(57)【要約】【課題】金属亜鉛等の蒸気を冷却して液体亜鉛として回収する際の凝縮率を高精度で予測し、凝縮率予測のための手間とコストを削減する。【解決手段】金属の蒸気を雰囲気ガスと共に反応管内を流通させながら冷却して対応する金属に凝縮させる際の金属凝縮率を解析する方法において、（ａ）初期条件を設定する工程、（ｂ）反応管内の微小区間（ΔＬ）の前後の、雰囲気ガス流速、金属蒸気のモル分率及び雰囲気ガスのモル分率のそれぞれの変化量を、常微分方程式で表す工程、（ｃ）該常微分方程式を解いて、前記微小区間内で生成する凝縮金属量及び金属酸化物量を算出する工程、及び（ｄ）これらから金属凝縮率を算出する工程を含む。本発明によると、実験を行ったり、実際の装置を製造することなく、高精度で凝縮率を予測できる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属の蒸気を雰囲気ガスと共に反応管内を流通させながら冷却して対応する金属に凝縮させる凝縮反応と対応する金属酸化物に変換される酸化反応とによりそれぞれ得られる凝縮金属の量と金属酸化物の量から金属の凝縮率を解析する方法において、
（ａ）初期条件を設定する工程、
（ｂ）反応管内の微小区間（ΔＬ）の前後の、雰囲気ガス流速、金属蒸気のモル分率及び雰囲気ガスのモル分率のそれぞれの変化量を、凝縮速度及び酸化速度をパラメーターとする常微分方程式で表す工程、
（ｃ）該常微分方程式を解いて、前記微小区間内で生成する凝縮金属量及び金属酸化物量を算出する工程、及び
（ｄ）該凝縮金属量及び金属酸化物量から、前記微小区間の前後の温度差に相当する冷却速度における金属凝縮率を算出する工程、
を含んで成ることを特徴とする金属蒸気の凝縮率の解析方法。
【請求項２】
微小区間（ΔＬ）が反応管の長さＬをｎ分割して得られる長さであり、工程（ｂ）〜（ｄ）をｎ回繰り返し、得られたｎ個の凝縮率の値から反応管の長さＬの平均の凝縮率を得るようにした請求項１記載の金属蒸気の凝縮率の解析方法。
【請求項３】
金属が、亜鉛、カドミウム、カルシウム、マグネシウム、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、ストロンチウム、セシウム、バリウム、水銀、セレン、アンチモン、ビスマス、テルル、ヒ素、鉛及び錫から成る群から選択される請求項１又は２に記載の金属蒸気の凝縮率の解析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属蒸気を含むガス中から該金属蒸気を金属の状態で凝縮させる際の凝縮率の解析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来亜鉛蒸気を含むガスから亜鉛を金属状態で回収するには、亜鉛の酸化を防止するために、溶融亜鉛や溶融鉛といった、凝縮する亜鉛を溶解し得る物質を充満させ、前記溶融亜鉛等の溶融物内にガスを導入して上記溶融物に凝縮亜鉛を溶解させる手法が採られていた。例えばＩｍｐｅｒｉａｌ  Ｓｍｅｌｔｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ（ＩＳＰ）では鉛スプラッシュコンデンサー、竪型蒸留法では亜鉛スプラッシュコンデンサー、伝熱蒸留法では亜鉛浴中にガスを通じて亜鉛を金属として回収している。
その理由は以下の通りである。例えばＣＯ−ＣＯ２系ガス雰囲気下での亜鉛蒸気の酸化反応は式（１）式で表される。
【０００３】
Ｚｎ（ｇ）＋ＣＯ２（ｇ）  ＝  ＺｎＯ（ｓ）＋ＣＯ（ｇ）          （１）
【０００４】
