| 研究概要 |
各種炭材を試料とした昇温熱分解実験、炭材－鉄鉱石コンポジットの熱炭素還元反応実験を行い、以下の検討を行った。
１．超高圧条件での炭材－酸化鉄コンポジットの還元反応速度の定量解析
炭材－酸化鉄コンポジットの還元反応速度を高圧条件下で測定した。酸化鉄試料としては、試薬ヘマタイト（Fe2O3）および豪州系、南米系の主要鉄鉱石を、炭材試料としては、グラファイトのほか、還元性ガスが低温揮発するバイオマスチャーを選択した。これら原料の粒径 (<0.1, 0.1-0.25, 0.25-0.5 mm)、混合粉試料作製方法（単純混合および遊星ボールミルによる混合粉砕）、雰囲気圧力（3,5,10,30,50 気圧）等の条件を広範囲に変化させた実験条件で還元試験を実施した。実験結果に基づき、炭材種および鉄鉱石種の組み合わせを考慮したコンポジット試料のそれぞれの熱炭素還元反応の特徴を定量的に把握した。
２.新しい製鉄プロセス原理の提案と数値シミュレーションによる妥当性検証
炭材ガス化反応の圧力依存性を、Langmuir-Hinshelwood型で整理されたコークスのガス化反応速度のデータから、炭材のガス化触媒（鉄）の影響をグラファイトへの鉄触媒効果から、それぞれ見積り、試料内の温度分布を考慮した数値シミュレーションモデルを作成した。本モデルの計算結果は、30 気圧程度までの高圧条件の実験結果をよく再現できることが分り、この圧力範囲におけるコンポジットの還元機構を明確にした。さらに、本研究の成果に基づき、加圧シャフト炉を用いる新しい製鉄プロセスイメージを提案した。
|
