| 研究課題/領域番号 |
01470059
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
金属製錬・金属化学
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
朝木 善次郎 京都大学, 工学部, 教授 (90026005)
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| 研究期間 (年度) |
1989 – 1990
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| 研究課題ステータス |
完了 (1990年度)
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| 配分額 *注記 |
6,900千円 (直接経費: 6,900千円)
1990年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1989年度: 5,900千円 (直接経費: 5,900千円)
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| キーワード | 銅製錬 / 反応工学 / 銅精鉱 / 非等温酸化反応 / 自溶炉 / 酸化溶融 / 界面反応速度 / 反応性 / 銅溶錬の反応工学 / 銅精鉱粒子 / 酸化と溶融 / 反応速度定数 / 硫化物粒子の着火現象 / 数学的モデル / 熱移動 / 物質移動 |
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| 研究概要 |
本研究では、まず自溶炉シャフト部における反応解析のための基礎デ-タを得るため、銅精鉱粒子10mgをアルミナウ-ル中に散布し、これにO_2ーN_2混合ガスを流しながら非定常加熱して、粒子の着火現象が起る以前の比較的低温度における酸化反応速度について検討を加えた。粒子温度が700Kに達した時点で酸化反応は顕著に進行し始め、その速度は粒子温度および酸素分圧によって変化した。粒子の脱硫率が0.2以下では化学反応律速の速度式が適用でき、脱硫率の測出結果からアレニウス型の界面反応速度定数を求めたところ、活性化エネルギ-13kcal/molで頻度因子k_0はほゞ1.2×10^4であったが、加熱速度が速く、酸素分圧が低い条件では低い値を示した。また、脱硫率が0.2ないし0.6の範囲では、生成物層中のガス拡散律速の速度式が適用でき、有効拡散係数を求めたところ、1.6×10^<ー4>ないし2.0×10^<ー3>cm^2/sであった。
つぎに、高さ180cmで、内径2または3cmの垂直反応管内にO_2ーN_2混合ガスとともに、組成の異なる4種類の銅精鉱粒子を落下させ、非等温酸化反応の実験を行った。反応管上端からの落下距離30ないし60cmの位置で、銅精鉱粒子は極めて速やかに着火し、溶融するが、反応管下部では反応速度が遅くなるため、粒子温度は低下した。粒子の最高到達温度は条件によって異なるが、ほゞ1800K程度である。焼鉱のX線回折による検討結果から、この非等温酸化反応を、反応生成物がCu_5FeS_4とFE_3O_4とからなる1界面未反応核モデルを用いて解析した。その結果、界面反応速度定数の頻度因子k_0は2×10^3ないし5×10^5の値を示し、酸素分圧が高くなるほど低下した。精鉱の組成がほゞ純粋なCuFeS_2に近い場合のk_0が高く,これにFeS_2が混在するときは,その量が多くなるに従って低下する。またCu_5FeS_4を多く含む銅精鉱では、k_0はさらに小さくなる。
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