式（１）において温度が低下すると反応が右に進み、亜鉛蒸気は酸化されて固体の酸化亜鉛が得られる。亜鉛蒸気を凝縮させるには冷却せざるを得ず、必ず式（１）が右に進む領域を通過しなければならないという根元的な理由による。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来から亜鉛蒸気を不活性ガス雰囲気中で冷却すればそのまま凝縮して金属亜鉛が得られることは当然知られていたが、工業的な亜鉛製錬に不活性ガス雰囲気を使用することは現実的でなく、ＣＯ−ＣＯ２系ガス雰囲気等の工業的に使用されている雰囲気下では亜鉛蒸気を凝縮して金属亜鉛として回収することは試みられていなかった。
更に従来の亜鉛蒸気回収方法は、設備費やランニングコストが膨大になり、又作業環境も劣悪であるという多くの欠点がある。
【０００６】
これらの欠点は、亜鉛以外の酸化を受け易いカルシウム、マグネシウム、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、ストロンチウム、セシウム、バリウム、カドミウム、セレン、アンチモン、ビスマス、テルル及びヒ素等の金属に関しても同様に指摘されている。
更にこれらの金属蒸気を凝縮させるためには冷却が必要になり、冷却速度が金属蒸気の凝縮率に大きな影響を及ぼす。この冷却速度以外にも系内のガス組成、例えばＣＯ−ＣＯ２系ガス雰囲気で亜鉛蒸気を凝縮させる場合には、亜鉛のモル分率、ＣＯのモル分率及びＣＯ２のモル分率などが影響する。
このように金属蒸気の凝縮に際しては、凝縮率に影響する因子が比較的多く、現状では実験を行わないと凝縮率の値が得られない。
【０００７】
工業的な金属蒸気の凝縮操作、例えば製鋼用電気炉から排出される排ガスに起因する大量の亜鉛や鉄等を含むダストから亜鉛等を凝縮を利用して回収する操作に使用される装置は、通常大型でかつ凝縮対象の金属の種類や前述した各種因子により凝縮率が左右される。従って一旦装置を製造して実際の金属凝縮に使用しても、所望の凝縮率が得られないことが多く、装置の改造や解体及び再組立てが必要になることがある。装置自体が大型であり前記改造に要するコストが嵩むため、金属蒸気の凝縮による回収の阻害原因となっている。
前述の通り、金属の凝縮率は冷却速度や雰囲気ガス及び対象金属のモル分率により影響され、その値を正確に予測することは通常困難である。
従って本発明は、金属蒸気を雰囲気ガス下で冷却する際の金属蒸気の凝縮を解析して一定以上の精度で凝縮率を算出する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属の蒸気を雰囲気ガスと共に反応管内を流通させながら冷却して対応する金属に凝縮させる凝縮反応と対応する金属酸化物に変換される酸化反応とによりそれぞれ得られる凝縮金属の量と金属酸化物の量から金属の凝縮率を解析する方法において、（ａ）初期条件を設定する工程、（ｂ）反応管内の微小区間（ΔＬ）の前後の、雰囲気ガス流速、金属蒸気のモル分率及び雰囲気ガスのモル分率のそれぞれの変化量を、凝縮速度及び酸化速度をパラメーターとする常微分方程式で表す工程、（ｃ）該常微分方程式を解いて、前記微小区間内で生成する凝縮金属量及び金属酸化物量を算出する工程、及び（ｄ）該凝縮金属量及び金属酸化物量から、前記微小区間の前後の温度差に相当する冷却速度における金属凝縮率を算出する工程、を含んで成ることを特徴とする金属蒸気の凝縮率の解析方法である。
