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気泡ウエイク構造を利用した溶融塩浴活性金属液滴エマルジョン化による高速共還元法

研究課題

研究課題/領域番号 15K18250
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 金属・資源生産工学
研究機関北海道大学

研究代表者

夏井 俊悟  北海道大学, 工学研究院, 助教 (70706879)

研究協力者 鈴木 亮輔  
菊地 竜也  
数土 卓也  
梨元 涼太  
髙井 比文  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードコロイダルメタル / 溶融塩電解 / その場観察 / 界面活性 / 数値流体力学 / 溶融塩 / 電気化学 / 流体力学 / 界面形状 / 共還元 / 気液流動場 / 混相流
研究成果の概要

溶融塩中で電析した液体金属Me(Me = Ca、Li、またはそれらの合金)を用いた、酸化物XOx-1(X = Ti、Zrなど還元が困難な元素)の直接熱還元において、酸化物とMeとの反応界面の制御は重要な要素である。溶融塩浴中のMeエマルジョン化現象を理解するために、Me-溶融塩界面の高速顕微鏡によるその場観察と多相系SPHモデルによる力学解析を実施した。不活性気泡流のみならず、電極界面付近での微小領域対流の影響が無視できないことが新たにわかった。本現象と制御された電位との相関を新たに見出し、これはコロイドMeの空間的な不均一性が、局所溶解性や界面張力分布形成に寄与する可能性を示唆した。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 備考 (3件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Morphology of lithium droplets electrolytically deposited in LiCl-KCl-Li2O melt2017

    • 著者名/発表者名
      Natsui Shungo、Sudo Takuya、Kikuchi Tatsuya、Suzuki Ryosuke O.
    • 雑誌名

      Electrochemistry Communications

      巻: 81 ページ: 43-47

    • DOI

      10.1016/j.elecom.2017.06.001

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An SPH Study of Molten Matte-Slag Dispersion2017

    • 著者名/発表者名
      Natsui Shungo、Nashimoto Ryota、Kumagai Takehiko、Kikuchi Tatsuya、Suzuki Ryosuke O.
    • 雑誌名

      Metallurgical Materials Transactions B

      巻: 48 号: 3 ページ: 1792-1806

    • DOI

      10.1007/s11663-017-0930-z

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Interface Deformation in Sodium Polytungstate Solution–Silicone Oil System due to Single Rising Bubble2017

    • 著者名/発表者名
      Shungo Natsui, Ryota Nashimoto, Daiki Nakajima, Takehiko Kumagai, Tatsuya Kikuchi, and Ryosuke O. Suzuki
    • 雑誌名

      ISIJ International

      巻: 57 号: 2 ページ: 394-396

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2016-521

    • NAID

      130005331754

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Temperature Dependence of Behavior of Interface between Molten Sn and LiCl-KCl Eutectic Melt Due to Rising Gas Bubble2016

    • 著者名/発表者名
      Shungo Natsui, Ryota Nashimoto, Hifumi Takai, Takehiko Kumagai, Tatsuya Kikuchi, and Ryosuke O. Suzuki
    • 雑誌名

      Metallurgical and Materials Transactions B

      巻: 47 号: 3 ページ: 1532-1537

    • DOI

      10.1007/s11663-016-0618-9

    • NAID

      120006219911

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書 2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SPH Simulations of the Behavior of Two Immiscible Liquid Stirred by the Movement of a Gas Bubble2016

    • 著者名/発表者名
      Shungo Natsui, Ryota Nashimoto, Hifumi Takai, Takehiko Kumagai, Tatsuya Kikuchi, and Ryosuke O. Suzuki
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Science

      巻: 141 ページ: 342-355

    • DOI

      10.1016/j.ces.2015.11.018

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 溶融CaCl2-LiCl電解におけるカソード界面と流れ2018

    • 著者名/発表者名
      夏井 俊悟、数土 卓也, 菊地 竜也、鈴木 亮輔
    • 学会等名
      資源素材学会2018年春季講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 日本鉄鋼協会第175回春季講演大会2018

    • 著者名/発表者名
      夏井俊悟
    • 学会等名
      製錬プロセスにおける分散相と融体界面移動の数理モデル
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 液体金属界面の流れと形状制御の追求2017

    • 著者名/発表者名
      夏井俊悟
    • 学会等名
      2016年度ベースメタル研究ステーションワークショップ”鉄鋼原料の多様化と精錬プロセスにおける課題
    • 発表場所
      東北大学多元物質科学研究所事務棟2F大会議室
    • 年月日
      2017-01-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 溶融LiCl-KCl中で電析したLi液滴とTi酸化物との濡れ2017

