マイクロ波加熱を利用した金属酸化物の直接還元

使用微波加热直接还原金属氧化物

• 批准号: 20656109
• 负责人: 吉川 昇
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20656109/
• 关键词: マイクロ波; 酸化鉄; 還元; 二酸化炭素; マグネタイト; 加熱; 分解反応; 電磁場; 金属酸化物; CO2; 電気伝導; ウスタイト

本研究は、マイクロ波加熱を利用して、金属酸化物を直接金属と酸素に分解することにより、二酸化炭素を発生せず、また酸素を発生させるプロセスを開発する事を目的とした。このためには、十分強力なマイクロ波(2kW)を用い、この電磁場を集中して印加できる2.45GHzマイクロ波シングルモード装置を用いて、Fe_3O_4をそのまま加熱する事により、FeOを生成させる事が可能である事が分かった。またFe_3O_4の加熱を利用してFe_2O_3をFe_3O_4に変換できる事も分かった。当初計画してた、電気化学的な還元反応を使う必要がなく、高温加熱プロセスでFeOまで作製する事都ができた。加熱試料は、マイクロ波吸収が殆ど生じないCaO系の耐火物内に挿入し、マイクロ波磁場を集中して印加した。電気伝導性を有する鉄酸化物においては表面から誘導電流が生じるため、効率良く加熱する事が可能であった。本研究においては、これらにより加熱した試料がどのようなして有効な還元(分解)が可能であるか、加熱温度、必要マイクロ波入力、処理時間、固体/融体における還元速度など基礎的実験条件を設定することができた。また実験で得られた試料に関しては、微視的な観察を行い結晶相同定や、存在形態の解析を行った。産業界においては製鉄業は二酸化炭素排出量が多いが、本研究結果は今後CO_2排出削減のための基礎技術として注目される日が来ると考えられる。また本研究は、含水低品位鉱石の処理にも応用できる可能性があり、今後の更なる検討が期待される。

The purpose of this study is to develop a process for the direct decomposition of metallic acids by microwave heating. This is a very powerful electromagnetic wave (2kW) application, the electromagnetic field concentration at 2.45GHz, Fe_3O_4 heating, FeO generation, etc. Fe_2O_3 and Fe_3O_4 were used to heat Fe_3O_4. In the first place, it is necessary to prepare FeO by high temperature heating. Heat the sample and absorb the magnetic field into the CaO refractory. Electric conductivity of ferrites can be induced by surface heating. In this study, heating temperature, necessary wave input force, processing time, solid/melt ratio, reduction rate, and basic conditions were set. The analysis of crystal identity and existence of Weishi app was carried out. The results of this study indicate that the basic technology for CO2 emission reduction in the future will be studied. This study is aimed at exploring the possibility and future development of the treatment of water-bearing low-grade ores.

项目成果

Micro/nanostructure observation of microwave-heated Fe3O4

• DOI: 10.1557/jmr.2009.0192
• 发表时间: 2009-05-01
• 期刊: JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH
• 影响因子: 2.7
• 作者: Yoshikawa, Noboru;Cao, Ziping;Taniguchi, Shoji
• 通讯作者: Taniguchi, Shoji

金属のマイクロ波加熱の基礎と応用

金属微波加热的基础和应用

• 发表时间: 2009
• 期刊: 日本金属学会報、まてりあ 48
• 作者: N.Yoshikawa;Z.Cao;D.Louzguin;G.Xie;S.Taniguchi;吉川昇
• 通讯作者: 吉川昇

Au薄膜の加熱に及ぼすマイクロ波磁場方向依存性

金薄膜加热的微波磁场方向依赖性

• 发表时间: 2010
• 作者: 吉川昇;曹自平;谷口尚司
• 通讯作者: 谷口尚司

Fe_3O_4のマイクロ波加熱による組織変化

微波加热Fe_3O_4的微观结构变化

• 发表时间: 2009
• 作者: 吉川昇;曹自平;D. V. Louzguine;謝国強;谷口尚司
• 通讯作者: 谷口尚司

Microwave Application for Environmental Processing.

微波在环境处理中的应用。

• 发表时间: 2009
• 期刊: Proc.of 6'th Int.Conf.on Electromagnetic Processing of Materials(EPM2009) (CD)
• 作者: N.Yoshikawa;K.Mashiko;Y.Saito;K.Iwasaki;H.Todoroki;S.Taniguchi
• 通讯作者: S.Taniguchi