【０００９】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明においては、金属凝縮率は、亜鉛、カドミウム、カルシウム、マグネシウム、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、ストロンチウム、セシウム、バリウム、水銀、セレン、アンチモン、ビスマス、テルル、ヒ素、鉛及び錫のような金属の蒸気及び該金属蒸気を酸化し得る成分を有する雰囲気ガスを冷却することにより生成する目的物である凝縮金属と、前記金属蒸気の酸化により生成することのある金属酸化物のそれぞれの生成量から式（２）を用いて算出される。
【００１０】
金属凝縮率（％）＝（目的成分の金属量）／（全目的成分量）×１００    （２）
【００１１】
本発明者らの実験によると、亜鉛等の金属蒸気を酸化性ガス含有雰囲気で冷却すると、従来のような緩やかな冷却速度では殆どの亜鉛蒸気が酸化亜鉛に酸化されるのに対し、急速冷却、例えば４００℃／秒以上の冷却速度で冷却すると亜鉛蒸気の殆どが酸化されずに金属亜鉛として凝縮し、高収率かつ高選択率で金属亜鉛が得られることが見出された。
【００１２】
亜鉛等の金属回収では少なくとも酸化性ガスを含有する雰囲気中で金属蒸気を冷却するが、雰囲気ガスとしては亜鉛等と反応しないＣＯ−ＣＯ２系混合ガスであることが望ましい。Ｈ２−Ｈ２Ｏ系混合ガスも条件に依っては条件できるが、亜鉛等との反応性が比較的高いため、前記ＣＯ−ＣＯ２系混合ガスを使用することが好ましい。
本発明方法の対象である金属蒸気の原料は特に限定されないが、通常は製錬及び精製時、焼却処理時等に生成する金属蒸気とする。
【００１３】
亜鉛、カルシウム、マグネシウム、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、ストロンチウム、セシウム、バリウム、カドミウム、セレン、アンチモン、ビスマス、テルル及びヒ素のような比較的酸化され易い金属の場合、金属蒸気がＣＯ−ＣＯ２系混合ガスのような雰囲気中で冷却されると、液体金属への凝縮と金属酸化物への酸化の競争反応となる。この金属蒸気の凝縮による液体金属の回収又は採取における凝縮率は、冷却速度だけでなく、金属や雰囲気ガスの種類や、雰囲気ガスの流速などに依存する。この凝縮率が予測できれば装置全体のサイズや冷却設備の冷却容量等が予め設定でき、無駄を省くことができる。
又水銀や鉛、錫などの金属は酸化され難いため、雰囲気ガス中で冷却されても液体金属に変換され、金属酸化物は殆ど得られない。しかしこれらの金属の場合にも全体の金属に対する凝縮金属の割合を算出できれば有用である。
【００１４】
従って本発明は、亜鉛等の金属の蒸気を冷却して凝縮させる際の凝縮率を、実際に金属蒸気の凝縮を行うことなく、特定のプログラムを使用して解析し比較的高い精度で算出する方法を提供する。
本発明では、実際の亜鉛等の工業的な凝縮装置とは異なり、凝縮率の算出のための実験用装置を作製する。そしてこの実験用装置を使用して実験的に、雰囲気ガスと冷却速度をパラメーターとして金属の凝縮率を測定する。
一方解析用のプログラムを作成し、このプログラムを実行して凝縮率値を得て、実験的に測定した凝縮率値と比較して両者の差から前記プログラムの的確性を評価する。
【００１５】
まず図１ａから図１ｃに示す３種類の実験用装置を使用し、冷却速度を含めた各種条件を変化させながら金属凝縮率を実験的に測定して、組成の異なるＣＯ−ＣＯ２系混合ガスを使用した場合の冷却速度と金属凝縮率の関係を求める（後述の実験例１〜１４参照）。
【００１６】
次に金属蒸気例えば亜鉛蒸気の凝縮・酸化シミュレーションのプログラムを作成する。
