多層循環式塩化カルシウム浴酸化物直接還元による高清浄度チタンの製造

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20360341
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 金属生産工学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 鈴木 亮輔 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (80179275)
• 連携研究者: 菊地 竜也 北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (60374584) ; 柏谷 悦章 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (10169435) ; 木下 博嗣 福島工業高等専門学校, 教授 (40177895)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: 金属生産工学 / 溶融塩 / チタン / 反応・分離工学 / 電気化学 / 複合酸化物

研究概要

難還元性の酸化物であるTiO_2を原料に、直接酸素をCaOの形で除去して高純度の金属チタンを製造する方法について実験により検討した。溶融塩化カルシウムを用いた酸化物直接還元・電解再生型製造方法(OS法)に加え、固体電解質ジルコニアを用いた酸素吸収陽極脱酸素法と、既報の二種類の脱酸素法を、直列多槽式で連結し、段階的な酸素除去を行う手法により、Tiの還元脱酸と副生成物CaOの再生を一貫して行うCa還元・脱酸プロセスの完成を目指した。

研究成果

• [雑誌論文] Calciothermic reduction of NiO by molten salt electrolysis of CaO in CaCl_2 melt (2011)
  • 著者名/発表者名: Reyna Famila Descallar-Arriesgado, Naoto Kobayashi, Tatsuya Kikuchi and R. O. Suzuki
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: 56(24) ページ: 8422-8429
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2011.07.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Production of Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr Biomedical Alloy from Oxide Mixture in Molten CaCl_2 (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Osaki, H. Sakai and R. O. Suzuki
  • 雑誌名: J. Electrochm. Soc. 巻: 157, No.8 ページ: E117-E121
  • DOI: 10.1149/1.3435302
  • 査読あり
• [雑誌論文] 溶融塩化カルシウム中でのCaO電解を利用した酸化物の還元 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鈴木亮輔
  • 雑誌名: 溶融塩および高温化学 巻: 53[1] ページ: 5-11
  • URL: http://msc.electrochem.jp/journal.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of Current Density to Direct Reduction of TiO_2 in Molten CaCl_2 (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kobayashi, Y. Oka and R. O. Suzuki
  • 雑誌名: Materials Transactions 巻: Vol.50[12] ページ: 2704-2708
  • URL: http://www.jim.or.jp/journal/e/50/12/2704.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calciothermic Reduction and Simultaneous Electrolysis of CaO in the Molten CaCl_2 (2008)
  • 著者名/発表者名: R. O. Suzuki
  • 雑誌名: Proc. Processing Materials for Properties III ページ: 387-392
• [雑誌論文] Current Density in OS Process for TiO_2 Reduction (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Kobayashi, Y. Oka and R. O. Suzuki
  • 雑誌名: Proc. 2008 Joint Symp. on Molten Salts (MS8) ページ: 742-747
• [雑誌論文] Calciothermic Reduction of TiCl_4 Gas by Electrolysis in CaCl_2 Melt (2008)
  • 著者名/発表者名: R. O. Suzuki and T. Naito
  • 雑誌名: Proc. 2008 Joint Symp. on Molten Salts (MS8) ページ: 658-663
• [雑誌論文] Direct Reduction of Liquid V_2O_5 in Molten CaCl_2 (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Oka and R. O. Suzuki
  • 雑誌名: Proc. 2008 Joint Symp. on Molten Salts (MS8) ページ: 652-657
• [雑誌論文] Synthesis of Ti-6Al-4V Alloy Powder by the Electrolysis of Molten CaCl_2+CaO (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, Y. Oka and R. O. Suzuki
  • 雑誌名: Proc. 2008 Joint Symp. on Molten Salts (MS8) ページ: 354-359
• [雑誌論文] Solubility of CO_2 Gas in the Molten CaO-CaCl_2 (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Hashizume, Y. Oka and R. O. Suzuki
  • 雑誌名: Proc. 2008 Joint Symp. on Molten Salts (MS8) ページ: 128-133
• [雑誌論文] Calciothermic Reduction of TiCl_4 Gas during the Electrolysis of CaCl_2 Melt (2008)
  • 著者名/発表者名: R. O. Suzuki and T. Naito
  • 雑誌名: ECS Transaction 巻: 16[49] ページ: 265-270
  • URL: http://dx.doi.org/10.1149/1.3159331
• [雑誌論文] Direct Reduction of Liquid V_2O_5 in Molten CaCl_2 (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Oka, and R. O. Suzuki
  • 雑誌名: ECS Transaction 巻: 16[49] ページ: 255-264
