| 研究課題/領域番号 |
18360360
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
伊藤 聰 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 准教授 (70133048)
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| 研究分担者 |
長坂 徹也 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 教授 (30180467)
横山 一代 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 助教 (50374997)
中島 謙一 国立環境研究所, 循環型社会・廃棄物研究センター, 特別研究員 (90400457)
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| 研究期間 (年度) |
2006 – 2007
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| 研究課題ステータス |
完了 (2007年度)
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| 配分額 *注記 |
16,850千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 1,350千円)
2007年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2006年度: 11,000千円 (直接経費: 11,000千円)
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| キーワード | エコマテリアル化 / 省資源 / ルチル / 相平衡 / 希酸浸出 / イルメナイト |
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| 研究概要 |
平成18〜19年度に得られた成果をまとめると次のようになる。
1.流動層を用いたイルメナイト鉱石の酸化挙動解析:流動層のコールドモデル実験をまず室温で行い、流動化のためのガス流量を決定した。1173及び1223Kにおけるイルメナイトの酸化実験は、オーストラリア産、モザンビーク産の鉱石を用いて5%O_2-Ar混合ガスにより行った。温度及び鉱種による差はほとんど無く、約20分で酸化率がほぼ1に達し、主な相であるイルメナイト(FeTiO_3)が酸化反応:2FeTiO_3(s)+1/2O_2(g)=Fe_2TiO_5(s)+TiO_2(s)によりシュードブルッカイト(Fe_2TiO_5)とルチル(TiO_2)の2相に転化したことを酸化前後における試料のXRD及びEPMA分析により確認した。また、この後の冷却条件によってルチルの結晶性が影響を受け、後の酸浸出で、ルチルの浸出が起こってしまうことが考えられるため、流動層酸化後の冷却速度を変えた実験も行った。
2.酸化鉱石の酸浸出機構の解明:一定の硫酸濃度における浸出が可能となるよう、還流冷却器付の容器を用いて、さらにオイルバスを用いて温度をコントロールして酸浸出を行った。なお、リン酸溶液による浸出試験も併行した。その結果、シュードブルッカイト成分の浸出率は冷却速度が小さい程大きい傾向があり、5K/minの徐冷が適当であることがわかった。一方、ルチル成分の浸出率は空冷の結果に比較し、徐冷の方が約1/3の10%と著しく抑制される結果が得られた。
3.環境影響と経済効果の分析・評価:本プロセスと、競合すると考えられる硫酸法の2つについて、TiO_2を製造する場合のエネルギー所要量、CO_2排出量を算出し比較することにより、プロセス評価を行った。反応の化学量論式に基づいて、TiO_21kgを本プロセスあるいは硫酸法で製造する場合について計算を行った結果、エネルギー所要量およびCO_2排出量は、硫酸法に対して本プロセスの方がそれぞれ11.4MJおよび0.9kg少ないことが分かり、本プロセスによるルチル製造法の優位性を示すことができた。
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