    • 著者名/発表者名
      数土卓也、夏井俊悟、菊地竜也、鈴木亮輔
    • 学会等名
      日本電気化学会溶融塩委員会第49回溶融塩化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 溶融LiCl-KClの電析による液体Liの高速顕微鏡観察2017

    • 著者名/発表者名
      数土卓也、夏井 俊悟、菊地竜也、鈴木亮輔
    • 学会等名
      資源・素材&EARTH 2017(札幌)平成29年度資源・素材関係協会合同秋期大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 溶融塩中で析出したLi液滴の高速顕微鏡観察2017

    • 著者名/発表者名
      数土卓也、夏井俊悟、菊地竜也、鈴木亮輔
    • 学会等名
      日本金属学会2017年秋期(第161回)講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] High-speed Observation of Electrolytic Deposition of Liquid Lithium Droplets in molten LiCl-KCl Melt2017

    • 著者名/発表者名
      Shungo Natsui, Takuya Sudo, Tatsuya Kikuchi, and Ryosuke O. Suzuki
    • 学会等名
      232nd ECS Meeting (October 16, 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phenomenological analysis of interfacial behavior of melts2017

    • 著者名/発表者名
      Shungo Natsui
    • 学会等名
      Joint Workshop between KU and HU on Computational Materials Processing
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 流動TiO2粒子の電解還元挙動2016

    • 著者名/発表者名
      数土 卓也, 夏井 俊悟, 菊地 竜也, 鈴木 亮輔
    • 学会等名
      電気化学会溶融塩委員会第48回溶融塩化学討論会
    • 発表場所
      新潟大学駅南キャンパス「ときめいと」
    • 年月日
      2016-11-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] LiCl-KCl-Li2O溶融塩中での流動TiO2粒子の電解還元2016

    • 著者名/発表者名
      数土卓也, 夏井俊悟, 菊地竜也, 鈴木亮輔
    • 学会等名
      日本金属学会2016年秋期講演大会
    • 発表場所
      大坂大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 二液相間に生成・分離するエマルジョンの動力学モデル2016

    • 著者名/発表者名
      夏井俊悟、梨元涼太、菊地竜也、鈴木亮輔
    • 学会等名
      平成28年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
    • 発表場所
      岩手大学理工学部キャンパス
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] LiCl-KCl溶融塩中における流動酸化物粒子の電解還元2016

    • 著者名/発表者名
      数土卓也,夏井俊悟, 菊地竜也,鈴木亮輔
    • 学会等名
      日本金属学会日本鉄鋼協会北海道支部サマーセッション
    • 発表場所
      北海道大学情報教育館スタジオ型多目的室・遠友学舎
    • 年月日
      2016-07-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] SPH Analysis of Interfacial Flow of the Two Immiscible Melts2016

    • 著者名/発表者名
      Shungo Natsui, Ryota Nashimoto, Tatsuya Kikuchi, and Ryosuke O. Suzuki
    • 学会等名
      Advances in Molten Slags, Fluxes, and Salts: Proceedings of the 10th International Conference on Molten Slags, Fluxes and Salts (MOLTEN) 2016
    • 発表場所
      Seattle, Washington, USA.
    • 年月日
      2016-05-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 気泡通過時の溶融メタル-スラグ界面流れ解析2015

    • 著者名/発表者名
      梨元涼太, 夏井俊悟, 高井比文, 菊地竜也, 鈴木亮輔
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第170回秋季講演大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス(福岡市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 固気液三相流の粒子ベース直接数値モデル2015

    • 著者名/発表者名
      夏井俊悟, 梨元涼太, 高井比文, 菊地竜也, 鈴木亮輔
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第170回秋季講演大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス(福岡市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Particle-based Multiphase Flow Simulation for Low Carbon Ironmaking Design2015

    • 著者名/発表者名
      Shungo Natsui, Tatsuya Kikuchi, and Ryosuke O. Suzuki
    • 学会等名
      Asia Steel International Conference 2015 (Asia Steel 2015)
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan.
    • 年月日
      2015-09-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 北海道大学研究者総覧

    • URL

      https://researchers.general.hokudai.ac.jp/profile/sp/ja.omk7jGHD.PXLd6w1FjxANw==.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/natsui/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 夏井 俊悟 - 北海道大学研究者総覧

    • URL

      https://researchers.general.hokudai.ac.jp/profile/sp/ja.omk7jGHD.PXLd6w1FjxANw==.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 1st Joint Workshop between KU and HU on Computational Materials Processing2017

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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