| 研究課題/領域番号 |
19K05106
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26060:金属生産および資源生産関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
助永 壮平 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (20432859)
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| 研究分担者 |
篠田 弘造 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (10311549)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | スラグ / レドックス / ラマン分光法 / 酸化鉄 / ケイ酸塩融体 / ガラス / 鉄ケイ酸塩融体 / レドックス状態 / ラマン分光分析 / レッドクス状態 / ラマン分光 / X線吸収分光 / 鉄イオン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
金属製精錬プロセスにおいて、ケイ酸塩融体は精練剤として利用されており、その精練能や物性は融体に含まれる鉄イオンのレドックス状態(Fe2+とFe3+の構成比)に大きく影響をうける。そのため、高温融体のレドックス状態を簡便かつ直接的に分析する技術を確立できれば、工業プロセスで扱われるケイ酸塩融体の状態理解につながる。本課題では、高温融体を対象とした測定が比較的容易なラマン分光法を利用することにより、高温融体のレドックス状態直接分析手法の確立を試みる。
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| 研究成果の概要 |
金属製精錬プロセスで精錬剤として使用される溶融スラグの大半には、鉄イオンが含まれる。 スラグの精錬能や物性は、鉄イオンの酸化状態(２価と３価の鉄イオンの存在比)を反映して変化するため、溶融スラグの酸化状態を直接分析できる技術の開発が望まれている。本研究では、鉄の酸化状態を変化させたアルカリ土類鉄ケイ酸塩ガラスおよび融体を対象にラマン分光分析を用いた酸化状態分析の可能性を検討した。３価の鉄イオンの酸素配位数が4に近い組成では、ラマン分光分析により鉄イオンの酸化状態を評価できることが確認された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
「スラグ中の鉄イオンの酸化状態(Fe2+/Fe3+の構成比)」と「温度や化学組成、雰囲気(酸素分圧)」との相関関係の理解は、高温冶金分野で重要課題として長く議論されてきた。一方で、高温の溶融スラグ中の鉄イオンの酸化状態を直接分析することが容易ではないため、詳細な議論が困難であった。本研究で得られた成果は、高温下における溶融ケイ酸塩を対象とした酸化状態評価技術を確立するための基礎的知見となると考えられる。
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