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金属鉄と水素ガスを併産する廃棄物処理法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18760559
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 金属生産工学
研究機関京都大学

研究代表者

長谷川 将克  京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (40335203)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2007年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2006年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワード廃棄物処理 / 水素 / 還元鉄 / 環境技術
研究概要

本研究は、(1)炭素、水素、酸素を含有する廃棄物(廃プラスチック、廃木材、排紙、シュレッダーダスト等)に酸化鉄を混合したものを高温に急速加熱して無害化し、同時に、(2)水素ガスとCOガス(いずれも燃料ガス)と金属鉄を併産し、(3)炭酸ガスを生成しない新しい廃棄物処理法を開発することを目標としている。平成18年度は、(木材+鉄鉱石)混合物、(ポリエチレン+鉄鉱石)混合物を急速加熱すると金属鉄とH_2ガスが発生し、CO_2はほとんど生成しないことを明らかにした。実験結果は、熱力学平衡計算結果とよく一致していた。
平成19年度は、処理プロセスの操業温度低下に向けて、有機系廃棄物由来炭素の結晶化度が浸炭に及ぼす影響を明らかにするため、炭素源(木材、ポリエチレン、木材チャー、ポリエチレンチャー、グラファイト)と鉄源(金属鉄、酸化鉄)との混合物を1448Kに急速加熱した。得られた金属鉄について、浸炭に伴う凝固点降下の有無を観察した。混合物組成は、金属鉄とチャー及びグラファイトとの混合物では、Fe:C=95:5(重量比)とした。また金属鉄と木材及びポリエチレンとの混合物では、平成18年度に開発した熱力学平衡計算プログラムに基づき、金属鉄と残存する固体炭素の予想量との重量比がFe:C=95:5になるよう組成を定めた。また、処理反応促進に向け、有機系廃棄物由来炭素の燃焼速度を測定した。木材チャー<ポリエチレンチャー<グラファイトの順に結晶性は高くなり、炭素の結晶化度が高いほど浸炭が進行することが分かった。また、COガスの存在が浸炭を促進させることが分かった。一方、炭素の結晶化度が低いほど、燃焼速度は大きく、燃焼反応の活性化エネルギーが小さくなることが分かった。浸炭と燃焼反応を同時に促進するためには、結晶化度を最適にする有機系廃棄物の混合比があることが示唆された。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Chemical Potentials of Oxygen in Four-Phase Assemblages ot the System CaO-P_2O_5-CaF_2-Fe_xO2007

    • 著者名/発表者名
      K. Fushi-tani, M. Matsu-suye, M. Hasegawa, M. Naito and M. Iwase
    • 雑誌名

      Steel Reseaech International 78・2

      ページ: 96-101

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Equilibrium of the System CaO-P_2O_5-SiO_2 between 1473K and 1673K2007

    • 著者名/発表者名
      M. Matsu-sue, M. Hasegawa, K. Fushi-tani and M. Iwase
    • 雑誌名

      steel Reseaech International 78・6

      ページ: 465-467

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reaction between CaO-SiO_2-Al_2O_3 slags and H_2+HCl+H_2O gas mixture2006

    • 著者名/発表者名
      H.Toyota, M.Hasegawa, S.Oh-yama, K.Wakimoto, T.Ariyama, M.Asanuma, M.Iwase
    • 雑誌名

      Steel Reseaech International 77・6

      ページ: 379-384

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Utilization of Waste Wood for Production on Iron, Carbon Monoxide and Hydrogen without Generating Carbon Dioxide2006

    • 著者名/発表者名
      T.Matsuda, A.Ikemura, M.Hasegawa, Y.Tanaka, K.Wakimoto, T.Ariyama, M.Iwase
    • 雑誌名

      Steel Reseaech International 77・11

      ページ: 774-784

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Solubilities of CO_2 in Binary Alkali Germanate Melts2006

    • 著者名/発表者名
      T.Okada, M.Hasegawa, Y.Uchida, M.Iwase
    • 雑誌名

      High Temperature Materials and Processes 25・4

      ページ: 231-238

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Control of Slag Volume in Steelmaking2006

    • 著者名/発表者名
      M.Iwase, M.Hasegawa, K.Wakimoto, K.Yamada, Y.Kikuchi, K.Katogi
    • 雑誌名

      Transactions of Indian Institute of Metals 59・5

      ページ: 671-679

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Variation of Fe^<3+>/Fe^<2+> and Cu^<2+>/Cu^+ Equilibrium with Basicity of Oxide Melts2006

    • 著者名/発表者名
      M.Nakasaki, M.Hasegawa, M Iwase
    • 雑誌名

      Metallurgical and Materials Transactions B 37B・12

      ページ: 949-957

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Investigation of Polyethylene and Paper as Blast Furnace Injectant2006

    • 著者名/発表者名
      T.Matsuda, T.Ikemura, Y.Tanaka, M.Hasegawa, K.Wakimoto, M.Iwase
    • 雑誌名

      High Temperature Materials and Processes 25・5-6

      ページ: 247-254

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] 固体鉄中への浸炭に及ぼす炭材結晶化度の影響2008

    • 著者名/発表者名
      ○長谷川将克、岩瀬正則、古河直樹
    • 学会等名
      (社)日本鉄鋼協会・第155回春季講演大会
    • 発表場所
      武蔵工業大学
    • 年月日
      2008-03-27
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] (ポリエチレン+木材)混合物のガス化とチャーの燃焼速度2007

    • 著者名/発表者名
      ○長谷川将克、岩瀬正則、古河直樹
    • 学会等名
      (社)日本鉄鋼協会・第154回秋季講演大会
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 年月日
      2007-09-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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