製鋼スラグに含まれる有価物質の磁気的性質の違いに基づくリサイクル技術

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鉄鋼製錬で排出される製鋼スラグにはリンやマンガン、金属鉄といった有価物質が多く含まれるが、現状ではそれらは有効に活用されているとは言えない。本研究では、これらの物質が製鋼スラグ中において鉄マンガン酸化物相(常磁性)、リン濃縮相(反磁性)、金属鉄細粒などの形態をとり、その分布が偏っていること、各相の磁気的性質が異なることに着目し、磁気分離法を活用することで分離回収・再資源化する手法の開発を目指している。高効率での分離を実現するため、分離の前処理として製鋼スラグに対して電気パルス粉砕を適用し、その微細化処理のための条件、超伝導磁気分離、及び、磁気アルキメデス分離の適用条件について、種々のパラメータの最適化を検討している。令和4年度は、模擬スラグ、実スラグの水中における電気パルス粉砕の最適化、これまでに検討した高勾配磁気分離に加えて、磁気アルキメデス分離、開放勾配型磁気分離の適用についても検討した。電気パルス粉砕の条件については、これまでの知見を総合して、極間距離30 mm、印加電圧180 kVで50パルスを1セットとして、複数回実施する方式を採用した。超伝導マグネット内にステンレスメッシュを配置した流通式の高勾配磁気分離カラムを用いた場合には、低磁化率の粒子まで磁着側にまわる傾向がある。このため、開放勾配型の磁気分離についても検討を行ない、高勾配のケースに比べて高磁場を印加した場合に、鉄マンガン酸化物相とリン濃縮相の分離が可能であることを確認した。磁気アルキメデス分離においても、周囲媒体の磁化率を適切に調整することで感度の良い分離ができることを確認した。対象となる製鋼スラグの組成や粒径に合わせて、高勾配、開放勾配型、磁気アルキメデスの各分離手法を組み合わせることで、段階的に純度の良いリン濃縮相が得られる条件を設定できると期待される。