High-temperature materials processing

[PY1-61] Interfacial reaction between bulk MgAl₂O₄ and FeO_n-SiO₂ slag under oxygen partial pressure control

○Gaku SHIMADA¹, Hiromichi TAKEBE¹ (1. Ehime university)

Keywords:Magnesia-chromite, Chrome-free, Magnesia-spinel, Oxygen partial pressure control, Interfacial reaction

非鉄製錬プロセス特に銅製錬の自溶炉や転炉では, 価数の制御されたケイ酸塩系スラグ(FeO_n-SiO₂系スラグ(n=1～1.5))融体から炉を守るための内張材として耐腐食性の高いマグネシア・クロム質 (マグクロ)耐火物が使用されている。しかしながら, マグクロ耐火物は, 主成分にクロムを含むため耐火物を廃棄する過程で六価クロムを生じる可能性がある。そのため, クロムフリーな耐火物が求められている。
過去の研究より, マグクロ耐火物の主要構成成分である塊状MgCr₂O₄とFeO_n-SiO₂系スラグに対して高温界面反応試験と熱力学データベースを用いた平衡計算ソフトFactSageによる理論計算を行った所, 塊状MgCr₂O₄界面にFe-richな反応層が形成されその層は, スピネル相だと推測された。界面に新たに形成された層がスピネル相であったことから耐火物構成成分にクロムフリーなスピネル成分であるマグネシア系スピネル (MgAl₂O₄)を用いた場合においても同様にMgAl₂O₄界面にスピネル相を形成し, それ以上の溶損を防ぐことが期待できる。
そこで本研究では, FactSageによる界面での熱力学的安定相の予測と酸素分圧制御下での高温界面反応試験を行いその両者を比較することで塊状MgAl₂O₄とFeO_n-SiO₂系スラグ融体の界面反応のプロセスについて調べた。