本プログラムは、金属蒸気が亜鉛蒸気で雰囲気ガスがＣＯ−ＣＯ２系混合ガスであり、亜鉛蒸気及びＣＯ−ＣＯ２系混合ガスが反応管内を流通するモデルを例として説明する。
反応管内の微小区間（ΔＬ）内での物質収支を考慮して、各プロセス変数（ガス流量、ガスモル分率）の微分収支式を導出し、これを連続的に解くことにより反応管内のプロセス変数の分布や冷却速度を計算する。なおこのプログラムでは、反応熱等の熱移動は考慮せず、ガス温度は反応管方向に直線的に変化すると仮定しているが、任意に変化させることが可能である。又ガス組成などのプロセス変数は反応管半径方向に均一であるとし、凝縮反応及び酸化反応は反応管内壁のみで起こると仮定した。更に管内壁に凝縮した亜鉛はその後酸化されずに速やかに凝固すると仮定した。冷却速度の凝縮率への影響は異なったプログラムを作成し実行することが必要になる。
【００１７】
本プログラム用シミュレーションでは、図２に示す反応管の微小区間（ΔＬ）を、Ｚｎ，ＣＯ及びＣＯ２が流通する。更にこの微小区間の入口側の面のガス流速をＦＧａｓ、Ｚｎのモル分率をｘＺｎ，ＣＯのモル分率をｘＣＯ、ＣＯ２のモル分率をｘＣＯ２とすると、この微小区間の出口側の面のガス流速はＦＧａｓ−ΔＦＧａｓ、Ｚｎのモル分率はｘＺｎ−ΔｘＺｎ、ＣＯのモル分率はｘＣＯ−ΔｘＣＯ、ＣＯ２のモル分率はｘＣＯ２−ΔｘＣＯ２となる。
【００１８】
本シミュレーションにおける反応速度式つまり亜鉛の総括凝縮速度式及び総括酸化速度式は次のように表せるものと仮定した。
ａ．凝縮速度
Ｖｏｌｍｅｒは飽和蒸気圧Ｐ０と凝縮表面上の蒸気圧Ｐｋの差を反応の駆動力として、Ｚｎ（ｇ）＝Ｚｎ（ｌ）の凝縮反応における単位時間及び単位面積当たりの金属蒸気の凝縮量ｍを式（３）で表している。式中、Ｍは分子量、Ｒは気体定数、Ｔは温度である。
本シミュレーションでは、式（３）を利用して、反応管内の亜鉛蒸気の過飽和度、即ち反応管内の亜鉛分圧ＰＺｎと亜鉛飽和蒸気圧ＰＺｎＯの差を反応の駆動力として、亜鉛の凝縮速度（Ｒ１）を式（４）で表せると仮定した。式中、Αは定数で、本シミュレーションではΑ＝１とした。
【００１９】
【数１】
2004294116.tif 000003
【００２０】
ｂ．酸化速度
亜鉛の二酸化炭素による酸化は前記式（１）で表せる。
式（１）の酸化速度（Ｒ２）をＤｅｌｌ’Ａｍｉｃｏは式（５）で表している。式中、ＰＺｎｅは平衡亜鉛分圧である。
【００２１】
【数２】
2004294116.tif 000004
【００２２】
このようにして得られた凝縮速度及び酸化速度を利用して、ＣＯ−ＣＯ２系混合ガスのガス流量（ＦＧａｓ）、各成分のガスモル分率（ｘＺｎ，ｘＣＯ，ｘＣＯ２）について式（６）〜（９）の通り、常微分方程式を導出する。
【００２３】
【数３】
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【００２４】
次にこれまで述べた条件に基づいてプログラムを作成し、実行する。
図３は、本発明方法により、金属蒸気の凝縮率を解析するためのプログラムを実行するためのフローチャートの一例である。
図３に示す通り、プログラムのスタート後、次の項目について初期設定を行う。
【００２５】
ガス流量（Ｎｌ／ｍｉｎ）
ＣＯ／ＣＯ２比
Ｚｎモル分率（ｘＺｎ）
ＣＯモル分率（ｘＣＯ）
ＣＯ２モル分率（ｘＣＯ２）
スタートポイントのガス温度
亜鉛の酸化が起きる地点のガス温度
エンドポイントのガス温度
反応管の直径
反応管の断面積
反応管の内円周長さ
反応管中のスタートポイントの位置（ｘ＝０）
