プロセス・素材分野ショート講演1

[2K0501-14-09] Cu₂S-FeS-Fe₃O₄三元系状態図とその状態図に及ぼすAl₂O₃およびSiO₂の影響(発表者：修士課程)

○富永 高規¹、山口 勉功¹ (1. 早稲田大学)

キーワード：銅製錬、スラグ、マグネタイト、銅鉄マット、相互溶解度

銅製錬において、スラグへの銅マットの溶解と懸垂による銅のスラグロスは大きな課題となっており、銅のスラグロスの低減が求められている。また、懸垂による銅のスラグロスは固体マグネタイト(Fe₃O₄)による影響が大きいことが知られている。本研究では、銅マット溶錬でのFe₃O₄の析出挙動と、スラグ中でFe₃O₄とマットが隣接する原因を明らかにする目的で、1523 および1623KにおいてCu₂S-FeS-Fe₃O₄三元系状態図の決定を試みた。実験は、Cu₂S、FeS、Fe₃O₄試薬をMgOるつぼに入れ、試料を石英管に真空封入し、各温度で2～6時間保持した。急冷試料をSEM-EDS、EPMA、XRDにて相の同定と各相の組成を決定した。得られた三元系状態図より、FeS-Cu₂S系融体とFe₃O₄固相は相互溶解し、FeS-Cu₂S中の銅品位の増加に伴いFe₃O₄の溶解度が減少し、Fe₃O₄が析出しやすくなることが分かる。また、Cu₂S-FeS- Fe₃O₄三元系にSiO₂を添加した場合、Fe₃O₄固相の生成が抑制されるとともに、Fe₃O₄とFeS-Cu₂Sの相互溶解度は小さくなることが確認された。さらに、Cu₂S-FeS- Fe₃O₄三元系にAl₂O₃を添加した場合、一部の組成でマットへFe₃O₄の溶解度が大きくなる傾向が確認された。これらの結果に基づき、スラグ相中のFe₃O₄生成の抑制を図り、銅のスラグロスを低減することを目指す。