2015 Fiscal Year Annual Research Report
非平衡状態を利用したルチル製造グリーンプロセスの開発
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26630374
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
長坂 徹也 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30180467)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ルチル / チタン / 非平衡 / アップグレード / ピグメント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
概要
ルチルはチタン原料、白色顔料として用いられる重要資源であるが、現状ではイルメナイト鉱石を1700℃もの高温で溶融還元するチタンスラグ法によって合成ルチルが製造されている。これに対して本研究では、イルメナイト鉱石を700℃以下で空気酸化すると、難還元性、難溶性のシュードブルッカイト（Fe2TiO5）を生成することなく、主成分であるイルメナイト（FeTiO3）からヘマタイト（Fe2O3）とルチル（TiO2）が直接析出する現象を利用し、ルチルを従来法より遥かに低い投入エネルギーで製造することを狙ったものである。イルメナイトを高温で空気酸化した場合の平衡相は、シュードブルッカイトとルチルであるため、イルメナイトからのヘマタイトとルチルの生成は、基本的に非平衡反応である。しかしながら、700℃以下の温度であれば、イルメナイトからのヘマタイトとルチルへの転化が再現性よく起こることを実験的に確認した。その後、酸化した鉱石を500℃程度の低温で水素雰囲気で処理してFe2O3を全て金属鉄に還元し、冷却後に希塩酸で鉄の浸出処理を行ったところ、鉄は迅速に溶出し、浸出残渣として純度97％以上のTiO2を得ることができた。事前酸化なしにイルメナイト鉱石を水素還元すると、金属鉄の生成は非常に遅く、また、回避したいシュードブルッカイトの生成が見られたため、本法において第１ステップの低温酸化は不可欠なキイプロセスであることが明らかとなった。本法によって、従来のチタンスラグ法等の合成ルチル製造法に比較して、圧倒的に低いエネルギー消費量で高付加価値素材であるTiO2を高い純度で製造できることになる。そのため、チタンメーカー等と共に、本法を特許出願した。今と後はメカニズム解明とスケールアップを図りたいと考えている。
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