【企画講演】資源・素材学会長期テーマプロジェクト研究紹介（2022年秋）

[2103-09-06] 高速撮像及び二色法を用いた銅精鉱およびFeS₂の燃焼挙動の直接観察

○西岡 宣泰¹、鶴崎 凌太²、長谷川 壮太³、武部 博倫¹ (1. 愛媛大学大学院、2. 愛媛大学大学院(現　JFEテクノリサーチ株式会社)、3. 愛媛大学(現　ダイキョーニシカワ株式会社)

司会：柴田悦郎 ( 東北大学）

キーワード：銅製錬、銅精鉱、燃焼反応、高速撮像、温度測定

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。