反応管中のエンドポイントの位置（ｘ＝ｘＡＭＰ）
総括凝縮速度式［式（４）］の設定
総括酸化速度式［式（５）］の設定
凝縮定数の値の設定
金属凝縮率式［式（２）］の設定
【００２６】
これらの初期条件の設定後、ｘ＝０（スタートポイント）からｘ＝ΔＬまでの微小区間ΔＬについて、式（６）〜（９）の常微分方程式を、ルンゲ・クッタ法を用いてコンピュータ上で解いて、亜鉛、ＣＯ及びＣＯ２のモル分率、更に凝縮亜鉛量と生成酸化亜鉛量を算出し、これらの値から前記微小区間ΔＬの亜鉛凝縮率を算出する。
次いで次の微小区間ΔＬ、つまりｘ＝ΔＬからｘ＝ΔＬ＋ΔＬまでの微小区間について同様にして亜鉛凝縮率を算出する。この工程をｘ＝ｘＡＭＰに達するまで繰り返し行う。
このように前記プログラムを実行することにより反応管の特定区間であるｘ＝０からｘ＝ｘＡＭＰまでの亜鉛凝縮率を解析することができる。この特定区間は反応管内のどの地点に設定しても良く、反応管内の全体に亘っていても、凝縮率の解析が必要な短い区間に限定しても良い。
【００２７】
後述の実験例１３と同じ条件設定を行い、前記プログラムを実行して、点α（点Ｂ）からその先４ｃｍまでの混合ガス温度、Ｚｎ，ＣＯ及びＣＯ２のそれぞれのガスモル分率を算出した。その結果を図４のグラフに示した。更に同様にして得られたガス流量、亜鉛凝縮量及び酸化亜鉛生成量の関係を図５のグラフに示した。
後述の実験例等から分かるように、前述の実験値（測定値）と計算値は比較的正確に一致し、前述した本シミュレーションによる計算により高精度で亜鉛蒸気の液体亜鉛への凝縮率が算出できることが確認された。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明に係わる金属蒸気の凝縮率の解析方法に関する実験例と実施例（解析例）を記載するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２９】
［実験例１］
実験用として図１ａの概略図に示す冷却速度の大きい装置を使用した。
反応管１として内径４６ｍｍ、外径５０ｍｍ、長さ２０００ｍｍの石英管を使用し、試料である１００ｇの金属亜鉛を入れたＳｉ３Ｎ４製の試料容器２を反応管１の左端部から７５０ｍｍの点Ａにセットした。点Ａから右に２５０ｍｍの箇所に点Ｂ、更に右に１４０ｍｍの箇所に点Ｃ、更に右に６６０ｍｍの箇所に点Ｄを設定し、点Ａ〜Ｄのそれぞれの点には熱電対をセットした。点Ｄから反応管１の右端部までの距離は２００ｍｍであった。反応管１の両端にシリコン栓３を嵌合して密封した。
【００３０】
前記容器２が中心に来るように、反応管１に沿った長さが５００ｍｍである短寸円筒形の加熱炉４を反応管の周囲に配置し、前記シリコン栓３を通してアルゴンガスを供給して反応管１内をアルゴン雰囲気に置換した。前記容器２内の金属亜鉛の昇温中の蒸発を防ぐために前記容器２が加熱炉４外に位置するように反応管１を移動させた後、加熱炉４で反応管１内を加熱した。点Ａの温度が約１０００℃になった時点で反応管１を逆方向に移動させて前記試料容器２を点Ａに戻した。
反応管１の左端のシリコン栓３を通してＣＯ−ＣＯ２混合ガス（容積比１：１）を２．４リットル／分の供給速度で約２０分間送風した。熱電対で測定された、混合ガス送風時の点Ｂ−Ｃ間の温度勾配（α−β間傾き）は１８５６７ｄｅｇ／ｍであった。α−β間ガス流速は０．０９９ｍ／ｓｅｃであり、冷却速度は１８３８ｄｅｇ／ｓｅｃであった。又亜鉛蒸発量から計算した反応直前の亜鉛分圧は０．２６ａｔｍであった。
【００３１】
