2010 Fiscal Year Self-evaluation Report
Production of high purity titanium by oxide direct reduction in the molten calcium chloride with the multi-circulated baths
| Project/Area Number |
20360341
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
Metal making engineering
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
SUZUKI RyosukeO. Hokkaido University, 大学院・工学研究院, 教授 (80179275)
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| Project Period (FY) |
2008 – 2011
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| 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 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は難還元性の酸化物TiO_2から、直接に低酸素濃度でかつ低炭素濃度の高清浄Ti金属を連続的に製造することである。このためには、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。
(1)高効率省エネ製造法OS法の弱点の炭素汚染を極力防止するため、酸化物からの到達目標を酸素濃度平均4%Oに設定し、高速・高電流効率の還元条件を定める。高速還元、電解効率95%以上を目指す。
(2)新提案として酸素吸収電極ZrO_2脱酸素法の確立を図り、上記Ti-4%O合金からの脱酸を例に、印加電圧と電気量、反応速度を実験で求め、脱酸目標0.5%Oを実証する。
(3)電気化学的脱酸法の律速段階の調査により、試料量増加による酸素濃度の不均質化と副反応による炭素汚染を低減する電解技術を確立する。
(4)溶融CaCl_2溶媒自体の塩素発生電解法およびCa熱還元・脱酸法を組合せて、酸素濃度100ppm以下という高清浄度Ti連続製造を達成する。
(5)以上を直列に組み合わせて、大気中に取り出すことなく試料を次々と適切な溶融CaCl_2浴に移動させ、還元と脱酸を行う。特にOS法のみの場合と異なり炭素汚染を最小に留める本組合せ法の優位性を立証し、流動と塩の再生の果たす役割を明示する。
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