環境にやさしい再利用技術

廃棄物の再利用、材料開発に関する物理化学的研究

ステータス基礎実証実用化準備

概要

これまで溶融金属の物理化学に関する研究として、クロム鉱石の溶融還元、耐火物とスラグとの反応、反応性ガス気流中での金属の蒸発促進と化合物超微粒子の合成などを行ってきました。現在は、鉄鋼スラグからの溶出、電気炉ダストからの有価物(亜鉛)の抽出、黒鉛分散銅合金基複合材料に関する物理化学的基礎研究を行っています。

研究キーワード

従来技術

・炭酸塩の分解は高温度、真空が必要。
・湿式法(酸)では、電気炉ダストから亜鉛が約60％しか回収できない。
・黒鉛分散銅基複合材料の作製には、黒鉛の表面改質などが必要。

優位性

・殺菌灯照射により炭酸塩を分解ができます。
・湿式法での亜鉛の低回収率の原因を明らかにし、その対処法を見つけました。
・銅を1800℃以上に保持すると銅は黒鉛に濡れ、銅中の溶解炭素濃度が増大します。

特徴

１.スラグ
溶出液中のpHは、溶出したカルシウムイオンなどの電荷のバランスで決まり、スラグを純水に入れると、純水に溶解している炭酸イオンがスラグと反応するのでpHが増大します。その後、炭酸イオンの放出によりpHは減少します。
・電気炉酸化スラグに殺菌灯を照射すると、スラグ表面の炭酸塩が分解します。これを利用した二酸化炭素の吸収、脱離プロセスができます。また、スラグからの炭酸イオンなどの供給が減少するので、殺菌灯を照射したスラグからのカルシウムなどの溶出濃度が殺菌灯を照射していないスラグよりも小さくなります。

２.電気炉ダスト
電気炉ダストからの亜鉛の低回収率は、ダスト中のZnO·Fe₂O₃が難溶性であることに起因すると考えられてきましたが、ダスト中に含まれる亜鉛含有物質の溶解度調査から、ZnO·Cr₂O₃が原因であることを明らかにしました。そこで、酸化剤を添加して、3価クロムを6価にすることを試み、ZnO·Cr₂O₃ からの亜鉛の溶解度を大きくすることができました。

３.黒鉛分散銅合金基複合材料の創製
黒鉛るつぼ中で銅を溶解し、炭素飽和溶銅を冷却したときの、組織を図に示します。球状あるいは片状黒鉛鋳鉄と同様な黒鉛が析出し、黒鉛粉と銅粉との圧粉体を1800℃以上に加熱した場合、複合材料は作製できましたが、気孔率は最大20％と大きいものでした。