| 研究概要 |
加圧熱天秤により、全圧0.1-0.6MPaの加圧条件で、973K、Fe/FeS平衡基準硫黄活量a_s=0.5で粉状赤鉄鉱50mgを試料として、H_2-H_2S混合ガスで還元した還元鉄をCO-H_2-H_2S混合ガスで炭化し、重量法により炭化速度を精密に測定することに成功した。還元鉄の全量がFe_3C化したときを1とする炭化率f_θの時間変化を、一次反応プロットで解析して炭化速度定数g(pi,T)を求めた。ガス組成、全圧、硫黄活量、の関係を検討し、炭化速度の律速段階が還元鉄表面の浸炭反応速度であることを示し、セメントタイト飽和状態での還元鉄浸炭反応の新たな素反応を提出し、世界で初めて炭化速度式を提出した。これで炭化反応において最も重要な、還元鉄のFe_3Cへの炭化については速度式が完成した。重要度は低いもののFe_3CからFe_5C_2への炭化速度の定式化が今後の課題である。
一方、加圧流動層装置を用いて、全圧0.1-0.7MPaの加圧条件で、973K、Fe/FeS平衡基準硫黄活量a_s=0.5で粉状赤鉄鉱約25gを試料として、還元鉄の炭化実験を行った。反応途中で約600sおきに約200mgのサンプルを採取し、それらの試料のX線解析分析により炭化率の時間変化を調べた。この速度式を、流動層による還元鉄の炭化速度のシミュレーションに適用した。その際、反応ガスが流動層内で全く混合しないと仮定した押し出し流れモデルを用いた。このモデルにより、Fe_3Cへの炭化のシミュレーションにほぼ成功した。
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