チタン鉄鉱を含む鎌倉砂鉄を材料とするたたら製鉄の研究

利用含钛铁矿石的镰仓铁砂制造塔塔拉铁的研究

• 批准号: 16H00294
• 负责人: 木浪 信之
• 金额: $ 0.35万
• 依托单位: 神奈川県立鎌倉高等学校
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16H00294/
• 关键词: たたら製鉄; 赤目砂鉄; チタン鉄鉱

たたら製鉄は原料を鉄鉱石から砂鉄に変えたことにより日本独自に発展した古代製鉄法である。砂鉄の成分は母岩をつくるマグマの違いにより地域差があり、チタンを多く含むものは赤目砂鉄、少ないものは真砂砂鉄として分類される。真砂砂鉄を産出する奥出雲地方では近代製鉄技術の導入後も大正時代末期まで操業が行われたが、赤目砂鉄を主体にしたたたら製鉄は室町時代から慶長時代に衰退した。その原因は諸説あり、赤目砂鉄では品質の良い鉄を得ることが難しく、安定した生産量を確保できなかったためと考えられている。近年、赤目砂鉄に分類される鎌倉砂鉄を使用した製鉄が実施されたが、良質のケラが得られる操業過程の報告はなされていない。このような背景を踏まえ、鎌倉砂鉄から良質の鉄を得る操業過程を確立し、鎌倉たたら製鉄衰退原因を探る研究を開始した。様々な条件での操業により、製鉄のパラメータになるのは砂鉄密度、選鉱方法、添加粘土量、装荷比(砂鉄/木炭)、炉内温度、送風量、炉の高さ、炉内構造、木炭の品質であることがわかり、安定して高品質の鉄が得られる設定値を見出し、鎌倉砂鉄によるたたら製鉄操業過程の確立に成功した。真砂砂鉄に比べて赤目砂鉄はパラメータの自由度が小さく、わずかな変化でも鉄が得られないことを確認した。古代製鉄では勘と経験に頼る操業のため、赤目砂鉄による製鉄は困難だったことに加え、伝承方法が一子相伝的であったことも衰退の一因であると結論づけた。さらに、原料となった砂鉄および生成鉄について鉄を含む17種類の元素の定量分析を行った。その結果、奥出雲砂鉄と鎌倉砂鉄の違いは砂鉄の種類によるチタンおよび採取場所の違い(山または海)によるカルシウムについて明確な違いが観察された。カルシウムは海水の影響によるものと考えられ、鉄生成の重要な要因となることがわかった。鉄生成の過程では、炭素(一酸化炭素ガス)は鉄酸化物の強力な還元剤であり、その反応は発熱反応である。吸炭が進むとより低い温度で鉄と炭素の合金液滴が形成され、炉底に不純物を含まない高純度の銑鉄(ケラ)が生成する。さらに、砂鉄とケラに微量に含まれる銅およびニッケルの成分割合はほとんど変化が見られない。このことから、生成鉄の原料になった砂鉄の産地を特定する手がかりになると考えており、今後の研究に期待できる。

Iron making raw materials, iron ore, sand, iron ore, iron ore The composition of sand iron is different from that of parent rock. It contains more red sand iron and less true sand iron. After the introduction of modern iron-making technology, the iron production in Japan declined in the late Taisho era. The reason for this is that the quality of iron is very good, and the stability of production is guaranteed. In recent years, the classification of red sand iron, the use of red sand iron, the implementation of iron production, good quality of iron production, the operation process of the report The background of this paper is to establish the operation process of good quality iron production and to explore the causes of iron production decline. Conditions for iron production include iron sand density, selection method, clay content, charge-to-charge ratio (iron sand/charcoal), furnace temperature, blast volume, furnace temperature, furnace structure, charcoal quality, etc. The degree of freedom of real sand iron is smaller than that of red sand iron. The degree of freedom of real sand iron is smaller than that of red sand iron. Ancient iron making is difficult to do, and the method of iron making is difficult to do. The quantitative analysis of iron containing 17 kinds of elements was carried out. As a result, Okuizumo sand iron and Kamakura sand iron are in violation of the sand iron type, and the violation of the site (mountain and sea) is clearly observed. The influence of seawater on iron production is important. Iron production process, carbon (acid carbon), iron acid compound of the strength of the element, the reaction, heat reaction. Carbon absorption is carried out at low temperatures, iron and carbon alloy droplets are formed, impurities are contained in the bottom of the furnace, and high-purity iron (iron) is formed. A small amount of iron is contained in the mixture. The origin of sand iron, the raw material for iron production, is expected to be specified.

项目成果

たたら製鉄を通した物理教育の実践

通过塔塔拉炼钢实践物理教育

• 发表时间: 2017
• 作者: 坂江隆志;花岡庸一郎;大辻賢一;坂江 隆志;坂江 隆志;坂江 隆志;久保田 学;本上 亮典;木浪信之
• 通讯作者: 木浪信之

ものづくり教育としてのたたら製鉄を通じた高大連携事業

通过塔塔拉钢铁制造作为制造教育的高中和大学合作项目

• 发表时间: 2016
• 作者: 山末英嗣(立命大);木浪信之
• 通讯作者: 木浪信之