送風停止後に反応管を加熱炉から取り出し、反応管内壁に付着した凝縮物を採取し、凝縮物の化学分析を行って金属凝縮率を計算し、かつ試料容器中に残留する亜鉛の量から亜鉛の蒸発量を算出した。その結果を表１に示し、かつ図６のグラフ中にも示した。なお金属凝縮率は式（２）から算出した。なお図６中、○はＣＯ／ＣＯ２＝０、●はＣＯ／ＣＯ２＝１、◎はＣＯ／ＣＯ２＝３２である。
【００３２】
本実験例では、点Ｂが加熱炉の端部に存在し、十分に加熱されないため炉内温度は３４５℃で点Ａの炉内温度である１０１１℃より６６６℃低くなっていて試料容器から蒸発した亜鉛蒸気は点Ｂ付近で急速に冷却され、更に点Ｃは加熱炉外に存在していて管内温度は１４７℃で点Ｂより１９８℃低くなっていた。点Ｃは２１℃で室温と同じであった。
このように本実験例では、点Ａ→（−６６６℃）→点Ｂ→（−１９８℃）→点Ｃ→（−１２６℃）→点Ｄのように隣接する点の間の温度差が大きく、試料容器から蒸気して生成した亜鉛蒸気は雰囲気ガス中の二酸化炭素ＣＯ２で酸化される前に急速に冷却されて凝縮し反応管内壁に付着したと考えられる。従って点Ｂの金属凝縮率は９７．３％という高い値が得られた。
【００３３】
ここで反応管内で亜鉛が蒸発した後、急激に温度が減少する点Ｂ付近の冷却される速さを便宜的に冷却速度と定義し、これを計算した。冷却速度は、点Ｂ付近のα−β間の温度差をα−β間のガスの移動時間で割った（又はα−β間の温度勾配にα−β間のガス流速を掛けた）もので表され、その計算式は式（１０）の通りである。
【００３４】
冷却速度（℃／秒）＝［α−β間の温度勾配（℃／ｍ）］×［α−β間のガス流速（ｍ／秒）］          （１０）
【００３５】
［実験例２］
実験例１と同様に図１ａに示した実験用装置を用いて表１に示した条件で金属凝縮率を測定したところ、８７．６％であった。
【００３６】
［実験例３〜５］
冷却速度の比較的小さい実験装置とて図１ｂの概略図に示す装置を使用した。
本実験例では、加熱炉４ａの横幅を長くして、点Ｃ及び点Ｄのほぼ中間付近まで加熱炉４ａ内に存在するようにしたこと以外は、点Ａ〜Ｄの設定箇所を含めて実験例１と同じようにして実験を行った。実験例３〜５の他の条件は表１の通りとした。
実験例１と同様に、送風停止後に反応管を加熱炉から取り出し、反応管内壁に付着した凝縮物を採取し、凝縮物の化学分析を行って各点の金属凝縮率を計算し、かつ試料容器中に残留する亜鉛の量から亜鉛の蒸発量を算出した。その結果を表１及び図６のグラフに示した。
【００３７】
［実験例６〜１４］
これらの例では加熱炉４、４ａを２個使用して、先行する実験例では加熱炉外であった点Ｄを加熱炉内とした図１ｃに示す実験装置を使用し、表１に示す条件で亜鉛蒸気の凝縮率を測定した。
その結果を表１及び図６のグラフに示した。なお実験例７の実験装置の各位置における温度は図８に示す通りであった。
【００３８】
【表１】
2004294116.tif 000006
【００３９】
［実施例１〜１４］
実験例１〜１４の各実験例と同じ条件を設定してプログラムを実行した。つまり各実験例と同じＣＯ−ＣＯ２混合ガスの流速、各ガス成分のモル分率から前述した常微分方程式を作成し、更に各実験例と同じ冷却速度を仮定して、前記プログラムを実行して亜鉛凝縮率を算出した。プログラムの実行により得られた各凝縮率と冷却速度の関係を図７に、図６の実測値とともに記載した。
