The Japan Research and Development Center for Metals

財団法人

TODAY

ISSN0913‑0020

．
16
3
No．
163
2000.5 No

金属系材料研究開発センター

JRCM REPORT( 株 ) 中村毅 ..... P 2
トピー工業(
・海外出張報告 北米地区ミニミル技術動向調査 トピー工業
・ 海外出張報告 1 9 9 9 秋期 M R S 会議における技術動向調査 .................. P 4
・ 産業汚泥に含まれる有価金属資源化技術の開発 .......................... P 6

ワールドマテリアルセンター構想
国内外の企業・研究機関
からの研究委託・要請

World Material Center

参加機関から登録された研究者からベストメンバーを選び研究チームを構成し、研究テーマを割り振り

公的研究機関●名工研( 国研)
●無機材研( 国研)●一部公設試等

名古屋工業大学大学院工学研究科

教授

種 村

榮

（前名古屋工業技術研究所長）

民間研究機関● JFCC● JUTEM●有力企業研究所
等

大学
●名古屋大
●名古屋工業大●大同工業大●東工大
応セラ研●東北大金研等

海外研究機関・大学● Penn State● Cambridge
Univ.
● Max Planck等
ワールドマテリアルセンター

こ数年以内の実現を目指す「ワールドマテリアルセン
ター(ＷＭＣ)」の設立を提唱する、でした。
ＷＭＣでは当面セラミックスをコアーとし、徐々に他の材料をそのコアーの周りに配置していきます。
また、
当面はセラミックス研究開発を中心とする統合体ではありますが、既存の研究機関の合併を意味しません。
その形態は「持ち株会社（株は参加機関の研究者頭脳）」、あ
るいは「強い目的意識をもった弱い結合体としてのコンソーシアム」に近いものをイメージし、従来の材料種別の縦割り研究の弊害である材料のエゴや材料中での分野のエゴを捨てた横断的な材料研究を実施し、参加機関には自律的な競争力強化を求めます。
ＷＭＣは中京地区におきますが、既存の関東や関西の材料研究機関、
さらには米国やヨーロッパ等の外国の研究機関にも移転を前提としない参加を呼びかけます。
またＷＭＣは、時代や社会の変化に対応した材料研究開発の戦略を常時ダイナミックにローリングする役割ももちます。こうしたＷＭＣの基本的な概念は、まさに「材料国家産業戦略」のなかでの総合戦略の主張とも一致します。
他に類似のない独創的なＷＭＣ構想は、
すでに米国を

21世紀の材料（特にセラミックス等の無機材料、金属・半導体材料及び有機・高分子材料等）の研究開発に関して今後重要な指針となる「材料国家産業技術戦略」策定が進められ、昨年暮れにその中間取りまとめが行われ、将来展望とそれを実現するための総合戦略が検討されました。
これらの議論に先立って、中京地区では昨年夏から
セラミックス関係の高い研究ポテンシャルを有する研究機関（名工研、ファインセラミックスセンター、超高温材料センター多治見分室）、大学（名大、名工大）及び企業、さらにはマスコミ等の有識者からなる「セラミックス2025年懇談会」（座長は柳田博明東京大学
名誉教授、
目的は21世紀の世界のなかでの日本の役割
及び、
日本のなかでの当地区の役割を材料技術開発の観点から考える）において議論が進んでおり、次のよ
うな結論が得られました。①世界分業が進むなかで、材料の研究開発ポテンシャルの高い日本は、材料に関する研究開発において世界的な中核的研究拠点（ＣＯＥ）を担当し、世界からのあらゆる技術課題に対応す
る、②その立地は、材料研究開発に関して実績のある
中京地域にする、及び③そのＣＯＥの組織として、こ1

含む外国でも評価され、中京地区では懇談会の結論を早急に具体化する機運が盛り上がってきております。
平成12年度に中部通商産業局や産業界のご支援によって、
ＷＭＣの基本構想の策定を早急に進めていきたいと思います。
セラミックスのみならず他の材料にもご関心のある幅広い方々のご理解とご鞭撻を賜りますようここにお願い申し上げます。

