| 研究課題/領域番号 |
09450279
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
金属生産工学
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
鈴木 亮輔 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (80179275)
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| 研究分担者 |
小野 勝敏 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (10026049)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1999
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| 研究課題ステータス |
完了 (1999年度)
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| 配分額 *注記 |
11,800千円 (直接経費: 11,800千円)
1999年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
1998年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
1997年度: 7,800千円 (直接経費: 7,800千円)
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| キーワード | アークプラズマ / 窒素 / アーク溶解 / 脱銅 / アンモニア / スクラップ / リサイクル / 水素プラズマ / プラズマ / アーク |
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| 研究概要 |
アンモニアガスは純銅の蒸発を著しく促進する。アンモニアガス分解による活性化学種の窒素が原子状で溶融金属に溶解するためであるから、プラズマでイオン化された窒素ガスも熱化学的にアンモニアと同様に活性化されると推測した。プラズマ化窒素も脱銅効果が期待できるので連続排気型窒素ガスプラズマ溶解装置を主として用い窒素プラズマ脱銅を検討した。
減圧ガスに閉じ込め式非消耗型小型アーク溶解装置と連続排気型窒素ガスプラズマ溶解装置の二種を用いて窒素プラズマ脱銅を検討した。排気速度、ガス供給速度、印加電圧を最適化して制御しアルゴン窒素減圧プラズマの安定な発生を可能にした。溶銅を用いた小型実験に基づき、含銅鉄の溶解を行うと共に、プラズマを通した二色温度計による溶鉄温度測定を可能ならしめた。なおこの計測に当たりアルゴンプラズマの放射スペクトルに二色温度計の測定波長が重なり妨害すること、その除去のための適切な温度補正法、等を見いだした。
不活性ガスアークでは1900℃に加熱された溶鉄からの通常の蒸発以外、何ら著しい変化はないが、窒素ガス雰囲気中、あるいはアンモニア雰囲気中では溶鉄の表面から大量の微粉末のスプラッシュが生じた。これらの知見は窒素やアンモニアがアークの中でプラズマ化し、高い化学活性が付与されたと考えざるを得ない。しかしながら、スプラッシュの組成が溶鉄と同濃度であったことから窒素プラズマ、アンモニアプラズマのみでは脱銅効果は小さいと言う結果を得た。少量の水素をさらに添加するとアーク温度が上昇し、スプラッシュ以外に銅濃度の高い超微粉が発生し、速度論的に検討した結果、著しい脱銅促進効果が見られた。
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