| 研究課題/領域番号 |
16360375
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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 | 九州大学 |
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研究代表者 |
清水 正賢 九州大学, 大学院工学研究院, 教授 (30325500)
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| 研究分担者 |
西岡 浩樹 九州大学, 大学院工学研究院, 助教授 (80294891)
前田 敬之 九州大学, 大学院工学研究院, 助手 (50150496)
中川 大 九州大学, 大学院工学研究院, 助手 (80260719)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2006
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| 研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
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| 配分額 *注記 |
7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
2006年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2005年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2004年度: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円)
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| キーワード | 鉄鉱石 / ガス化速度 / 還元速度 / 流動性石炭 / ヘマタイト / マグネタイト / 酸化鉄 / 揮発性還元ガス |
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| 研究概要 |
ヘマタイトとマグネタイトの2種類の鉄鉱石と流動性の異なる3種類の石炭を組み合わせ、バインダーとして小麦粉を使用しコールドボンド法で石炭-鉱石接合体を作成し、鉄鉱石の酸化度や石炭の流動性などの原料性状が、石炭-鉱石接合体の組織に及ぼす影響を調べ、さらに石炭-鉱石接合体の組織と熱物性値および反応速度との関係についても調査した結果、以下のことが分かった。
(1)500℃、N_2ガス雰囲気中で予備焼成を行った試料を観察した結果、流動性の大きな石炭を用いた試料では石炭が溶融し鉱石の周りを囲んでいて、大きな気孔が存在していた。また、中程度の流動性を持つ石炭を用いた試料では一部石炭が溶けて鉱石を囲んでおり、細かな気孔が存在していた。さらに流動性のない石炭を用いた試料は石炭粒がそのまま残っており鉱石-石炭間に気孔が存在していた。
(2)マグネタイト鉱石を用いた方がヘマタイト鉱石を用いた試料よりも熱拡散率が大きい。これはFe_3O_4の熱拡散率がFe_2O_3の熱拡散率よりも大きいためである。また、非流動性石炭よりも流動性の大きい石炭を用いた試料の熱拡散率が大きい。これは、石炭-鉱石問の接触が非流動性石炭では点接触なのに対し流動性石炭では面接触になるため、熱の伝わるパスが太くなり、流動性石炭を用いた試料の熱拡散率が大きくなったものと考えられる。
(3)マグネタイト鉱石よりもヘマタイト鉱石を用いた方が、また流動度の大きな石炭を用いた方が反応速度は大きくなる。さらに、実験温度が高くなるほど流動度の大きな石炭使用した試料の最終還元率は飛躍的に増加すると同時に、還元速度も上昇する。ガス化速度は実験温度に大きく影響され、高温になるほど大きくなる。900℃の低温ではガス化速度が非常に遅く、ガス化反応に必要なCO_2ガスがなくなり停滞するため、COガスが発生しなくなり、還元も早い段階で停滞する。1200℃の高温では、ガス化速度が非常に速いため、還元反応によって生成されたCO_2ガスが有効にガス化反応に利用され、還元反応、ガス化反応が伴に速やかに進行する。
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