高温素材プロセッシング（1）

[PY-89] SPH法による溶融銅マット-スラグ界面の動力学解析

○問谷 一偉¹、夏井 俊悟¹、菊地 竜也¹、鈴木 亮輔¹ (1. 北海道大学)

キーワード：銅製錬、銅マット、SPH、界面張力、液滴振動

銅精鉱の低品位化傾向の一方、世界的な銅の需要は増加傾向にあることから、自溶炉工程における熔融スラグ相中への熔融マット損失低減は重要な課題である。そのためには、平衡論に基づいた理解だけでなく熔融マット-スラグ界面における動力学的な解析に基づいて、経験に依らない操業設計指針を与えることが重要と考えられる。本研究では、Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)法に基づき、熔融マット-スラグ界面挙動の変化を数値的に解析した。従来困難であった複雑な2液相界面曲率計算にFowkesの理論を新たに実装した。2液間界面張力σ_msによって液滴振動周期および平衡形状が大きく変化することを示した。一体となった2液滴の振動プロファイルは張力のバランスにより変化し、振動減衰の早さはσ_msの大きさだけでは一概に説明できず、全体の張力バランスによることが明らかになった。また接触後の平衡形状は、σ_msが大きいほどマット-スラグ接触面積は小さくなることから、界面形状が安定化し、スラグ中へのマット滴の残留が低減する可能性が示唆された。