2010 Fiscal Year Annual Research Report
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21246114
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
長坂 徹也 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30180467)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松八重 一代 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50374997)
谷口 尚司 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 教授 (00111253)
嶋崎 真一 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 助教 (00447145)
廣田 憲之 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノセラミックスセンター, 主任研究員 (10302770)
平木 岳人 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (60550069)
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| Keywords | 製鋼スラグ / リン資源 / マンガン資源 / 相平衡 / 凝固パス / リサイクル / 2次資源 / 磁気分離 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、鉄鉱石やスクラップから製鋼スラグ中に移行するリン、マンガン、クロムなどの有価元素を、燐酸カルシウム、マンガノウスタイト、クロマイトスピネル等の結晶相として偏析せしめ、これを母相から磁場印加等の分離操作によって回収し、廃棄物から新たな希少元素資源を得ると同時に、残分を製鋼工程にリサイクルし、製鋼スラグの発生量を大幅に削減しようというものである。申請者は、現場製鋼スラグのミクロ組織を詳細に調べ、スラグ中で燐は主に燐酸カルシウムの形態で存在し、燐をほとんど含まない酸化鉄系結晶マトリックス中で、かなり粗大な結晶粒として著しく偏析していることを明らかにした。また、両者が極端に異なる磁気的性質を有することを明らかにし、強磁場を用いて両者を分離する方法を考案し特許申請した。
平成22では、鉄鋼メーカーよりご提供頂いた約30種類の溶銑脱リンスラグを対象に、リンとマンガンの各結晶相への分配状態を、スラグ組成の関数として整理し、リン、マンガンの偏析度を高めるためのスラグ組成設計方針を明らかにした。また、リンとマンガンの各結晶相への分配状態に及ぼす温度の影響を調べ、凝固パス解析を行った(繰り越し分)東日本大震災によって購入した磁気分離装置が故障したことと、設置されている建物が使用不可能になったため、磁気分離実験を平成23年度に繰り越して実施した。その結果、初期P205濃度が7.9%の徐冷脱リンスラグ10gから、リン鉱石中のリン品位とほぼ同等のP205濃度が31.0%のリン濃化物1.1gを回収することが出来た。これらの結果より、精錬操作後のスラグを冷却速度を制御しながら凝固させることによって、リン、マンガン、クロムなどの有価元素を回収できることを実験的に証明した。
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