  • URL: http://dx.doi.org/10.1149/1.3159330
  • 査読あり
• [雑誌論文] (CaCl_2+CaO)溶融塩電化によるTi-6Al-4V合金の還元合成,(Synthesis of Ti-6Al-4V Alloy by the Elctrolysis of Molten CaCl_2+CaO) (2008)
  • 著者名/発表者名: 酒井博、岡佑一、鈴木亮輔
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 巻: Vol.72[12] ページ: 921-927
  • URL: http://www.jim.or.jp/journal/j/72/12/921-927.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] CaCl_2溶融塩中でのTiO_2直接還元における電流密度の影響,(Influence of Current Density to Direct Reduction of TiO_2 in Molten CaCl_2) (2008)
  • 著者名/発表者名: 小林圭一、岡佑一、鈴木亮輔
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 巻: Vol.72[12] ページ: 916-920
  • URL: http://www.jim.or.jp/journal/j/72/12/916-920.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Reduction of Vanadium Oxide in Molten CaCl_2 (2008)
  • 著者名/発表者名: R. O. Suzuki and H. Ishikawa
  • 雑誌名: Mineral Processing and Extractive Metallurgy 巻: 117[2] ページ: 108-112
  • DOI: 10.1179/174328508X290894
  • URL: http://www.ingentaconnect.com/content/maney/mpem/2008/00000117/00000002/art00007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calciothermic Reduction and Simultaneous Electrolysis of CaO in the Molten CaCl_2-Some Modifications of OS Process (2008)
  • 著者名/発表者名: R. O. Suzuki
  • 雑誌名: Proc. of 1st Intern. Round Table on Titanium Production in Molten Salts, Deutsches Zentrum fuer Luft-und Raumfahrt, Cologne, Germany ページ: 20-26
• [雑誌論文] 溶融塩化カルシウム浴を用いた酸化バナジウムの直接還元 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡佑一、鈴木亮輔
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 巻: Vol.72[3] ページ: 181-187
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Hydrogen Storage Ti-V-Cr Alloy from the Oxide Mixture in CaCl_2 (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Kanou and R. O. Suzuki
  • 雑誌名: 日本金属学会(JIM) ページ: 107-110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calciothermic Reduction of TiO_2 with ZrO_2 Anode in Molten CaCl_2 (2007)
  • 著者名/発表者名: R. O. Suzuki
  • 雑誌名: 日本金属学会(JIM) ページ: 99-102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction of TiCl_4 gas by Ca dissolved in the molten CaCl_2 (2007)
  • 著者名/発表者名: T, Naito, R.O.Suzuki and Y.Tomii
  • 雑誌名: 日本金属学会(JIM) ページ: 103-106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Reduction of Vanadium Oxide in Molten CaCl_2 (2007)
  • 著者名/発表者名: R. O. Suzuki and H. Ishikawa
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: Vol.3, No.35 ページ: 347-356
  • URL: http://ecsdl.aip.org/vsearch/servlet/VerityServlet?KEY=ECSTF8 & smode=strresults & sort=rel & maxdisp=25 & threshold=0 & pjournals=ECSTF8 & possible1zone=article & bool1=and & possible4=Ishikawa & possible4zone=author & bool4=and & possible2=Suzuki & poss
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Reduction Processes for Titanium Oxide in Molten Salt (2007)
  • 著者名/発表者名: R. O. Suzuki
  • 雑誌名: JOM : The Member J. Minerals, Metals. Mater. Soc 巻: 59[1] ページ: 68-71
  • DOI: DOI:10.1007/s11837-007-0014-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current Activities of OS Process Using Molten CaO+CaCl_2
  • 著者名/発表者名: R. O. Suzuki
  • 雑誌名: Suzuki-paper.pdf
  • URL: http://www.eng.hokudai.ac.jp/labo/ecopro/rosuzuki/gakkai/10gakkai/suzuki-paper.pdf
• [雑誌論文] Direct Production of Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr Biomedical Alloy from Oxide Mixture in Molten CaCl_2
  • 著者名/発表者名: S. Osaki, H. Sakai and R. O. Suzuki
  • 雑誌名: Proc. Processing and Fabrication of Advanced Materials XVIII 巻: vol.2 ページ: 815-824
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Metal Production from Oxides by Using Molten Salt Electrolysis of CaO in CaCl_2
  • 著者名/発表者名: R. O. Suzuki
  • 雑誌名: Proc. Processing and Fabrication of Advanced Materials XVIII 巻: vol.2 ページ: 701-710
