高温素材プロセッシング

[PY-67] 3次元SPHシミュレーションによるマット‐スラグ分離挙動解析

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

キーワード：copper smelting、smoothed particle hydrodynamics、matte、molten slag、multiphase flow

金属の乾式精錬プロセスを高速かつ高効率に行うためには、高温融体の流動を制御することが重要である。しかし高温な炉内は直接観察が困難であるため、マット‐スラグ界面などの二相界面の形状変化については未だ十分な知見が得られていない。そこで本研究においては分散相と連続流体を同時に解析可能な数値解析法の一種であるSPH法を用いて、二相分離したマット‐スラグ各相中に、複数の異相液滴を分散させた場合の動力学シミュレーションを行った。本モデルを用いて各流体の密度、粘度、界面張力の変化、および分散液滴群の径が、二液間界面積・分散液滴数へ与える影響を調査した。二液相間の密度差が大きい場合、界面積・分散滴数ともに短時間で定常に至るが、小さい場合と比べて定常値に大きな差異が見られなかった。スラグ粘度が大きい場合、界面積の定常値に差異は見られなかったが、液滴の界面通過時に巻き込まれる分散滴数が多くなった。界面張力が大きい場合は、界面積・分散滴数ともに定常値が大きく減少した。界面張力が大きいほど界面変形時の復元力が強くなるため、液滴が二液界面を通過する際に分散が生じにくくなると考えられる。