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本研究では「製鋼スラグ中に含まれるリンの選択的分離回収法の開発」を行う。具体的には、リンの回収を阻害する鉄を塩素化法で事前分離したのち、水蒸気改質により塩化物を酸化物形態に転換し、次いで、脱鉄スラグの炭素還元によりリンのみを選択的に分離回収する技術の開発を行う。特に、塩素化や炭素還元に関わる鉄とリンの揮発挙動、それを制御する因子を解析し、反応機構を解明する。
令和４年度は、上記した水蒸気改質後の脱鉄スラグからのリンの選択的分離回収に取り組んだ。まず、５０％Ｈ２Ｏ/Ｎ２中１０００℃での改質処理後の試料をＮ２中で加熱したとき、１３００℃以下では元素の揮発は殆ど起こらず、一方、この温度を超えると固溶し、ガラス状態で試料セル上に強固に付着した。次に、５０％Ｈ２Ｏ/Ｎ２気流中１０００℃で６０ｍｉｎ処理したあとの試料と炭素物質の物理混合物をＮ２中で加熱したところ、１３００℃以上での試料の固溶は全く起こらず、容易に回収することが出来た。また、本加熱過程ではリンの放出が明確に進行し、揮発率は１２００～１４００℃間で顕著に増えて、１５００℃では９５％に達した。また、１２００℃を超えるとカルシウムが揮発したが、その程度は１３００～１４００℃では１５～２０％と小さかった。このように、リンの揮発が顕著に起こる１２００～１４００℃において、他元素の放出を抑制できることは大きな発見であり、本手法の妥当性が立証された。加えて、塩素化によるスラグ固溶体の崩壊と鉄の揮発に基因する多孔質化の結果、炭素との接触性が向上して迅速還元が可能であることが明らかとなった。
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