| 研究課題/領域番号 |
15H04167
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
武部 博倫 愛媛大学, 理工学研究科, 教授 (90236498)
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| 研究分担者 |
斎藤 全 愛媛大学, 理工学研究科, 助教 (80431328)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 製錬工学 / 銅乾式製錬 / 高温融体 / 相分離 / 状態図 / 微細構造 / 融体物性 |
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| 研究実績の概要 |
Cu, Fe, S品位の異なる複数の銅精鉱を国内製錬所等から入手し、また溶剤のSiO2をFe/SiO2比を考慮しながら銅精鉱に混合し、酸化反応並びにスラグ／マット融体形成・相分離プロセスへの影響を調査した。ホットサーモカップル (HTC)法を用いて急速加熱を行い銅精鉱の反応過程を調べた。Ar中の急速加熱時に約2秒間の酸素ガス吹き付けを行うことで、自熔炉等の乾式製錬プロセスでの銅精鉱の酸化反応過程の再現に成功した。HTC法を用いた、実体顕微鏡での観察によれば、銅精鉱の酸化焙焼過程において、硫化物の溶融、酸化物スラグ融体の形成、硫化物マット融体と酸化物スラグ融体の相分離、酸化物スラグ融体中に存在する硫化物等マット液滴の生成・合体・成長と酸化物スラグ融体から硫化物マット融体部への速やかな移動が確認された。酸化反応から融体形成・相分離過程での途中段階で、急冷した試料を作製し、微細構造の評価と組成分布の解析をSEM-EDSを利用して行い、反応・相分離過程の機構について検討した。また溶剤SiO2が融体の形成と相分離過程に及ぼす影響を明らかにした。
縦型炉心管付雰囲気電気炉を設置し、試験的な立ち上げにより本導入装置において酸素分圧を制御する実験手法を検討し、酸素分圧を制御した雰囲気での熱処理が可能であることを確認した。
国内の製錬所等から銅スラグを入手し、銅スラグの相と微細構造に及ぼす冷却速度の影響を調べ、さらにヒ素及び鉛の溶出性評価を行った。銅スラグの冷却速度を遅くすることで、ファイヤライトとマグネタイト相を晶出させ、その微細構造を制御することで、環境省告示第19号の含有量基準を満足するように、ヒ素と鉛の溶出量を低減させることが可能となった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画よりホットサーモカップル法を用いて、銅精鉱の酸化反応過程とスラグ／マット融体形成・相分離過程を直接観察できるか否かがもっとも重要な課題であったが、雰囲気をArとし、試料へ短時間直接酸素ガスを吹き付けるという新しい手法を考案することで、銅乾式製錬プロセスに近い反応過程を再現することに成功している。
るつぼ溶融法及びスラグの溶融並びに融体物性評価のための特注の雰囲気電気炉の購入を行った。計画どおりに本申請者の仕様を満足する縦型電気炉（特注品）の購入が可能となっており、立ち上げ試験も順調に終了している。
入手した銅スラグを用いて冷却過程での相と微細構造の制御を行うことで、ヒ素と鉛の溶出性を、環境省告示第19号試験に基づき、1桁あるいは2桁低減することに成功している。本研究成果は銅スラグを有効利用するために大いに有効なデータになるものと判断される。
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| 今後の研究の推進方策 |
ホットサーモカップル法を用いて銅精鉱の反応過程並びにスラグ／マット融体形成・そ分離過程の直接観察が可能となったため、平成28年度は試料組成、銅精鉱の選択、酸素吹き付け方法の改善等さらに詳細にかつ系統的に実験条件を変化させて研究を行う計画である。
購入した特注の雰囲気電気炉の立ち上げ試験は終了しているので、平成28年度は本電気炉を用いて、各種熱処理と高温物性評価の研究を予定している。
既に銅スラグ1種を用いて冷却過程での相と微細構造の制御を行うことで、ヒ素と鉛の溶出性を、環境省告示第19号試験に基づき、1桁あるいは2桁低減することに成功している。今年度は、複数の銅スラグを用いて、同様な結果が得られるか否かについて検討する。また試薬を用いて類似のかつ単純な化学組成の銅スラグを合成し、同様な研究を行うことで、ヒ素と鉛の溶出性を低減可能であることの決定因子について理解を深め、学術面からの優れた研究成果を得ることができるように研究を推進する計画である。
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