  • 査読あり
• [学会発表] Direct Oxide Reduction in CaCl_2 Melt (2011)
  • 著者名/発表者名: R. O. Suzuki
  • 学会等名: Inter. Symp. Material Science -Eco-materials and Eco-innovation for Global Sustainability-(招待講演)
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポランド(吹田市)
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] CaTiO_3からのチタンの高速還元 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林直登,菊地竜也,鈴木亮輔
  • 学会等名: 電気化学会溶融塩討論会
  • 発表場所: 大阪大学中ノ島キャンパス(大阪市)
  • 年月日: 2011-11-22
• [学会発表] 溶融CaCl_2-CaO電解におけるCaTiO_3の還元 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林直登、菊地竜也、鈴木亮輔
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会秋季大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター(沖縄県)
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] 溶融CaCl_2を用いたNb Nb-Ti Ti-Ni合金の低酸素化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 延命龍之介、鈴木亮輔、菊地竜也
  • 学会等名: 日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター(沖縄県)
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] Thermoelectric Power Generation by Solar Energy and Its Use for Oxide Reduction in Molten CaCl_2-CaO (2011)
  • 著者名/発表者名: R. O. Suzuki
  • 学会等名: International Symposium on Renewable Energy and Materials Tailoring
  • 発表場所: 京都大学(京都市)
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] Behaviour of CaO in the electrochemical reduction in molten CaCl_2-CaO (2011)
  • 著者名/発表者名: R. F. Descallar-Arriesgado, T. Kikuchi, R. O. Suzuki
  • 学会等名: International Symposium on Renewable Energy and Materials Tailoring
  • 発表場所: 京都大学(京都市)
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] Production and deoxidation of Nb-Ti-Ni alloy in molten CaCl_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Enmei, T. Kikuchi, R. O. Suzuki
  • 学会等名: International Symposium on Renewable Energy and Materials Tailoring
  • 発表場所: 京都大学(京都市)
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] Reduction of Titanium Oxides in Molten CaO-CaCl_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Kobayashi, T. Kikuchi, R. O. Suzuki
  • 学会等名: International Symposium on Renewable Energy and Materials Tailoring
  • 発表場所: 京都大学(京都市)
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] Reduction of Titanium Oxides in Molten CaO-CaCl_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Kobayashi, K. Kobayashi, T. Kikuchi, R. O. Suzuki
  • 学会等名: The 12th World Conference on Titanium
  • 発表場所: 北京国際会議場(中国、北京市)
  • 年月日: 2011-06-22
• [学会発表] Electrolysis of CaO in the Molten CaCl_2 for Direct Reduction of TiO_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: R. O. Suzuki, N. Kobayashi, K. Kobayashi, D. Yamada, S. Osaki, R. F. Descaller-A., T. Kikuchi
  • 学会等名: The 12th World Conference on Titanium
  • 発表場所: 北京国際会議場(中国、北京市)
  • 年月日: 2011-06-21
• [学会発表] 溶融塩電解を利用した酸化物の還元 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木亮輔
  • 学会等名: 電気化学会第23回ライラックセミナー(招待講演)
  • 発表場所: 小樽市おこばち荘(小樽市)
  • 年月日: 2011-06-18
• [学会発表] Ionic Conduction of Oxygen and Calciothermic Reduction in Molten CaO-CaCl_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: R.O. Suzuki, D. Yamada, S. Osaki, R. F. Descaller-A., T. Kikuchi
  • 学会等名: 9th International Conference on Molten Salts Chemistry and Technology (招待講演)
  • 発表場所: ノルウェー理工学大学(オスロ市、ノルウェー)
  • 年月日: 2011-06-07
• [学会発表] 中間反応物を介しない酸化物直接還元法の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木亮輔、菊地竜也
  • 学会等名: 軽金属学会春期大会
  • 発表場所: 名古屋大学(名古屋市)
  • 年月日: 2011-05-21
• [学会発表] Reduction of Titanium Oxide in Molten CaO-CaCl_2 (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Kobayashi, K. Kobayashi, T. Kikuchi, R. O. Suzuki
  • 学会等名: 12th Joint Symposium between Univ. of Science and Technology Beijing and Hokkaido Univ.
