| 研究課題/領域番号 |
18360433
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
長坂 徹也 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 教授 (30180467)
|
|---|
| 研究分担者 |
伊藤 聰 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 准教授 (70133048)
横山 一代 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 助教 (50374997)
中島 謙一 独立行政法人国立環境研究所, 特別研究員 (90400457)
|
|---|
| キーワード | リン資源 / 製鋼スラグ / 磁気分離 / リン酸カルシウム / 相平衡 / リサイクル / 超電導磁場 / マグネタイト |
|---|
| 研究概要 |
本研究の目的は、製鋼スラグから磁場によって燐酸カルシウムを分離・回収し、廃棄物から新たな燐資源を得ると同時に、残分を製鋼工程にリサイクルし、製鋼スラグの発生量を大幅に削減しようというものである。申請者は、現場製鋼スラグのミクロ組織を詳細に調べ、スラグ中で燐は主に燐酸カルシウムの形態で存在し、燐をほとんど含まない酸化鉄系結晶マトリックス中で、かなり粗大な結晶粒として著しく偏析していることを明らかにした。また、両者が極端に異なる磁気的性質を有することを明らかにし、強磁場を用いて両者を分離する方法を考案し特許申請した。
本研究では、永久磁石レベルの弱い磁場でスラグからの燐酸カルシウムの分離・回収を達成し、設備・運転コストの大幅な削減を可能にすることで、本法の実用化を目指すものである。平成18年度では、スラグをCO_2のような酸化性雰囲気下で冷却させてスラグのマトリックス相を強磁性体のマグネタイト固溶体に転化させ、その時の相平衡関係を詳細に調べた。その結果、スラグマトリックスをマグネタイト固溶体に転化することは可能であり、冷却後のスラグを永久磁石を用いて処理したところ、燐酸カルシウムリッチ相を約60%の回収率で分離することができた。また物質収支モデルを用いて残渣を製鋼工程にリサイクルした場合の波及効果を定量的に分析した。
この結果を受け、平成19年度では、燐酸カルシウムリッチ相の磁気分離・回収率に及ぼす磁場強度、粒度、固体相と凝集防止用懸濁液(イオン交換水)との固液率の影響を系統的に調べることによって分離操作条件の絞り込みを行い、燐酸カルシウムリッチ相を約70%の収率で回収できることを示した。最終年度の平成20年度では、本法の環境影響評価を行って本研究の結果を総括する。
|