図６と図７を比較すると、実験値と計算値はほぼ一致し、この結果から、実際に実験を行わなくても、計算により金属の凝縮率が高精度で得られることが分かる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、金属の蒸気を雰囲気ガスと共に反応管内を流通させながら冷却して対応する金属に凝縮させる凝縮反応と対応する金属酸化物に変換される酸化反応とによりそれぞれ得られる凝縮金属の量と金属酸化物の量から金属の凝縮率を解析する方法において、（ａ）初期条件を設定する工程、（ｂ）反応管内の微小区間（ΔＬ）の前後の、雰囲気ガス流速、金属蒸気のモル分率及び雰囲気ガスのモル分率のそれぞれの変化量を、凝縮速度及び酸化速度をパラメーターとする常微分方程式で表す工程、（ｃ）該常微分方程式を解いて、前記微小区間内で生成する凝縮金属量及び金属酸化物量を算出する工程、及び（ｄ）該凝縮金属量及び金属酸化物量から、前記微小区間の前後の温度差に相当する冷却速度における金属凝縮率を算出する工程、を含んで成ることを特徴とする金属蒸気の凝縮率の解析方法（請求項１）である。
本発明の解析方法により金属の凝縮率を解析すると、実験を行ったり、実際の装置を製造することなく、高精度で前記凝縮率を予測でき、手間やコストの大幅な削減が可能になる。
【００４１】
この解析方法において、複数の微小区間（ΔＬ）に関して、工程（ｂ）〜（ｄ）を繰り返すと（請求項２）、反応管内の任意の範囲の金属凝縮率を解析できる。
解析可能な金属として、亜鉛、カドミウム、カルシウム、マグネシウム、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、ストロンチウム、セシウム、バリウム、水銀、セレン、アンチモン、ビスマス、テルル、ヒ素、鉛及び錫などがある（請求項３）。これらの金属のうち、亜鉛、カルシウム、マグネシウム、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、ストロンチウム、セシウム、バリウム、カドミウム、セレン、アンチモン、ビスマス、テルル及びヒ素はその蒸気が酸化を受け易く、金属蒸気を冷却し凝縮させる際の凝縮率を予測し、更に凝縮率を高めて対応する金属酸化物量を減少させる条件設定を行うことも可能である。水銀及び鉛に関しては酸化を受け難いため酸化抑制条件の設定という面での有用性は低いが、金属蒸気のうちの凝縮する割合を予測できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ａから図１ｃは実験例で使用した３種類の実験用装置を示す概略図。
【図２】本発明のシミュレーションで使用した、Ｚｎ，ＣＯ及びＣＯ２が流通する反応管の微小区間（ΔＬ）を示す概略図。
【図３】本発明の解析方法を実行するプログラムの一例を示すフローチャート。
【図４】反応管内の位置と各成分のモル分率の関係を示すグラフ。
【図５】反応管内の位置と、ガス流量及び亜鉛凝縮量及び酸化亜鉛生成量の関係を示すグラフ。
【図６】実験例で得られた冷却速度と金属凝縮率の関係を示すグラフ。
【図７】実験例で得られた冷却速度と金属凝縮率の関係、及び計算で得られた冷却速度と金属凝縮率の関係を纏めて示すグラフ。
【図８】実験例７の実験装置の各位置における温度を示すグラフ。
【符号の説明】
１    反応管
２    試料容器
３    シリコン栓
４、４ａ    加熱炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004294116.tif 000011
【図６】
2004294116.tif 000012
【図７】
2004294116.tif 000013
【図８】
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