  • 発表場所: 北京科学技術大学、(北京市、中国)
  • 年月日: 20101010-12
• [学会発表] CaCl_2-CaO溶融塩電解によるCa生成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田大祐、菊地竜也、鈴木亮輔
  • 学会等名: 日本金属学会秋季講演大会
  • 発表場所: 北海道大学、(札幌市)
  • 年月日: 20100925-27
• [学会発表] 溶融CaCl_2中におけるTiOの還元 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林直登、小林圭一、菊地竜也、鈴木亮輔
  • 学会等名: 日本金属学会秋季講演大会
  • 発表場所: 北海道大学、(札幌市)
  • 年月日: 20100925-27
• [学会発表] Current Activities of OS Process Using Molten CaO+CaCl_2 (2010)
  • 著者名/発表者名: R. O. Suzuki
  • 学会等名: Second International Round Table on Titanium Production in Molten Salts(招待講演)
  • 発表場所: Tromso-Trondheim、ノルウェー
  • 年月日: 20100919-22
• [学会発表] Nickel oxide electroreduction in Molten CaCl_2+CaO (2010)
  • 著者名/発表者名: R. F. Descallar, N. Kobayashi, S. Osaki, T. Kikuchi, R. O. Suzuki
  • 学会等名: 電気化学会溶融塩委員会主催、第42回溶融塩化学討論会
  • 発表場所: 函館ロワジールホテル、(函館市)
  • 年月日: 20100909-10
• [学会発表] Direct Production of Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr Biomedical Alloy from Oxide Mixture in Molten CaCl_2 (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Osaki, H. Sakai and R. O. Suzuki
  • 学会等名: Processing and Fabrication of Advanced Materials XVIII
  • 発表場所: 東北大学(仙台市)
  • 年月日: 2009-12-13
• [学会発表] Direct Metal Production from Oxides by Using Molten Salt Electrolysis of CaO in CaCl_2 (2009)
  • 著者名/発表者名: R. O. Suzuki
  • 学会等名: Processing and Fabrication of Advanced Materials XVIII
  • 発表場所: 東北大学(仙台市)
  • 年月日: 2009-12-13
• [学会発表] チタン酸化物の電解還元と実験状態図 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林圭一、鈴木亮輔
  • 学会等名: 日本金属学会秋季大会
  • 発表場所: 京都大学(京都市)
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] 溶融CaCl_2を用いた生体用Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金の還元合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大崎省吾、酒井博、岡祐一、鈴木亮輔
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都)
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] Current Density in OS Process for TiO_2 Reduction (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Kobayashi, Y. Oka and R. O. Suzuki
  • 学会等名: 2008 Joint Symp. on Molten Salts
  • 発表場所: ニチイ会館(神戸市)
  • 年月日: 20081019-23
• [学会発表] Synthesis of Ti-6Al-4V Alloy Powder by the Electrolysis of Molten CaCl_2+CaO (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, Y. Oka and R. O. Suzuki
  • 学会等名: 2008 Joint Symp. on Molten Salts
  • 発表場所: ニチイ会館(神戸市)
  • 年月日: 20081019-23
• [学会発表] Calciothermic Reduction of TiCl_4 Gas during the Electrolysis of CaCl_2 Melt (2008)
  • 著者名/発表者名: R. O. Suzuki and T. Naito
  • 学会等名: PRiME 2008 Meeting, Int. Conf. on Molten Salt
  • 発表場所: Hilton Hawaiian Village,(Honolulu, HI, USA)
  • 年月日: 20081012-17
• [学会発表] 溶融CaCl_2を用いたチタン新製錬法 (2008)
  • 著者名/発表者名: 鈴木亮輔、岡佑一、小林圭一、酒井博、内藤豪是
  • 学会等名: 日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)
  • 年月日: 20080923-25
• [学会発表] (CaCl_2+CaO)溶融塩中でのTi酸化物の電解還元 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小林圭一、岡佑一、鈴木亮輔
  • 学会等名: 日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)
  • 年月日: 20080923-25
• [学会発表] (CaCl_2+CaO)溶融塩電解によるTi-6Al-4Vの還元合成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 酒井博、岡佑一、鈴木亮輔
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)
  • 年月日: 20080923-25
• [学会発表] (CaCl_2+CaO)溶融塩電解によるTi-6Al-4Vの還元合成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 酒井博、岡佑一、鈴木亮輔
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会春期大会
  • 発表場所: 芝浦工業大学(東京都)
  • 年月日: 20080326-28
• [図書] チタンの現製造方法と開発中の新製錬法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 鈴木亮輔
  • 総ページ数: 26-39
  • 出版者: シーエムシー出版,東京
• [図書] Titanium and Energy (2007)
  • 著者名/発表者名: R. O. Suzuki
  • 総ページ数: 193-216
  • 出版者: Ohmsha, Tokyo
• [備考]
  • URL: http://www.eng.hokudai.ac.jp/labo/ecopro/rosuzuki/index.html
• [備考]
  • URL: http://labs.eng.hokudai.ac.jp/labo/ecopro/
• [産業財産権] 二酸化炭素ガスの還元方法 (2012)
  • 発明者名: 小澤純仁、松野英寿、鈴木亮輔
  • 権利者名: JFEスチール
  • 産業財産権番号: 特許、特願2012-111798
  • 出願年月日: 2012-05-15
• [産業財産権] 二酸化炭素ガスの分解装置及び分解方法 (2011)
  • 発明者名: 小澤純仁、松野英寿、鈴木亮輔
  • 権利者名: JFEスチール、北海道大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2011-244863
  • 出願年月日: 2011-11-08