JRCM REPORT
海外出張報告北米地区ミニミル技術動向調査
57th ELECTRIC FURNACE CONFERENCE 及びミニミル訪問調査
トピー工業(株)豊橋製造所開発技術部課長 中村 毅

１．はじめにＨylsa/Ｍonterrey製鉄所(Ｍonterrey,

数年前から模索する動きを見せていたＭ exico)を訪問した。

が、その動きが本格化しているのを再認識することができた。非常に安価な

２．
57th ELECTRIC
２．5
FURNACE CONFERENCE

設備投資でかつ安価なホットメタルをミニミルが保有することができるとい新製鋼プロセスフォーラムでのスク
ラップ予熱・溶解・排ガス処理に関する総合システム評価研究は、所期の目的を達成し予定どおり平成11年度で終了した。電気炉型Ｅ炉、攪拌浴型Ｓ炉
及び充填層型Ｐ炉すべての評価試験を終了し、最後のフォーラムに向けた総合評価ＦＳのまとめを行っていた平成
11年11月に、三菱製鋼室蘭特殊鋼(株)にて行った要素技術研究「スクラップ
高温予熱時のスクラップ融着現象の解析」を、米国ピッツバーグで開催される57th ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＦＵＲＮＡＣＥ ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥにて発表する機会を得たことから、会議ならびに北米ミニミル 2 社から欧米における電気炉製鋼の最新情報を収集し、総合評
価ＦＳをするうえで参考とすることとした。
訪問メンバーは、新製鋼技術研究推進室長の山内秀樹氏を代表として、Ｃ
ＯＮＦＥＲＥＮＣＥでの発表者である
三菱製鋼室蘭特殊鋼(株)上野英生氏及び筆者である。出張期間は 11 月 13 日
から 24 日までである。11 月 13 日から17日は、上野氏のＣＯＮＦＥＲＥＮＣ
Ｅ発表及び各社発表の最新操業技術や環境対策関係の報告調査、また、欧州
電気炉サプライヤー、耐火物メーカー
等による機器展示ブースでの最近技術動向の調査を行った。その後北米地域
での電気炉メーカーにおける新技術適用計画及び設備・操業状況を調査する
ため、Ｎ orth Ｓ tar Ｓ teel 本社(Ｍinneapolis, Ｕ . Ｓ . Ａ)及び

本会議は電気炉関連諸技術に関する最新の情報交換を提供する場として、
毎年米国各地で開催されている。今回は20世紀最後の大会にふさわしい「電気炉技術の現状と将来展望」と題した
ＩＩＳＩによる特別セッションも行われた。参加人員は940人、エキシビショ
ン会場のブース数は 141 であり、テク
ニカルセッションでは 18 セッション
74 件の発表があった。
テクニカルセッションでは、製鋼・連鋳、耐火物、メンテナンス、環境に関するセッションが多岐にわたって行われた。そのなかで電気炉製造品種の高純度化指向や鉄源フレキシビリ
ティー向上を目的として、近年多様な展開を見せているバージンアイアンの使用及びホットメタル併用操業に関する発表が多く行われた。ここ数年来、アイアンカーバイドが新鉄源として注目を浴びていたが、今回はすっかり影を潜め新しい方式の提案が逐次なされてきており、トレンドの変化の速さを痛感した。
今回特に注目したのは、Ｓ teelＤ y n a m i c s 社( ＳＤＩ) のＩ r o n Ｄynamic社(ＩＤＩ)設立による、自社でのホットメタル製造による電気炉の操業改善及び品質改善の報告である。Ｓ
ＤＩ社だけでなく米国のミニミルは、市況に左右されない安定鉄源の確保を2

