(Special session) Introduction of the long-term MMIJ project (2022 Autumn)

[2103-09-06] Direct observations and temperature measurements by the two-color method of the copper concentrate and pyrite particles ignition and combustion reaction

○Nobuyasu Nishioka¹, Ryota Tsurusaki², Sota Hasegawa³, Hiromichi Takebe¹ (1. Ehime University, 2. Ehime University (JFE Techno-Research Corporation), 3. Ehime University (DaikyoNishikawa))

Chairman:Etsuro Shibata (Tohoku University)

Keywords:Copper smelting, Copper concentrate, Ignition and combustion reaction, High-speed imaging, Temperature measurement

電気自動車の普及やカーボンニュートラルの達成が世界的に求められており，必要なベースメタルの1つである銅の需要は増加傾向にある。しかし，銅精鉱の銅品位の低品位化や採掘コストの増大により，将来的に銅の供給が需要に追い付かないとの予測がある。そのため，低品位の銅鉱物を原料として従来よりも大量の銅を製錬するためには，高効率なエネルギー利用や環境負荷が低い銅製錬プロセスが求められる。
我々はこれまでに乾式銅製錬の溶錬工程で広く使用されている自溶炉の精鉱バーナーで起こる高速反応を予熱ガス吹き付けで実現した。本装置の最大の特徴は，透明なガラス管内で銅精鉱が酸素と反応を開始するため，従来は観察が困難であった粒子の着火や燃焼，衝突を動的に観察可能とした点である。本稿では，硫化鉱物の燃焼反応の可視化を目的として，下記の実験を行った。まず，銅精鉱および銅精鉱の不純物の1種であるFeS₂に対して，高速度カメラにより，燃焼挙動のin-situ観察を行った。次に，二色法により，燃焼過程における粒子の温度分布を取得した。最後に，得られた高速撮像および温度分布より考察を行い，FeS₂が燃焼へ及ぼす影響を明らかにした。