Impact of Interfacial and Electrical Characteristics on Rheological Property of Molten Oxide-based Suspension at High Temperature

金属素材産業において, 副生する高温で溶融した酸化物融体は均一な液相ではなく, 酸化物固体などが分散した複雑な流体を形成している. これら固相が共存したスラグ, フラックス, つまり高温酸化物サスペンションの流動特性は, 炉内の流れや耐火物へのスラグの浸透, スラグの結晶化挙動などに大きく影響するため, 酸化物融体の流動特性を十分に理解した上で反応器や装置は設計され, 融体の物性値が制御されている. しかし, 多成分系のスラグについては無数にあるため, 全ての粘度測定は不可能である.そのため申請者らは, これらの高温酸化物サスペンションのレオロジー特性について高温実験と機械学習を組み合わせることによって, 予測モデルを構築してきた. その結果, 室温系の300を超えるデータから数学的多重回帰したモデルが, 温度のみが異なる条件の高温系データを全くと言っていいほど, 再現しないことが分かった. この理由として, 高温酸化物サスペンション中に分散した酸化物固体と酸化物融体の界面において、室温系に比較して遥かに大きな界面電荷を有しているであろうことが示唆された. この界面電荷は, 水溶液系におけるゼータ電位に相当する物理量であると考えられており, 外部電場による流動特性の制御が期待されている.そこで当該年度の実験では, 室温系においてグリセロール水溶液をマトリックス流体に, ポリエチレンビーズを分散させ, ビーズ表面に界面電荷を付与したサスペンションを作製し, 外部電場を印加することによってサスペンションの粘度に与える影響を系統的に，かつ定量的に調査した.

金属素材産業において, 副生する高温で溶融した酸化物融体は均一な液相ではなく, 酸化物固体などが分散した複雑な流体を形成している. これら固相が共存したスラグ, フラックス, つまり高温酸化物サスペンションの流動特性は, 炉内の流れや耐火物へのスラグの浸透, スラグの結晶化挙動などに大きく影響するため, 酸化物融体の流動特性を十分に理解した上で反応器や装置は設計され, 融体の物性値が制御されている. しかし, 多成分系のスラグについては無数にあるため, 全ての粘度測定は不可能である.そのため申請者らは, これらの高温酸化物サスペンションのレオロジー特性について高温実験と機械学習を組み合わせることによって, 予測モデルを構築してきた. その結果, 室温系の300を超えるデータから数学的多重回帰したモデルが, 温度のみが異なる条件の高温系データを全くと言っていいほど, 再現しないことが分かった. この理由として, 高温酸化物サスペンション中に分散した酸化物固体と酸化物融体の界面において、室温系に比較して遥かに大きな界面電荷を有しているであろうことが示唆された. この界面電荷は, 水溶液系におけるゼータ電位に相当する物理量であると考えられており, 外部電場による流動特性の制御が期待されている.そこで当該年度の実験では, 室温系においてグリセロール水溶液をマトリックス流体に, ポリエチレンビーズを分散させ, ビーズ表面に界面電荷を付与したサスペンションを作製し, 外部電場を印加することによってサスペンションの粘度に与える影響を系統的に，かつ定量的に調査した.