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試薬を用いてCaO-Fe_2O_3-Al_2O_3-SiO_2からなる4成分系カルシウムフェライトを合成し、そのCO-CO_2混合ガスによる還元経路および平衡関係を調べ、以下のような結果を得た。
1.4成分系カルシウムフェライトの合成
実機焼結鉱中のカルシウムフェライトの分析値をもとに、試薬を用いて化学組成の異なる4成分系カルシウムフェライトを、大気雰囲気中、1300℃で1時間焼成することにより合成した。合成試料中の鉱物組織を光学顕微鏡、X線回折法およびEPMAを用いて同定した結果、組織の大部分は4成分系カルシウムフェライトであることがわかった。
2.4成分系カルシウムフェライトの還元経路
熱天秤を用い1000℃および850℃で種々の組成のCO-CO_2混合ガスで還元を行い、4成分系カルシウムフェライトの還元の中間生成物を光学顕微鏡、X線回折法およびEPMAを用いて調べた。その結果、4成分系カルシウムフェライトの還元は、2成分系カルシウムフェライトの還元で生成するCaO・FeO・Fe_2O_3、CaO・3FeO・Fe_2O_3、2CaO・Fe_2O_3などの中間生成物を経ずに、スラグを析出しながらCaO、Al_2O_3、SiO_2を固溶したマグネタイト、ウスタイトを経て鉄に還元されることがわかった。また、4成分系カルシウムフェライトの化学組成が異なっても、その還元経路は同じであることもわかった。
3.4成分系カルシウムフェライトの還元平衡
4成分系カルシウムフェライトから生成したマグネタイトとウスタイトおよびウスタイトと鉄の平衡CO-CO_2ガス組成は、純粋なマグネタイトとウスタイトおよび純粋なウスタイトと鉄の平衡CO-CO_2ガス組成をそれぞれ高CO側に平行移動した形となっていることがわかった。
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