| 研究課題/領域番号 |
20H04367
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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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| 審査区分 |
小区分64030:環境材料およびリサイクル技術関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
坪内 直人 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90333898)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2020年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
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| キーワード | 有価物回収 / 分離精製高純度化 / リサイクル化学 / 資源循環 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本課題研究では「製鋼スラグ中に含まれるリンの選択的分離回収法の開発」に取り組む。具体的には、リンの回収を阻害する要因となる鉄を塩素化法で事前分離したのち、水蒸気改質により塩化物を酸化物形態に転換し、次いで、脱鉄スラグの炭素還元によりリンのみを選択的に分離回収する技術の開発を行う。得られた成果は、リン鉱石の輸入依存からの脱却が可能な希少資源確保技術に直結するため、資源量の乏しい我が国にとって、その社会的意義は極めて大きい。
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| 研究成果の概要 |
炭素還元による製鋼スラグからのＰ回収を妨害するＦｅを塩素化法で分離したのち、Ｈ２Ｏ改質で塩化物を酸化物に転換し、次に鉄フリースラグの炭素還元でＰのみを選択的に分離回収する技術の開発を行った。製鋼スラグをＣｌ２中で１０００℃に加熱後６０分保持するとＦｅとＴｉがほぼ全て放出され、Ｍｇ揮発率も３５％となった。つまり、Ｆｅ、ＴｉそしてＭｇの一部を選択的に分離できた。次に、塩素化後の残渣を５０％Ｈ２Ｏ中で１０００℃まで加熱すると、Ｃｌがほぼ完全に除去され、塩化物は酸化物に変化した。さらに、６０分改質後の残渣と炭素物質を混合しＮ２中で加熱すると、Ｐの放出が進み、揮発率は１５００℃で９５％に上った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
学術上の最大の成果は、①製鋼スラグをＣｌ２ガス中で１０００℃まで加熱するとＦｅ、ＴｉならびにＭｇの一部を選択的に揮発分離できること、②その塩素化後の残渣を５０％Ｈ２Ｏガス中で１０００℃に加熱すると、Ｃｌイオンがほぼ完全に除去されること、③その改質残渣と炭素物質を混合しＮ２中で加熱するとＡｌとＳｉも揮発するが、その程度は小さい一方、Ｐ放出は顕著に進み、揮発率は１５００℃で９５％に上ることを見出した点にある。本成果は、新しいＰ回収技術として大いに期待され、また、海外からのＰ鉱石輸入依存からの脱却が可能な希少資源確保の戦略的効果が期待され、非資源保有国である我が国にとってその意義は非常に大きい。
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