(General session) High-temperature materials processing

[3K0401-08-06] Evaluation of copper concentrate ignition and combustion heated by thermal radiation in different oxygen supply conditions

○Nobuyasu Nishioka¹, Mihiro Kawasaki², Hiromichi Takebe¹ (1. Graduate School of Ehime University, 2. Ehime University)

Chairperson : Hatada Naoyuki (Kyoto University)

Keywords:Copper smelting, Copper concentrate, Ignition and combustion reaction, High-speed imaging, Thermal radiation

電気自動車や太陽光発電装置などの普及に伴い，銅の需要が伸び続けている。国際エネルギー機関の報告によると，2030年には銅の需要の約20%は，供給が不足する。しかし，銅精鉱の低品位化や採掘コストの増大などが大きな課題であり，従来よりも高効率な乾式銅製錬プロセスが求められる。
　我々はこれまでに，溶錬工程で広く使用されている自溶炉に着目し，精鉱バーナーにおける予熱ガス吹き付けでの高速反応を実験室レベルで実現した。本実験装置では，銅精鉱と酸素が透明なガラス管内部で反応を開始する。そのため，高速度カメラと組み合わせることで，従来観察が困難であった粒子の着火や燃焼，衝突を高い時間的分解能で観察可能である。
　本稿では，予熱ガス吹き付けではなく，熱放射を利用して銅精鉱を燃焼させ，加熱方法や酸素供給の条件が燃焼に及ぼす影響の評価を目的とした。まず，ガラス管内壁にばね状の発熱体を設置し，放射熱により管内部を加熱した，その後，常温の酸素を流入して，銅精鉱を着火・燃焼させた。次に，高速度カメラで燃焼過程を観察し，予熱ガスによる燃焼と比較した。最後に，酸素供給の条件を変更し，着火・燃焼へ及ぼす影響を明らかにした。