うことは、電気炉メーカーのみならず
高炉ミルにとっても脅威となるところであろう。
ＩＩＳＩのパネルセッションでは、
21世紀に向かって今後の電気炉製鋼法
はどうあるべきかといったテーマに関して、電気炉メーカーばかりでなく設
備サプライヤーも参画して２日間にわたるパネルディスカッションが行われた。特に環境と生産性の観点から2010
年における電気炉の姿はどうあるべきかといった議論が活発であった。そのあり方として、エネルギーミニマムを目指してそのコストに対する操業の自由度を広げること、及び排ガスエネル
ギーを徹底的に回収すべくスクラップを高温に予熱することが示されている。
一時欧州地区ではダイオキシンの問
題から予熱を回避する傾向にあったが、21 世紀に向けてのＣＯ２削減問題がクローズアップされ、再度予熱技術に回帰する機運が高まっている。しかも予熱については徹底的にやるという意気込みを感じ、サプライヤーは革新的な新技術を提案し実現していこうとする覇気も感じた。
しかし一方で電気炉への設備投資はせずに、ホットメタル製造による品質と生産性を一気に解決しようという試みも注目されている。投資規模によってはこのような設備を新設するほうが効果的である場合もあり、その動向については注視する必要がある。

るスクラップは全主原料の 50% である
ことから、シャフトに対する負荷が小エキシビションブースについては欧州の有名プラントメーカーが主力で、さいことを考慮して評価する必要がある。またフィンガーの水漏れ対策の抜

新概念プロセスであるＣＯＮＴＩＡＲ
Ｃ、ＶＥＲＴＩＣＯＮ等の模型が展示

本案はないようで、定期的な設備保全
によって逃げているようであった。

されていた。注目するところとしては、γ線を適用しコンベアで流れてく

いずれにしても設備全体を使いこな
している感があり、彼らの自信も大きるスクラップの組成をオンラインで分析することができるバルクスクラップい。その設備に操業方法をフィットさせていく技術力には、その逆である操

アナライザーや、ゴアテックス社によるＲＥＭＥＤＩＡＴ／Ｍ Ｄ / Ｆ ＣＡＴ

業方法に設備を合わせる日本の電気炉メーカーはおおいに見習うところであＡＬＹＴＩＣフィルターによる排ガス
ダイオキシン除去技術である。今後のり、過剰な設備仕様で設備イニシャル
費用を大きくしてしまうところは猛省

動向に注目したい。

すべきである。
カンファレンス会場エキシビジョンブース前にて(左が筆者、右は上野英生氏)

３． 北米地区ミニミル調査

４．おわりに3‑1 North Star Steel（NSS）本社
Steel（NSS）
ＮＳＳ社がＴ echnored Ｐ rocessの

今回の国際会議で得られた情報から
次世代電気炉プロセス／操業に必要とフォーラムの成果を早期に具現化していくような努力も必要であろう。

導入計画をもっているとの情報から、その計画を調査することを目的に訪問される要件としては、①操業弾力性の拡大、②生産性の向上とエネルギー効

最後に、メキシコの最新鋭電気炉工場を訪問する途上で目にした経営破綻した。本プロセスはブラジルのＴ echnologia de Ａ uto‑ Ｒ educao

率の改善、③製品品質の改善、④環境調和である。これらの要件は、いずれした国営のＦundidora製鉄所の高炉の残骸の姿は、全世界をわがものと謳歌

Ｌtda. が開発した溶銑製造設備である。

もこれまで 9 年にわたり新製鋼プロセ
スフォーラムで検討・検証してきた技

しながらも、的確に進化対応しきれずに死滅していった恐竜たちの化石のよ

ＮＳＳ社は 1996 年から開発に着手
し、2000 年にはＴ exas 工場に 40t/h 規

術の方向であり、次世代製鋼技術に合致する先駆的な技術開発をすでに手がうでもあり極めて印象的であった。
末筆ながら、今回の北米地区 2 製鉄

模の設備導入を決定している。この計画に対して高炉プラントメーカーであけてきたといえると考えている。
また、北米のミニミル２社の訪問に所の訪問にあたり、日商岩井(株)ならびに現地のロサンゼルス事務所、メキ

