著者

柏谷 悦章 長谷川 将克

出版者

一般社団法人 日本鉄鋼協会

雑誌

鉄と鋼 (ISSN:00211575)

巻号頁・発行日

vol.100, no.2, pp.302-311, 2014 (Released:2014-01-31)

参考文献数

16

被引用文献数

4 2

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Hydrogen itself is not a primary energy and needs an energy for its production, which means that CO2 will be exhausted during the production process, more or less. However, when a Green Hydrogen can be produced, it is a best way to use the hydrogen instead of carbon.In this study, two kinds of iron ore were reduced and melted both under hydrogen and carbon atmosphere. The obtained iron metal under hydrogen atmosphere was quite pure one. The impurities in the metal were chemically and thermodynamically analyzed. The characteristics and benefits of hydrogen reduction were discussed in comparison with the carbon reduction.The content of silicon in the metal under hydrogen atmosphere was one tenth to the iron obtained by carbon reduction. Manganese was about one third to one tenth against the carbon reduction. However, phosphorus in the hydrogen reduction was almost the same level to the carbon reduction. Sulfur content became half in the hydrogen reduction. Moreover, the content of hydrogen in the metal was the same level between the hydrogen reduction and the carbon reduction. It was found that the rate of hydrogen evolution from a molten metal during solidification was fast significantly. The activities of elements in the metal were calculated through the thermochemical data, and the relationships among those elements were elucidated.From the thermodynamic analysis, a high oxygen activity in the metal obtained under hydrogen atmosphere caused to a low content of impurities and high activity of oxides related.

著者

岩瀬 正則 長谷川 将克

出版者

京都大学

雑誌

基盤研究(C)

巻号頁・発行日

2004

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木質系バイオマスあるいは廃プラスチックと酸化鉄を混合・圧縮し、これを流量1000cc/minのアルゴン気流下、高周波誘導加熱炉内にてモリプデンサセプターを用いて1400〜1800℃の高温に加熱したマグネシアるつぼ内へ投入して、急熱した。なお[Pt-20Rh]-[Pt-40Rh]熱電対により温度を測定した。発生するガスは、これを捕集してガスクロマトグラフィーによりCO,CO2,CH4,H2を定量し、水蒸気発生量は重量測定によって求めた。いっぽう凝縮相は炭素、酸素、鉄をLECO炭素、酸素分析装置あるいは化学分析により定量した。以上より反応生成物の化学種、存在比、分圧比等を求めた。その結果、上記の条件下では、気相中の主成分は水素と一酸化炭素であり、炭酸ガスならびにメタンはほとんど生成しないこと、および凝縮相には金属鉄が生成することを明らかにした。以上の実験結果を不均一系熱力学を用いて解析し、気相と金属鉄については、ほぼ熱力学平衡が成立すること、および金属鉄中の炭素に関しては、生成する固体炭素の結晶性に依存し平衡には到達する場合と相でない場合があることを見出した。すなわち、木質系バイオマスでは、鉄中への浸炭が非常に迅速に進行するが、プラスチックでは、浸炭が遅れることを見出した。これらの結果を総合し、炭酸ガスおよびメタンを生成させず、一酸化炭素と水素を副産物として得ることのできる製鉄法の基礎学理を確立することができた。上記の目的を達成するための具体的条件をまとめれば以下のようである。1.混合圧縮体を急熱することが必要。2.温度は高温ほど望ましい。3.圧縮体中のC/Oモル比を1.1以上にする。