新しい不均一酸化物での脱ハロゲン処理 ～溶解促進機構の解明とリサイクルへの応用～

• 研究課題/領域番号: 24510098
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境技術・環境材料
• 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, 准教授 (40335203)
• 研究協力者: 栗林 翔 ; 福崎 有沙 ; 入江 脩平
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2012年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 環境負荷低減技術 / ハロゲン元素 / 包接化合物

研究成果の概要

廃電池や廃プラスチックを再資源化する際、フッ素や塩素等のハロゲン元素が放出されると、設備腐食や有害物質生成の問題を引き起こす可能性がある。本研究ではハロゲン元素無害化処理を目標に、固液共存の不均一酸化物中へ塩素が溶解する機構を解明した。
酸化物が均一液相の場合、CaO濃度が高いほど塩素は溶解したが、これは文献値の傾向と一致していた。一方、包接化合物と呼ばれる特殊な構造を持つ化合物が生成されると、塩素の溶解が著しく促進されることを見出した。溶体モデルを適用して化学熱力学的に解析したところ、包接化合物への塩素置換反応は極めて進行しやすいことが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Recovery of Zinc from Used Alkali-Manganese Dry Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Hasegawa, R. Ueyama, Y. Kashiwaya and T. Hirato
  • 雑誌名: Journal of Sustainable Metallurgy 巻: online 号: 2 ページ: 144-150
  • DOI: 10.1007/s40831-015-0014-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] アルミニウム添加による溶銑脱硫反応の促進機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長谷川将克 片平圭貴 仁井谷洋 柿沼共宏 岩瀬正則 岩崎正樹
  • 雑誌名: 鉄と鋼 巻: 100 ページ: 84-89
  • NAID: 130003395149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Iso-thermal Section of the Phase Diagram of the System Na2MoO4-MoO3-La2O3 at 1073K (2013)
  • 著者名/発表者名: G. Wei, M .Hasegawa, M. Ichinose, S. Miyata, N. Yokozeki, M. Myouchin and M. Iwase
  • 雑誌名: High Temperature Materials and Processes 巻: online
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activities of FexO in Na2O-SiO2-Al2O3-FexO Homogeneous Liquid Slags at 1673K (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Hasegawa, T. Hayashi, T. Sasaki, and M. Iwase
  • 雑誌名: High Temperature Materials and Processes 巻: 31 ページ: 415-420
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermodynamic Properties of Solid Solutions between Di-calcium Silicate and Tri-calcium Phosphate (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Hasegawa, Y. Kashiwaya and M. Iwase
  • 雑誌名: High Temperature Materials and Processes 巻: 31 ページ: 421-430
  • NAID: 120005394748
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of wood biomass addition on the char making process of waste plastic for controlling the combustion efficiency (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. to, M. Hasegawa, Y. Kashiwaya and M. Iwase
  • 雑誌名: High Temperature Materials and Processes 巻: 31 ページ: 465-470
  • 査読あり
• [学会発表] CaO-Al2O3二元系酸化物とH2+H2O+HClガスとの反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長谷川将克, 栗林翔, 福崎有沙, 入江脩平, 柏谷悦章
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会・春季講演大会
  • 発表場所: 東京大学駒場Iキャンパス（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2015-03-18
• [学会発表] 包接化合物Ca12Al14O32(OH)2の熱化学的安定性と塩素置換反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福崎有沙, 長谷川将克, 柏谷悦章
  • 学会等名: 日本金属学会 日本鉄鋼協会 関西支部・鉄鋼プロセス研究会・材料化学研究会 合同研究会
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス（京都府・京都市左京区）
  • 年月日: 2014-12-25
• [学会発表] 包接化合物Ca12Al14O33固相中への塩素置換 (2014)
  • 著者名/発表者名: 入江脩平, 長谷川将克, 柏谷悦章
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会・秋季講演大会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス（愛知県・名古屋市千種区）
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] Activities of P2O5 in Dephosphorization Slags Containing Ca2SiO4-Ca3P2O8 Solid Solutions
  • 著者名/発表者名: M. Hasegawa and Y. Kashiwaya
  • 学会等名: The Ninth Korea-Japam Workshop on Scuence and Technology in Ironmaking and Steelmaking
  • 発表場所: The Ninth Korea-Japam Workshop on Scuence and Technology in Ironmaking and Steelmaking
• [学会発表] スラグ発生量低減に向けたCaO-SiO2-P2O5-FeO系固液共存不均一スラグの熱化学
  • 著者名/発表者名: 長谷川将克 柏谷悦章
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会
  • 発表場所: 秋季講演大会
• [学会発表] CaO-Nepheline-FexO擬三元系スラグ中のFexO活量
  • 著者名/発表者名: 長谷川将克 小澤洋 柏谷悦章
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会
  • 発表場所: 春季講演大会
• [学会発表] 副原料を用いない廃乾電池からの亜鉛の回収とハロゲンの無害化処理
  • 著者名/発表者名: 長谷川将克
  • 学会等名: 資源・素材学会
  • 発表場所: 関西支部総会
  • 招待講演
• [学会発表] CaO-Al2O3系不均一スラグへの塩素溶解度
  • 著者名/発表者名: 栗林翔, 長谷川将克, 柏谷悦章
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会
  • 発表場所: 秋季講演大会
• [学会発表] 副原料を用いない廃アルカリマンガン乾電池からの亜鉛回収
  • 著者名/発表者名: 長谷川将克, 上山亮, 柏谷悦章
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会
  • 発表場所: 秋季講演大会
• [学会発表] 廃アルカリマンガン乾電池からの金属亜鉛の回収
  • 著者名/発表者名: 長谷川将克, 上山亮, 柏谷悦章, 平藤哲司
  • 学会等名: 資源・素材学会
  • 発表場所: 春季大会
• [備考] 京都大学プロセス熱化学研究室ホームページ
  • URL: http://www.lupin.mtl.kyoto-u.ac.jp/index.html
• [備考] 京都大学エネルギー科学研究科 プロセス熱化学分野ホームページ
  • URL: http://www.lupin.mtl.kyoto-u.ac.jp/