JP2019007036A - 炭材内装多孔質鉱石およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
工程1:結晶水含有鉱石を加熱して結晶水を脱離させ、該鉱石内部に内径がナノメートルレベルの細孔を形成する工程
工程2:工程1を経た鉱石をタール含有溶液中に含浸して、前記鉱石の表面をタール成分で被覆するとともに、前記細孔の内部にタール成分を充填する工程
工程3:工程2を経た鉱石を熱処理して、前記タール成分を炭化する工程
工程1:結晶水含有鉱石を加熱して結晶水を脱離させ、該鉱石内部に内径がナノメートルレベルの細孔を形成する工程
工程2:工程1を経た鉱石をタール含有溶液中に含浸して、前記鉱石の表面をタール成分で被覆するとともに、前記細孔の内部にタール成分を充填する工程
工程3:工程2を経た鉱石を熱処理して、前記タール成分を炭化する工程
工程4:工程3を経た鉱石を熱処理して、前記炭化成分の燃焼熱を利用して前記鉱石を還元する工程
熱補償用燃料+O2=CO2+H2O+Q2kJ
熱補償用燃料+O2=CO2+H2O+Q2kJ
C(含有)+O2=CO2+H2O+Q4kJ
上記還元熱処理を行う際の、雰囲気中酸素の効果について確認した。実施例では上述のとおり、25vol%の酸素を含むArガスを1リットル/分で流通させた。一方、比較例1では純Arガスを1リットル/分で流通させ、比較例2では20vol%の水素を含むArガスを1リットル/分で流通させた。なお、燃焼合成反応装置系と温度設定プロファイルは図5に示したとおりであって、ゲーサイトの炭材内装多孔質鉱石0.1gの還元熱処理を行った。
出発原料として用いる鉱石の種類の影響について確認した。実施例のものは上述のとおりゲーサイト鉱石を出発原料としている。一方、比較例3では試薬Fe2O3を用い、比較例4では高品位鉱石を用いた。これらについて、炭化処理前後ならびに還元処理前後のXRD評価を行った。なお、何れにおいても、還元熱処理は25vol%の酸素を含むArガスを1リットル/分で流通させ、処理温度は900℃とした。
図14は、上述した実施例のものの還元処理中に発生したガスの分析結果のチャートである。図中に(1)で示した領域ではO2量が減少しCO2量が増大している。また、図中に(2)で示した領域では上記CO2発生から遅れてのCO発生が認められる。このCO発生は鉱石の直接還元に由来するものである。この(2)におけるCO発生が(1)におけるCO2発生に遅れるのは、表面での還元により生じた燃焼熱が鉱石内部に伝わり内部での還元反応が進行するのに若干のタイムラグがあるためである。
10 炭材内装多孔質鉱石
11 タール成分
12 炭素
13 酸化鉄
20 タール含有溶液
30 ヒータ
Claims (11)
- 内部に複数の細孔を有する多孔質鉱石であって、前記細孔の内径はナノメートルレベルであってその内部に炭材が充填されており、前記多孔質鉱石の表面は炭材で被覆されており、炭素含有量が18wt%以上である、
炭材内装多孔質鉱石。 - 前記多孔質鉱石は多孔質のゲーサイト鉱石である、請求項1に記載の炭材内装多孔質鉱石。
- 下記の工程を備えている炭材内装多孔質鉱石の製造方法。
工程1:結晶水含有鉱石を加熱して結晶水を脱離させ、該鉱石内部に内径がナノメートルレベルの細孔を形成する工程
工程2:工程1を経た鉱石をタール含有溶液中に含浸して、前記鉱石の表面をタール成分で被覆するとともに、前記細孔の内部にタール成分を充填する工程
工程3:工程2を経た鉱石を熱処理して、前記タール成分を炭化する工程 - 前記工程1の加熱温度は800℃以下である、請求項3に記載の炭材内装多孔質鉱石の製造方法。
- 前記工程3は不活性ガス中において500℃以下の温度で実行する、請求項3に記載の炭材内装多孔質鉱石の製造方法。
- 前記結晶水含有鉱石はゲーサイト鉱石である、請求項3〜5の何れか1項に記載の炭材内装多孔質鉱石の製造方法。
- 下記の工程を備えている結晶水含有鉱石の還元方法。
工程1:結晶水含有鉱石を加熱して結晶水を脱離させ、該鉱石内部に内径がナノメートルレベルの細孔を形成する工程
工程2:工程1を経た鉱石をタール含有溶液中に含浸して、前記鉱石の表面をタール成分で被覆するとともに、前記細孔の内部にタール成分を充填する工程
工程3:工程2を経た鉱石を熱処理して、前記タール成分を炭化する工程
工程4:工程3を経た鉱石を熱処理して、前記炭化成分の燃焼熱を利用して前記鉱石を還元する工程 - 前記工程1の加熱温度は800℃以下である、請求項7に記載の結晶水含有鉱石の還元方法。
- 前記工程3は不活性ガス中において500℃以下の温度で実行する、請求項7に記載の結晶水含有鉱石の還元方法。
- 前記工程4は1000℃以下の温度で実行される、請求項7に記載の結晶水含有鉱石の還元方法。
- 前記結晶水含有鉱石はゲーサイト鉱石である、請求項7〜10の何れか1項に記載の炭材内装多孔質鉱石の還元方法。
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