| 研究課題/領域番号 |
24686084
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| 研究種目 |
若手研究(A)
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
大野 光一郎 九州大学, 工学研究院, 助教 (50432860)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | バイオマス / 高炉内融着帯 / 高温その場測定 / 浸炭溶融 / スラグ |
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| 研究概要 |
本申請課題では、震災起因木質系バイオマスをコークス代替炭材として製鉄へ高度利用することを目的として、革新的な高炉融着帯生成挙動解析システムを構築し、それを用いて融着帯内部鉱石層の軟化溶融挙動に木質系バイオマスが及ぼす影響を明らかにする。平成24年度は新型軟化溶融実験炉の作製および、本装置用炭材実験試料の準備を行った。炭材実験試料としては特に、木質系バイオマスの準備を行った。新型の軟化溶融実験炉は、赤外線ゴールドイメージ加熱炉と、水冷式の急冷チャンバーを組み合わせることにより、既存の装置では為しえなかった試料の急速昇温および急速冷却を達成することが可能な装置として設計・作製した。融着帯内部鉱石層を模した、模擬スラグおよび鉄試料を用いた予備実験において、昇温・降温ともに1000℃/分の急速昇・降温を達成し、常用最高加熱温度も1600℃に到達したことから、本研究対象である高炉内融着帯内部の条件が、本装置によって再現可能であることを確認した。炭材実験試料の準備に際しては、様々な木質系バイオマスが対象となることを視野に入れて、日本国内の備長炭、竹炭および、欧州のオーク炭、ユーカリ炭を準備した。対象となる軟化溶融挙動は1000℃以上で発生する現象であるので、準備した炭材はすべて1000℃で乾留し揮発分を除去した後に、燃焼法による灰分含有量およびラマン分光分析による炭素結晶構造の評価を行った。その結果、炭種ごとの炭素結晶構造に有意差は見られなかったが、灰分含有量は炭種で大きく異なり、欧州産のユーカリ炭が特に灰分含有量が少なく、融着帯軟化溶融挙動に大きな影響を及ぼす浸炭反応に対して有利に働く可能性が示唆された。
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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
当初の計画通り、平成24度中に軟化溶融実験炉の設計・製作を完了し、予備実験を通じて急速加熱・急速昇温の操業手法を確立しつつある。試料準備に関しては、炭材試料の準備について、木質系バイオマスの収集・予備処理・評価まで終了しており、鉱石試料に関しては試薬ヘマタイトの還元・焼結などを行い、準備は順調に進行している。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成24年度に作製した軟化溶融実験炉を使用し、融着帯近傍における高炉操業条件を模した実験条件において、木質系バイオマス炭材の利用時の軟化溶融挙動の評価を行う。さらに多角的な検討を行うことを目的として、高温XRD、赤外線イメージ加〓〓を備えたDTAおよびレーザー顕微鏡など、高温その場測定装置を利用し、融着帯鉱石層内部で生じるの融液生成挙動の調査を合わせて行い、木質系バイオマス炭材の高炉内高度利用のための指針を明らかにする。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
平成25年度は、平成24年度に作製した軟化溶融実験炉による連続実験および急冷実験を行う。連続実験では融着帯近傍の高炉操業条件を模した実験条件下で、バイオマス炭材の使用率、装入方法、スラグ融点をパラメーターとして、バイオマス炭材使用条件の最適化を図る。急冷実験では、連続実験結果において特に試料層内の通気が悪化した際の融液生成挙動を評価すべく、各段階における急冷試料を作製し、組織観察およびスラグ融液組成の分析を行う。
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