不均一酸化物は精錬に有効か？-脱リン反応解析に向けた活量測定と溶体モデルの構築-

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鉄鋼などの素材精錬において、プロセスの効率化を考察する上で酸化物系の熱化学データが重要となる。本研究では製鋼における脱リンスラグの基本系であるFeO-CaO-SiO2-P2O5四元系に注目し、(Ca, Fe)2SiO4-(Ca, Fe)3P2O8固溶体中の①FeO活量と②P2O5活量を測定した。実験では、1573 Kで酸素ポテンシャルを制御した雰囲気の下で酸化物相とCu-Fe-P液体合金を平衡させた。高温保持後の合金試料を急冷し、化学分析に供して鉄濃度とリン濃度を測定することで成分活量を算出した。テーマ①では、固溶体の組成が同一であっても共存する固相の種類（CaOまたはCaSiO3）によってFeO活量が大きく変化することを示した。本四元系では塩基度（CaO/SiO2比）が高い場合にFeO溶解度の小さい固溶体がFeO濃度の高い液相と共存し、塩基度が低い場合にはFeO溶解度の大きい固溶体がFeO濃度の低い液相と共存するという一見逆の傾向を示していた。本研究で行ったFeO活量の実測と熱力学的な考察により、塩基度の違いによる固溶体中FeO溶解度とFeO活量の関係の変化を整理でき、上記の相平衡関係を説明することができた。テーマ②では、(Ca, Fe)2SiO4-(Ca, Fe)3P2O8固溶体+CaSiO3二相共存領域に注目し、P2O5活量に及ぼす固溶体中FeO濃度の影響を調査した。実験の結果、Ca2SiO4-Ca3P2O8固溶体へのFeO添加によってP2O5活量が減少する様子が確認された。P2O5活量の低下はスラグの精錬能向上には有利な性質であり、テーマ①と合わせてスラグ設計のための基礎データを収集できた。