| 研究概要 |
昨年度に引き続き,酸化銅基スラグによる銅スクラップからの不純物の除去機構の解明を目指し,以下の研究を行った。スラグ系については,昨年までのCu_2O単味とCu_2O-CaO系に加えて,Cu_2O-SiO_2系も対象とした。
(1)酸化銅基スラグと平衡する溶銅の酸素溶解度ならびにスラグから溶銅への酸素溶解速度の測定:
本プロセスでは溶銅中へ酸素が溶解することは避けられないので,不純物除去挙動を解明するためには,本系スラグと平衡する溶銅中の酸素溶解度ならびにスラグから溶銅への酸素溶解速度に関する知見も必要不可欠である。そこで,昨年に引き続いて,Cu_2O-SiO_2系スラグを対象とし,(1)の実験を行った。1573K,Arガス気流中で,Cu_2O-SiO_2系スラグと種々の組成の溶融Cu-O合金を共存させ,適時銅試料を採取して酸素濃度を分析することにより,酸素溶解度および酸素溶解速度を求めた。
また,これと並行して以下の実験も行った。昨年度の実験(上記実験と同様)により得られたCu_2O単味スラグと平衡する溶銅の酸素溶解度の測定値は過去の報告値と大きく異なる値であった。そこで,試料採取法を変えた実験とZrO_2固体電解質を用いた起電力法による溶銅中の酸素ポテンシャルの測定実験により,Cu_2O単味スラグの場合の酸素溶解度について再検討した。なお,起電力測定には,本年度新規購入した電気抵抗炉を用いた。これら酸素溶解度・溶解速度測定から,本プロセスの酸素溶解速度は,スラグ-メタル界面化学反応(Cu_2O(in Slag)=2Cu(l)+O(in Cu))により支配されている可能性が高いことが分かった。
(2)酸化銅基スラグによる溶銅中不純物除去速度の測定:
昨年と同様の実験方法で,酸化銅基スラグによる溶銅中Co,Pbの除去速度を測定した。1次速度式を用いて,本プロセスにおける溶銅中不純物除去速度を解析した結果,不純物除去速度は溶銅側物質移動により支配されている可能性が高いことを明らかにした。また,初期酸素濃度が高い場合と低い場合とでは,スラグーメタル界面積が変化しており,溶銅中の活性元素の存在が不純物除去挙動に大きく影響を及ぼすことも明らかにした。
(3)本研究のまとめを行った。
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