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

基于炼钢渣中有价值物质磁性能差异的回收技术

基本信息

批准号：
20K05591
负责人：
廣田憲之
金额：
$ 2.83万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

通过钢冶炼排放的钢渣包含大量有价值的材料，例如磷，锰和金属铁，但目前无法说有效地使用它们。在这项研究中，我们旨在开发一种通过利用磁分离方法分离和收集和回收材料的方法，例如铁锰氧化物相（顺磁性），磷富含磷的富集相（二磁性），精细金属铁晶粒，并专注于每个相分布和磁性特性的偏见。为了实现高效率分离，将电脉冲研磨应用于钢炉槽，作为分离的预处理，并研究了各种参数，以进行微型化，超导磁性分离和磁性阿基梅德分离的条件。在2022财政年度，除了优化了模拟炉渣和真实炉渣的电脉冲打磨外，以及迄今为止我们已经研究的磁性阿基梅德分离和开放梯度磁分离的应用。将电脉冲研磨的条件与以前的发现结合在一起，其中50次脉冲多次以30 mm的极距离进行，并且施加的电压为180 kV。当使用具有不锈钢网格的流动类型高梯度磁分离柱时，使用了易感性较低的颗粒倾向于向磁化侧移动。因此，我们还研究了开放梯度磁分离，并确认，与高梯度的情况相比，使用较高的磁场时，可以将铁链氧化物氧化物相和富含磷的相位相分开。已经证实，在磁性阿基米德分离中，可以通过适当调整周围介质的磁敏感性来实现高度敏感的分离。通过将高梯度，开放梯度类型和磁性阿基梅德分离方法结合使用，根据钢炉的组成和粒径，可以在阶段设置获得高纯度磷富集相的条件。