Takehito Hiraki

鉄鋼プロセスで広く利用されているRH真空脱ガスプロセスをアルミニウムの溶湯処理に応用し、高速・高効率に溶融アルミニウム中の水素ガスを除去する技術を提案・開発する。そこでは、脱ガスのみならず、揮発性の高い不純物元素を同時に除去出来る可能性が高く、アルミニウムの新たなリサイクルプロセスに資するものである。

金属チタン製造原料であり白色顔料等で大規模な需要があるルチルを、工業的に安価かつ高純度で製造する新プロセスに関する研究

製鋼スラグのなかでもリサイクルが困難であり年間１００万トン規模で発生する還元期スラグと、アルミニウム産業から年間４０万トン発生するアルミニウムドロスを同時にリサイクルするプロセスに関する研究

世界的に広く利用されている溶融塩を用いた回転炉（RSF）によるメタル回収法およびRSFで発生したソルトケーキの処理プロセスを比較対象として、MRM法および鉄鋼プロセスによる産業間リンクの優位点と改善点を定量的に明らかにすると共に、さらなる進化したプロセスについて考察する。

鉄鋼業の副資材として重要なアルミニウムドロスを簡易かつ低エネルギーで高品位化するプロセスを提案する。また、鉄鋼業に供給できない低品位なアルミニウムドロスの新リサイクルプロセスを同時に開発する。

アルミニウムのリサイクルプロセスにおいて発生するドロスはメタル分を高濃度で含んでいるため、主に機械的撹拌によりメタル分が回収される。しかしながら、この回収プロセスで発生する残渣のほとんどが埋め立て処理されており、その量は国内で年間数十万トンにも達する。残渣は酸化物を主成分とし、窒化物、炭化物のほか微量のハロゲンを含んでいることから、資源としての利用が困難なばかりか管理型の埋め立て処分を必要としている。本研究では、既存のメタル回収プロセスを窒素雰囲気下で行い、かつ脱ハロゲンプロセス（加熱処理）を組み込むことで、ハロゲンフリーな窒化物高含有残渣を合成する。また、得られた合成残渣をアルカリ水溶液中で反応させる（アルカリ処理する）ことで、アンモニアと水酸化アルミニウムをコプロダクションするシステムを確立する（図参照）。新事業確立と環境負荷低減を最終目的として、①雰囲気制御による窒化物高含有残渣の合成、②合成残渣を原料としたアンモニアおよび水酸化アルミニウム製造、③提案プロセスを中心としたシステムの定量的な環境負荷評価を行い、要素技術および環境問題に関する効果を明らかにする。

Al溶解時に不可避に発生するドロスは、主成分である酸化物（Al2O3）の他にアンモニアガス発生の原因となる窒化物（AlN）を含んでいることから、前処理を必要とした後に管理型埋め立て処理されている。しかしAlの溶解条件次第では、AlN含有率の高いドロスをアンモニア資源として回収可能である。これまで除去の対象であったAlNを積極的に合成する逆転の発想から、本研究ではAl溶解炉内のN2ガス分圧を上げ、従来ドロスの主成分である酸化物（Al2O3）の発生を抑制し、AlNが主成分となるドロスの合成に取り組む。合成したドロスをアルカリ水溶液で加水分解反応させることで、AlN由来の「アンモニア」、ドロス回収時に混入するメタルAl由来の「水素」、水溶液から析出する「Al水酸化物（Al(OH)3）」を製造できる。さらに、酸化物の減少により埋め立て処理量を大幅に削減できるため、埋め立て処理場枯渇抑制など環境負荷の低減が大いに期待できる。

電気炉ダストの情報（原料スクラップ組成、フラックス、温度などの操業条件および回収場所）と、分析により得られた結果を整理し、電気炉ダスト中ハロゲンの存在形態および比率に及ぼす①発生場所の影響、②操業条件の影響を主として明らかにする。結果をもとに、既存のリサイクルプロセスおよび本研究室で提案する石灰添加法1)（新・亜鉛リサイクルプロセス）における低環境負荷型脱ハロゲンプロセスを提案する。

新事業確立と環境負荷低減を最終目的として、①Al建材スクラップを原料とした雰囲気制御による窒化物高含有ドロスの合成、②提案プロセスを中心としたシステムの定量的な環境負荷評価を行い、要素技術および環境問題に関する効果を明らかにする。得られた結果を基に、既存の溶解炉として最も利用されているバーナー付反射炉を対象とした、簡易付帯設備の設置と操業案を提案する。