るＰaul Ｗurth社の参画も決まり、実用化を目指したＮＳＳ社の努力に拍車

より、溶銑製造設備の導入計画等、将来の理想像に向けて着実に歩みつづけ

シコシティ事務所及びモントレー事務所の方々に多大なご支援を賜ったことがかかっている。既存技術のＣＯＲＥ
Ｘ法、ＨＩＳＭＥＬＴ法や当フォーラる彼らの姿を垣間見ることができた。
翻ってわが国においても経済環境の厳を記し、深甚なる謝意を表したい。

しさがつづいているとはいえ、本ムで実証したＰ炉方式等に対してどのような競争力を示せるのか注目する価値があると思われる。
3‑2 Hylsa /Monterrey 製鉄所
1995年にＦＵＣＨＳ製のシャフト予熱炉を導入して良好な成績を上げていることから、新製鋼プロセスフォーラ
ムにて開発している密閉型高温予熱炉との比較データを入手する目的で訪問した。
同シャフト炉は原料の 50% をホット
ＤＲＩの連続投入で賄っていることから、全量スクラップ予熱に関するデー
タを入手することはできなかったが、操業自体は極めて順調であるとの印象を受けた。ただし、シャフトを通過す

金属学会セミナー「結晶粒微細化への新アプローチ」のお知らせ(社)日本金属学会主催（ＪＲＣＭ他協賛）で下記のとおりセミナーが開催されます。
日時：６月 20 日(火)、21 日(水) 9:30 〜
場所：工学院大学新宿校舎高層棟３階
0312 号室
プログラム（概要、( )内は講演数）
20 日 基礎(3)
新技法( 3 )総合討論
21 日 微細粒化の最前線
ＥＣＡＰ法( 4 )粉末法( 3 )変態・再結晶法：鉄系( 2 )：非鉄系( 2 )3

定員：150 名申込締切：５月 22 日( 月)
参 加 費：会員(含むＪＲＣＭ賛助会員)
33,000 円(１日のみ 25,000 円)
会員外 66,000 円(同 50,000 円)
問い合わせ・申し込み先：(社)日本金属学会〒 980‑0845 仙台市青葉区荒巻字青葉
ＴＥＬ：022‑223‑3685
ＦＡＸ：022‑223‑6312

海外出張報告

1 9 9 9 秋期 M R S 会議における技術動向調査
21 世紀のあかり推進部主任研究員 渡部正孝
Ｍ eetings で時 流 に 沿 っ た 約 7 5 のＲelated Ａlloy

Ｓ ymposia を支援している。専門分野に関しては一部の講演会場を覗いたの権威者を講師に依頼してＳymposium

り、
メーカー展示場やＰoster Ｓession「21世紀のあかり計画」は、ＬＥＤ照

tutorialを運営し、また大学や地方のを通り過ぎた程度であるが、テーマの明による省エネルギーを目指してい支部を通して、学生や材料専門家間の傾向を見るため発表件数を集計 し てる。現在その目的に最も適していると相互作用を促進している。

み た 。第 1 位 が Ｇ a Ｎ and Ｒ elated

1. はじめに考えられるＧ a Ｎ系ＬＥＤが研究開発の中心課題となっている。

以外のＳymposium

さらに、ＭＲＳはＳ y m p o s i u m

Ａ lloys で 261 件、第 2 位がＮ anophaseproceedings、 ＭＲＳ Ｂ ulletin、

and nanocomposite materials で 234

近年Ｇ a Ｎ系化合物半導体をテーマ

Ｊournal of Ｍ aterials Ｒ esearch

件、第 3 位が有機固体材料の電子・光とする国際学会が多数開催されている等の書籍や最近の研究活動に関連する

学・磁気特性 222 件となっている。他が、そのなかで代表的なものがＭＲＳ

データベースやビデオテープを出版しにもnanoが付くＳymposiumが3テーマ

におけるＧ a Ｎ系材料に関するＳ y m ‑て情報交換を推進している。また、世あり、いまやＮ anotechnology 全盛のposiumである。ＭＲＳ meetingは毎年界中の材料関係の組織と緊密に連携観がある。Ｓ ymposium 数は 43 テーマ、

