炭酸ガス排出抑制型新スクラップ溶解プロセスの開発

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07555536
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 八木 順一郎 東北大学, 素材工学研究科, 教授 (20006050)
• 研究分担者: 埜上 洋 東北大学, 素材工学研究科, 助手 (50241584) ; 秋山 友宏 国立宮城工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (50175808) ; 高橋 礼二郎 東北大学, 素材工学研究科, 助教授 (30006051)
• キーワード: 酸化鉄系廃棄物 / コ-クス充填層 / 溶解炉 / 浸炭 / 溶融温度 / スクラップ溶解 / 数学的モデル / 数値シミュレーション

研究概要

本研究では従来から高炉、汚泥溶融炉、高周波溶解炉等の研究で蓄積してきた研究成果を展開し、酸化鉄系廃棄物をコ-クス充填層内で高効率で溶融処理するプロセスの研究をおこなった。酸化鉄屑の還元には炭材内装ブリケット法を採用し、まず、還元の速度論的研究を行った。次いで、コ-クス充填層シャフト炉内のガス流れ、固体流れ、固体の溶解現象を基礎実験で確かめた。さらに、従来報告されている種々の科学反応速度(炭材の燃焼反応、ソルーションロス反応、浸炭反応など)を考慮した移動現象論的プロセスモデルを構築し、数値計算により最適操業条件の検討を行った。
得られた結果の要約は以下の通り。
1)炭材内装ブリケットの還元反応速度を測定し定式化した。
2)還元ガスから固体鉄への浸炭速度を測定した。
3)浸炭の機構を調べ、高温顕微鏡により浸炭と溶融温度との関係を測定した。
4)固体炭素から固体鉄への浸炭速度を測定し、ガスからの浸炭速度と比較した。
5)コ-クス充填層によるスクラップ溶解プロセスの数学的モデルによる数値シミュレーションをおこなった。
以上の結果は研究発表欄に示すように、いくつかの学協会誌に発表されている。

研究成果

• [文献書誌] J.Yagi et al.: "Numerical Analysis of a Moving Bed Reactor for Iron Scrap Melting" The Minerals,Metals & Materials Society,Proceedings of The Julian Szekely Memorial Symposium on Material Processing. 83-100 (1997)
• [文献書誌] J.Yagi et al.: "Fluid Flow and Heat Transfer Analysis of Iron Scrap Melting in a Coke Moving Bed" The Fifth Asian Conference on Fluidized-Bed and Three-Phase Reactors. 394-399 (1997)
• [文献書誌] 高橋礼二郎: "鉄スクラップのリサイクリング" 無機マテリアル. 4・9. 529-535 (1997)
• [文献書誌] 張興和, 他: "CO-CO2雰囲気下における固体鉄への浸炭速度" 鉄と鋼. 83・5. 229-304 (1997)
• [文献書誌] M.Niu et al: "Reduction of the Wall Effect in a Packed Bed by a Hemispherical Lining" AlChE J.42・4. 1181-1186 (1996)
• [文献書誌] 秋山友宏・他: "コ-クス充填層型高周波溶解炉の周波数特性" Thermal Science and Engineering. 4・4. 1-10 (1996)