Utilization of unused iron resources for resource and energy saving

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資源を有効に利用するためにはそれぞれの特徴を把握し適切に処理しなければならない。鉱石中で鉄は酸化物の状態で存在し、主に高炉プロセスで還元されてCを含んだ溶銑となる。このとき資源中に含まれる不純物成分はその後の工程で精錬によって除去あるいは添加され、鋼材の要求に合わせて緻密に制御される。鉄スクラップには市中からの回収時に混入した不純物が高濃度で含まれている場合がある。特にCu、Sn、Ni、Cr等は回収時に混入しやすい一方、精錬による除去が困難なためトランプエレメントと呼ばれている。製錬工程において、トランプエレメント自身は酸化されないが、その他の不純物元素との相互作用によってスラグ-溶銑間における元素の分配挙動に影響をおよぼすと考えられる。したがって、スクラップを利用する場合にはこれらトランプエレメントとその他の不純物元素間の相互作用を考慮して溶銑組成を検討する必要がある。本年度は、昨年度構築した数学モデルにスクラップ由来のCu、Sn、Cr、Niを新たに変数として加え、C、O、Si、Mn、S、Pとトランプエレメント間の相互作用を考慮してモデルの拡張を行った。これまで報告されていなかったCuおよびSnがMnの挙動におよぼす影響を表す熱力学データを所属の研究グループで新たに測定し本解析モデルに追加した。トランプエレメントを考慮したモデルを用いて、溶銑組成におよぼす温度、酸素分圧、スクラップ利用の影響を解析した。低温ほど酸化が、高温ほど還元が進行し、1773 Kにおいて酸素分圧を10-13 atm 以上とすることでSi、Pなどの不純物元素濃度が低減できる可能性を見出した。さらに、溶銑、溶融スラグ組成におよぼすスクラップ利用比率の影響について検討し、スクラップの利用比率を上昇させると、鉄鉱石由来のSi, Mn, P濃度が低減可能であることが分かった。