春と秋に開催されるが、秋にＢ oston

し、ＩＵＭＲＳ（Ｉnternational Ｕnion

発表総数 4,035 件である。

で開かれるＦ all meeting が大規模でof Ｍaterial Ｒesearch Ｓocieties）

Ｓ ymposium の一部は 2 〜 3 のＳ ym‑

ある。1998 Ｆ all meeting にも「21のＡdhering Ｂodyの１つである。
（以

posiaが合同して、Ｊoint Ｓessionと世紀のあかり」プロジェクトの関係者

下省略）」となっている。

称 し て い る 。 後 日 、 2000 Ｓ pringが数名参加している。
1999 Ｆ all meeting の開催期間は
11 月 29 日（月）から 12 月 3 日（金）で、筆者の他にプロジェクト関係者数名がＭ eeting のプログラムでは、Ｇ a Ｎと3. 1999 Fall Meeting の様子

ＳiＣがＷide‑Ｂandgap Ｅlectronic
Ｄ evices というＳ ymposium にまとめられているのを発見した。これらが異事前の概説講義である 11 月 28 日(日)Ｆ all Ｍ eeting は、例年のように分野交流の例か。このように用途やプのＴ utorial から参加した。筆者は訪Ｂ oston 中心部にある巨大な会議場

ロセスといった切り口で共通点をク

米の機会を利用して、Ｃ olorado

Ｈynes Ｃonvention ＣenterとＭarriott

ローズアップしていろいろな組み合わＳprings に立ち寄り、ＬＥＤ用Ｇ a Ａ s

Ｈ otel / Ｃ opley Ｐ lace が会場とせを工夫しているようだ。

基板の専門メーカーであるＣ rystal

なった。Ｈ ynes Ｃ onvention Ｃ en‑

Ｇ a Ｎ系Ｓ ymposium に関して、発表

Ｓpecialties Ｉnc. を訪問した。

ter 全体のなかで、大ホールは展示会

者及び共同研究者の属する研究機関のやポスター・セッションに数ホールを国・種類別の延べ登場回数を集計し使用したが、Ｓymposium会場に適したた。国別では、米 195 件、独 41 件、日サイズの部屋数は不足のためか、数十35 件、英 20 件、露 20 件、仏 16 件、韓人程度の比較的小型なＳymposiumの一14件、ポーランド12 件の順となり、参部は、ホテルを会場に使用したよう

加国数は合計27か国であった。独が日だ。

本より多い点が注目される。発表内容

2. MRS とは
ＭＲＳ(Ｔhe Ｍaterials ＲesearchＳociety)事務局の説明では「ＭＲＳ
は、技術的に重要なＮew materialsの研究開発における新しい知見を共有するために産官学やＲesearch Ｌaboratoriesの科学者、技術者及び研究マネジャーを結集した非営利組織である。
1973年に設立されて以来26年間、今日では米国及び 50 か国から 12,000 人
以上のメンバーを擁する。この学会は特定の専門学会と異なり、科学的に関連する異なる材料分野を横断した対話に よ り 、技 術 情 報 交 換 を 促 進 す る
ことを特徴とする。年 2 回の主要な各会場を含むＣopley Ｐlaceは多数

はアカデミックな研究が主体であり、のホテル、ショッピングセンター、レ研究機関の種類では大学が延べ 275 校

ストラン、オフィスやイベントホールと圧倒的に多い。企業延べ 65 社、国立等がインドアでつながっており、厳し研究所延べ 62、軍関係延べ 9 研究所と

い寒さのこの時期にはありがたかっなっている。

た。朝、昼、夕には会場やホテルをつ前述したように、Ｇ a Ｎ系は最大のなぐショッピングモールは、ＭＲＳのＳ ymposium であり、11 月 28 日午後のバッジを付けた参加者が多数往来すＴ utorial から 12 月 3 日午前まで 6 日る。スーツ姿は極めて少ない。

間、会期いっぱいにわたった。なかに今回筆者が参加した

4

Ｇ a Ｎ andは 2 日間程度の規模の小さいＳymposium もある。10 年前にはＧaＡsベルであるが、優れたＰrecursorが実系のＳymposiumが今日のＧaＮ系のよ

現すれば、特許権やプロセスが一変しうに盛況であったそうだ。

て業界地図が塗り替えられる可能性があり今後も注意を要する。

4.

