挙動2010

    • Author(s)
      山田大祐、菊地竜也、鈴木亮輔
    • Organizer
      電気化学会秋季大会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学、厚木市
    • Year and Date
      20100902-20100903
  • [Presentation] ZrO_2固体電解質電極を用いたCO_2ガスの溶融塩電解還元2010

    • Author(s)
      大竹広野、酒井博、木下博嗣、菊地竜也、鈴木亮輔
    • Organizer
      電気化学会秋季大会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学、厚木市
    • Year and Date
      20100902-20100903

URL: 

Published: 2012-07-19  

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