プラズマ帯溶融精製法の開発とレアメタル高純度化への応用

等离子区熔精炼方法的研制及其在稀有金属提纯中的应用

• 批准号: 07555535
• 负责人: 三村 耕司
• 金额: --
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07555535/
• 关键词: 帯溶融; 熱プラズマ; 高純度化; レアメタル; 精製; 水素プラズマ

熱プラズマを加熱源とするプラズマ帯溶融装置を製作した。具体的には、圧力可変容器(水冷式高真空用容器)内にプラズマト-チ(最大出力20kW)を取り付け、プラズマト-チの下方に一定速度で水平方向に移動可能な細長い水冷銅ハ-スを設置した。銅ハ-スには10mm×200mm、深さ約5mmの溝を穿ち、直径10mm,長さ200mmの棒状金属試料の帯溶融ができるようにした。銅ハ-ス移動用の駆動モータには変速ギアを取り付け、0.1〜5mm/minの範囲内で一定移動速度の設定が可能とした。また、圧力可変容器へのプラズマガス供給系にはニードルバルブ式の圧力コントロール装置を付設し、帯溶融時の容器内圧力を6kPa程度の減圧から101kPa(1気圧)まで任意に設定可能とし、特に減圧下でのプラズマ帯溶融が容易に実施できるようにした。試作したプラズマ帯溶融装置の試運転を兼ねて、棒状の鉄試料(直径 約8mm、長さ約150mm)を対象に、鉄の高純度化を試みた。プラズマガスに水素を使用した際には、顕著な酸素、窒素の低減が確認され、特に酸素に関しては帯溶融部全般で5mass ppm以下(原料鉄の酸素は約100mass ppm)にまで減じられ、優れた脱酸効果が確認された。また帯溶融時の偏析効果による不純物の濃集分離除去に関しては、現在ICPによる金属不純物分析を実施中である。今後、シリコン、クロムなどレアメタルを対象に、高純度化精製を図る。具体的には、帯溶融時のプラズマガス組成(水素濃度)、容器内圧力(5〜101kPa)、溶融帯温度(プラズマ出力で調整)、溶融帯移動速度(0.1〜3 mm/min)等をパラメータに種々な条件下で帯溶融を実施後、微量不純物分析や残留抵抗比測定を行い、レアメタルの高純度化に対するプラズマ帯溶融精製法の最適化を図るとともに、その有用性を明らかにする。

The heat source and the melting device are manufactured. Specific pressure and pressure variable vessel (water-cooled high-vacuum vessel) inside the range (maximum output 20kW) can be set to a certain speed and horizontal movement, long and thin water-cooled copper. Copper-10mm×200mm, about 5mm deep groove penetration, diameter 10mm, length 200mm rod-shaped metal sample melting zone The setting of a certain moving speed within the range of 0.1 ~ 5mm/min is possible. The pressure in the vessel is 6kPa and the pressure in the vessel during melting is reduced to 101kPa(1 pressure). The pressure in the vessel can be set arbitrarily. The pressure in the vessel can be reduced to 101kPa(1 pressure). The test run of the melting apparatus was carried out on rod-shaped iron samples (about 8mm in diameter and 150mm in length). When the raw material is used, the acid content is reduced, and the acid content is reduced to less than 5mass ppm. The segregation effect during dissolution is related to the concentration and separation of impurities, and the analysis of metal impurities is carried out by ICP. From now on, we will focus on high-purity purification. Specific parameters: composition (water concentration), pressure in container (5 ~ 101kPa), melting zone temperature (adjustment of force), melting zone moving speed (0.1 ~ 3 mm/min), etc. After melting, trace impurity analysis and residual resistance ratio determination are carried out, and the optimization and usefulness of the melting purification method are clarified.