GaN 系 Symposium に参加して2回目のＰoster Ｓessionでは合計87 件の発表があった。理研・早大のＡｌＧａＮ ＭＱＷによる波長 260 nm

Ｓ ymposium の 名 称 は ＧaＮ and紫外のＰＬ発光に関する発表が注目をＲ elated Ａ lloys、ここでＡ lloys と集めた。7 7 Ｋ の 低 温 域 ではＩnＧaＮ

は窒化物混晶を指す。以下に特に印象

ＳＱＷ並みの発光強度が得られたが、に残った内容を記す。Ｓymposiumの前

常温では大幅に低下したとのこと。こ座としてＴ utorial が開催された。

の発表はＰoster Ｓessionのなかから

Ｔ utorial は時流に乗ったいくつか

最優秀賞に選ばれた。

MRS 会場の Hynes Convention Center の前でのテーマについて、この道の権威者を講師とし、広い範囲を要領よくカバーしたテキストによる概説講義で、多数の研究者が参加して盛況だった。

5. GaN 系 S ymposium の
まとめ

も私たちのプロジェクトと関係があり、目が離せない道理ではあるが、玉石混淆といわれる多数の発表から有益な情報を拾い出すのは基礎知識不足、語学力不足、時差による睡眠不足が重なり容易ではなかった。
Ｓymposiumは中村修二氏の招待講演
からスタートした。現状、圧倒的な性能を誇る紫色レーザが紹介され、発光層におけるＩ n の効果が強調された。
すでに知られた内容ではあるが、参加者は真剣に聴講した。続いて豊田合成(株)の青色レーザの講演が行われた。
実用的なデバイスにまで完成した内容の報告はこれ限りで、他は大部分が要素研究の報告であった。
米国ではＡ l Ｇa Ｎ / Ｇa Ｎ系の電子

1) 多数の発表にもかかわらず、
実用レ

この期間Ｂoard meetingに出席のた

極めて少なかった。ただし、多数の研め滞在中の昭光通商（株）加藤氏と製究者がさまざまな可能性を試みている

造部長Ｄr. Ｐaolo Ｄobrillaに工場ことは実感できた。

を案内していただいた。

2) 日本からの発表は、
技術内容は優れ工程はＧ a Ａ s 合成、単結晶成長、ているが、英語力・ＯＨＰ表現等の発ウェハ加工に大別される。単結晶成長

表技術の不足が目立ち、実力より低い

工程は、ＨＢ法、ＶＢ法、ＨＧＦ法の評価を受けていると思われた。

3 種あるが、すべてボート成長法で転3) ＵＶ発光に関する発表は数件あった

位密度が低く、ＬＥＤ用に適している

が、高効率発光の道を示唆するにはとのこと。製品は日本、米国、欧州、台至っていない。

湾、韓国等に供給されているが、ユー

4）世界中から多数の参加者を受け入ザーごとに基板形状が異なるため、れるためのサービス・テーマ設定・豊ウェハ加工が大変のようだった。

富な刊行物等、事務局の仕事量は膨大であるが、ビジネスとして成功させることができるノウハウの蓄積を感じた。

6.

