高温素材プロセッシング

[2406] 二液相間に生成・分離するエマルジョンの動力学モデル

^○夏井俊悟, 梨元涼太, 菊地竜也, 鈴木亮輔 (北海道大学大学院工学研究院)

司会: 谷ノ内勇樹(東京大学)

キーワード：two-phase flow、emulsion、 interfacial tension、smoothed particle hydrodynamics

高速で効率的な乾式製錬において、不純物相である溶融スラグと金属融体の動的懸濁および分離機構を解明し、それを高度に制御した上でのプロセス設計が重要である。平衡状態を記述する分配係数や物質移動係数の測定は数多くの研究は多くなされているが、界面形状は流れによって3次元的に時々刻々と変化する非定常状態であるため、正確に予測することが難しい。分散流体運動を記述可能である離散要素型シミュレーションであるSPH法に基づく数値流体力学により、二液系における分散現象について高精度なモデル化および物性影響解析を試みた。複数の液滴が存在する二液相系において、界面張力変化は界面の曲率に対して鋭敏な影響を与え、微小液滴の生成、懸濁機構を決定付ける因子であることがわかった。界面張力の増加によって、凝集した大液滴が迅速にバルク側に巻き込まれるため、液滴は大きいほど密度差による慣性力が支配的、すなわち、界面張力の絶対値は界面積への寄与のみならず、液滴径変化による沈降時間にも影響を与えることが示唆される。