イルメナイト鉄鉱からのルチルと炭化鉄の同時合成による資源の有効活用

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650732
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 林 昭二 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (40024351)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井口 義章 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (00023268)
• Keywords: イルメナイト鉄鉱 / ルチル / 炭化鉄 / 資源の有効活用 / チタン産業 / 鉄鋼業界

Research Abstract

チタンは鉄鋼、アルミニウムに次ぐ第3の金属と言われ、今後、航空宇宙産業、化学プラント、海洋などの分野への利用が期待されている。現状ではチタン資源の9割は顔料用酸化チタン(主にルチル、TiO_2)として使用されているが、今後は、イルメナイト鉄鉱(FeOTiO_2)がより重要な資源になると考えられる。さて、現在、インドではイルメナイト鉄鉱を選択浸出法によって処理し合成ルチルを得ている。しかし、この方式では鉄分残さ処理が困難な現実がある。
その対策として、本研究において一つの新処理プロセスを提案した。即ち、平成11年度に開始した日本-インド間共同研究の一環として、インド産イルメナイト鉄鉱をH_2S含有還元浸炭性反応ガスにより高温にて化学反応させることによりルチルと炭化鉄(Fe_3C)を同時合成し、その後に磁力選鉱し、両反応物が単独で得られる可能性を見極めた。(未発表)これによって浸出処理を省略でき、廃棄物対策、資源の有効活用を図ることを企図した。なお、炭化鉄は鉄スクラップ代替の新鉄源として製鉄業界で最近特に興味が持たれている。
平成12年度には、以下の結果を得た。
1.横型固定層反応装置(25mm径石英反応管、試料1gram)にてイルメナイト鉄鉱と上記ガスとを800-1000℃の温度範囲で等温反応させた。反応後試料のルチル化率、還元率、炭化率を、化学分析やX線回折より求めたイルメナイト、ルチル、炭化鉄、金属鉄、酸化鉄等の各生成物濃度より算出した。そしてルチルと炭化鉄の同時合成条件の熱力学的検討と共に、両生成物の各生成速度を明らかにした。試薬より作成したイルメナイト試料の同様な反応実験も遂行した。これにより脈石の影響などを見極めた。また、微細組織観察より両相の生成機構及び反応に及ぼすガス中微量硫黄成分の影響に関して検討した。
2.回分式流動層反応装置(22mm径石英製反応管)にて、ルチルと炭化鉄の同時合成実験を800-950℃の温度範囲で遂行した。反応途中採取試料のX線回折等から反応進行状況を把握した。さらに磁力選鉱のための最適な同時合成反応条件を探索した。