CSI 社訪問

Ｓandia Ｎational Ｌab. 等から多数の発表があった。軍の研究所の関係する研究も多数報告された。

ＭＲＳ参加の前にＣolorado Ｓpringsに立ち寄り、ＣＳＩ社(Ｃrystal Ｓp e ‑ｐ層のオーミックコンタクトに関す

cialties Ｉ nc.)を訪問した。この会

る発表のなかで、韓国の報告は表面処

社はＬＥＤ用Ｇ a Ａ s 基板の専門メー

理方法等が具体的に示され、よいデー

カーで、1972 年設立のベンチャー。97

タを示した。

年にＡＫＺＯ社から昭光通商（株）に

Ｇ a Ｎ系のＰ oster Ｓ ession は 2 回

経営が移管されている。訪問した11月にわけて開催された。1 回目に 90 件の26日はＴhanks Ｇivingの祝祭休日中

発表が行われた。このなかでエピ成長であったが、フル生産中のため、稼働用のＰ recursor（反応前駆体）に関す状況を見学することができた。

る発表が 3 件あった。まだ基礎実験レれる可能性がある。

ベルのデバイスに達したという報告はデバイスの研究が盛んだ。Ｕ niv. ofＣ alifornia Ｓ anta Ｂ arbara、

色ＬＥＤは発光効率が高く、ＲＧＢ混合の赤系光源として照明用にも応用さ

Ｓ ymposium は技術内容によって 12のＳessionにわけられた。どのＳession

使用しているＡlＩnＧaＰ系アンバー

あかりとの関係では、ＧaＡs基板を

5

産業汚泥に含まれる有価金属資源化技術の開発
研究開発部
１．
はじめに
１．はじめにフッ素含有量の少ないスラッジを回収するとともに、排水中のフッ素を固定

亜鉛、鉛等の有価金属成分とフッ素、塩

金属加工時に発生する有価金属を含んだスラッジ類は年間約80万ｔであり、その約40％の膨大な量がリサイクルされず

素、窒素等の陰イオンを選択分離・回収す
る湿式処理技術を開発する。
( 2 ) 小 ・ 中規模溶融還元炉

中和処理において、バッチ処理から連続処理に変えることで、ろ過性を改

ハイブリッド粗分離により選択分離回に埋め立て処分されている。これらのス
ラッジ類をリサイクルし、ゼロウェイス

収されたスラッジから有価金属を回収す
るコンパクトでオンサイト処理の可能なト化するため、スラッジ類から有価金属
成分をエネルギー効率よく資源化回収す

電気抵抗式の小・中規模溶融還元技術を開発する。
( 3 ) 大規模溶融還元炉る技術の開発を目標とし、平成９年度から13年度までの５か年計画（開発予算総除去するトータルプロセスを開発した（図−１）。

善できることを確認した。また、フッ素を含む排水として製鉄所のステンレス処理排水を用いて連続・中和・アルカリ洗浄の確認試験を実施し、フッ素含有量の少ないスラッジを回収できることを確認した（Ｆ/(Ｆe+Ｃr+Ｎi)≦1％）。

２段羽口式コークス充填層型溶融還元

額７億円）で開発を進めている。本技術
開発は( 財) 地球環境産業技術研究機構

炉の技術を応用し、(2)と同様にスラッジから有価金属を回収する集中処理型の大（ＲＩＴＥ）から委託された 50％補助事
業であり、賛助会員会社３社（川崎製鉄

規模溶融還元技術を開発する。

スラッジ回収後の中和排液はカルシウ
ム濃度を 2g/ ｌ以上に管理することで、㈱、日本鋼管㈱、三井金属鉱業㈱）が開発を分担している。

３．
開発進捗状況
３．開発進捗状況

フッ素を 10 ｐｐｍ以下まで除去できることを確認した。

本技術開発の全体像については｢ＪＲＣＭ ＮＥＷＳ Ｎ o.134｣（1997.12）で紹介しているため、ここでは開発進捗状況
を中心に紹介する。

２．
技術開発の内容
２．技術開発の内容
次の３つの開発項目から構成されている。
( 1 ) ハイブリッド粗分離
排水に含まれる鉄、ニッケル、クロム、

平成 11 年度は、開発したフッ素含有
排水処理法について実規模プラントの平成９年度は各要素技術の開発に取りエンジニアリング的な検討（設備仕様、規模、建設費等）を行うとともに、メッ組み、平成 10 年度はその成果を活用して実験室規模の設備による排水処理及びス

