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物質フロー分析及び熱力学的解析に基づくレアメタルリサイクル性評価

研究課題

研究課題/領域番号 14J03293
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 環境材料・リサイクル
研究機関東北大学

研究代表者

LU XIN  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード熱力学的解析 / リサイクル / レアメタル系合金スクラップ / 使用済みスーパーアロイ / 精錬 / 再溶融プロセス / 二次資源 / 資源効率 / レアメタル系金属素材 / スーパーアロイ / 精錬可能性
研究実績の概要

This study mainly focused on the thermodynamic evaluation on the recyclability of various rare metals. Totally, recycling of end-of-life (EoL) nickel, cobalt, nickel-cobalt based alloy, titanium, zinc, and silicon products was considered. During the recycling, the alloying elements contained in EoL products are always treated as impurity elements, and the removability/controllability of them was quantitatively evaluated using thermodyanmic method in present study.
1. Following the thermodynamic evaluation on refinability of EoL Ni- and Co-based superalloys by remelting process carried out in 2014 (H. 26), the activity coefficients of NiO and CoO in CaO-Al2O3-SiO2 slag were measured by metal/slag/gas equilibrium experiments to provide fundamental thermodynamic information for the control of Ni-Co-based solvent alloy using remelting process. Controlling the basicity of CaO-Al2O3-SiO2 slag close to unity is found helpful to remove the contained iron and reduce the oxidation losses of nickel and cobalt during remelting of EoL superalloys. The controllability of Ni-Co-Fe alloy composition using CaO-Al2O3-SiO2 slag was evaluated based on present results.
2. The refinability of silicon using slag treatment and directional solidification processes was evaluated by thermodynamic method.
3. The removability of aluminum and vanadium from EoL titanium by evaporation of sub-oxides was thermodynamic evaluated.
4. Following the thermodynamic evaluation on the refinability of EoL zinc in H.26, the distribution of iron and lead between chloride slag and zinc was experimentally measured.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Thermodynamic Considerations of Contamination by Alloying Elements of Remelted End-of-Life Nickel- and Cobalt-Based Superalloys2016

    • 著者名/発表者名
      Xin Lu, Kazuyo Matsubae, Kenichi Nakajima, Shinichiro Nakamura, Tetsuya Nagasaka
    • 雑誌名

      Metallurgical and Materials Transactions B

      巻: 47 号: 3 ページ: 1785-1795

    • DOI

      10.1007/s11663-016-0665-2

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Evaluation on the refinability of end-of-life metal products as the secondary resources, a thermodynamic approach2015

    • 著者名/発表者名
      Xin Lu, Tetsuya Nagasaka
    • 学会等名
      2015 Metallurgy Innovation Symposium
    • 発表場所
      State Key Laboratory of Advanced Metallurgy, Beijing, China
    • 年月日
      2015-11-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The refinability of end-of-life superalloy products2015

    • 著者名/発表者名
      Xin Lu, Takahiro Miki, Tetsuya Nagasaka
    • 学会等名
      Asia Steel International Conference 2015 (Asia Steel 2015)
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan
    • 年月日
      2015-10-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 1673 KにおけるCaO-Al2O3-SiO2系スラグ中のCoO及びNiOの活量係数の測定2015

    • 著者名/発表者名
      Xin Lu,三木貴博,長坂徹也
    • 学会等名
      鉄鋼協会第170回秋季講演大会
    • 発表場所
      九州大学,福岡,日本
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ti-6Al-4Vの精錬可能性に関する熱力学的解析2015

    • 著者名/発表者名
      Xin Lu,三木貴博,長坂徹也
    • 学会等名
      軽金属学会第128回春期講演大会
    • 発表場所
      東北大学,仙台,日本
    • 年月日
      2015-05-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 1673KにおけるFe-Co-Ni-O系の酸化物と金属間の相平衡2015

    • 著者名/発表者名
      X. Lu, 三木貴博, 長坂徹也
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第169回春季講演大会
    • 発表場所
      東京大学,東京,日本
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Thermodynamic evaluation on the refinability of end-of-life nickel- and cobalt-base superalloys with remelting process2014

    • 著者名/発表者名
      X. Lu, K. Matsubae, K. Nakajima, T. Nagasaka
    • 学会等名
      The 168th ISIJ Meeting
    • 発表場所
      Nagoya University, Nagoya, Japan
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Thermodynamic Evaluation on the Refinability of Zinc remelting process with chloride flux treatment2014

    • 著者名/発表者名
      Xin Lu, Tetsuya Nagasaka
    • 学会等名
      2014 Joint Symposium on MSE for the Next Generation
    • 発表場所
      Tohoku University, Sendai, Japan
    • 年月日
      2014-06-23 – 2014-06-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 東北大学大学院工学研究科 金属フロンティア工学専攻 長坂研究室ホームページ

    • URL

      http://www.material.tohoku.ac.jp/~tekko/index.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 東北大学工学研究科 長坂研究室ホームーページ

    • URL

      http://www.material.tohoku.ac.jp/~tekko/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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