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日本では、現在約1億トンの固形廃棄物が発生している。資源利用の立場から云えば、この固形廃棄物には多くの有用資源が含まれているが、一般に極めて稀薄で、通常の条件では回収し得ない状態であるため、無為に埋め立て廃棄、又はそれに近い利用しかされていない。
本研究は溶融循環プロセスを用いて、枯渇性元素として代表的な、製鋼プロセス中の燐の回収を、熱力学シミュレータを用いて検討した。そのために、現在不足している熱力学パラメータの推定、既存モデルの修正を行って、新たに循環型製鋼プロセスについて、シミュレータを開発し、現実のデータに基づく境界条件の下で解析し、主としてエネルギー面からみての実現可能性を検討した。
世界の燐鉱石資源量は1400億トンといわれるが、燐含有量の低下や随伴元素(特に放射性元素)のため低質化しており、実質的には360億トンと見積もられている。世界生産量は燐鉱石(31%P_2O_5含有)で1.55億トン/年で、日本の輸入は約150万トン/年、P含有量で20万トン/年である。一方、燐安(46%P_2O_5含有)として5万トン/年を輸入しており、P含有量として全輸入量は31万トン/年となる。
一方、本プロセスで回収し得る燐量は日本の銑鉄生産量を7000万トン/年とおけば、約6万トン/年となり、全消費量の20%に達し得る。燐鉱石から燐を抽出するために現行では電気炉法等が用いられており、そのエネルギー原単位は14000kJ/t-Pとされる。一方、本プロセスでの製鋼スラグからの燐回収のそれは、1300kJ/t-Pと評価される。鉄製造工程で原料が高温で供給されるからである。このように製鋼スラグのリサイクル使用は、廃棄物の発生を無くすと共に、資源の大幅な有効活用を促す事が明らかとなった。
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