キ排水（フッ素を含有しない）に含まれる重金属（亜鉛、ニッケル等）を分離回

ラッジ溶融還元実験を実施した。11 年度
からは順次ベンチスケール設備を用いた

収するための要素技術の開発に取り組んだ。
( 2 ) 小 ・ 中規模溶融還元炉

実験に移行した。以下に各開発項目の進捗状況を記す。
( 1 ) ハイブリッド粗分離

スラッジから亜鉛、鉛等の高揮発性

スラッジから有価金属を回収する方法

金属を還元気化し分離回収する溶融還元炉の要素技術の開発を目的とする。

として溶融還元法を適用する場合に問題となる、フッ素の除去を中心に開発を進

亜鉛は金属蒸気として排ガス中に含まめた。中和分離法等の基礎試験を実施し、

苛性ソーダ

排水

ｷ ｬ ﾘ ｱ ｶ ﾞ ｽ 加熱装置
ｽ ﾗ ｯ ｼ ﾞ 投入装置

T 1

(アルカリ側)金属の中和

排ｶ ﾞ ｽF 1
ｷ ｬ ﾘ ｱ ｶ ﾞ ｽ ( N 2)

co,co2
o2

P 1
T 3

ＣａＣｌ２

中和液(NaF) スラッジ

フッ素固定

T 2

希苛性ソーダ液，水

回収装置

CaF２

金属スラッジ

洗浄液
抵抗溶融炉

[放流]

F 2

ｱ ﾙ ｶ ﾘ 洗浄
P 2

脱ﾌｯ素液

T 5

[有効利用] [溶融還元]

図 ‑ 1 フッ素含有排水処理トータルプロセス概念[ﾌｯ素固定]ﾀﾞｽﾄﾌｨﾙﾀ ｰT 4

T1:キャリアガス温度（ヒーター出口）
T2:キャリアガス温度（炉内）
T3:溶融炉出口温度

図 ‑ 2 小・中規模溶融還元試験設備全体フロー

6

IDF

ｽﾀｯｸﾊﾞｰﾅｰ

コークス

300
排ガス再循環弁
湿式集塵装置吸引

ブロワー
排ガス燃焼塔

スラッジ

400

冷却水
2 . 5 ｍ３

上段羽口

ｲﾝﾊﾞｰﾀｰ

制御用
圧力
下段羽口
出銑口
図 ‑ 3 大規模溶融還元 1 t / 日試験設備全体フローれて炉から排出されるため、排ガス温度を約 1,000ﾟC 以上に維持することが特徴

離回収するため、２段羽口式コークス充填層型溶融還元炉の要素技術を開発すの制約、廃棄物処理場の逼迫等が進行するなかで、資源の有効利用と廃棄物の最である。
高周波溶融炉にてスクラップを大気中る。スラッジの溶融還元実験を実験室規模（１ｔ / 日）で実施し、溶融還元条件

大限の減量化を図るとともに、排出された廃棄物の適性処理を図ることがますまで溶融し、キャリアガス吹き込みによる
炉高方向の温度分布を調査したあと、抵の把握、溶融還元炉構造の適性化、炉内でのフッ素挙動の把握を行った。試験設す必要となる。本技術開発はこの社会的要請にこたえるものであり、成果の早期

抗式電気炉を改造したベンチスケール設
備（100kg‑sludge(dry)/h）を製作し、表備の全体フローを図−３に示す。この結果に基づき既存の10t/日規模溶融還元炉

実用化に向けて開発を推進していく。
平成12年度は、「ハイブリッド粗分離」

面処理スラッジを投入して亜鉛の回収実験を実施した。図−２に試験設備全体フ

の改造・整備を行い、操業実験を開始した。

においては、亜鉛・ニッケル含有排水処理技術の開発を進めるとともに、製鉄所

ローを示す。
表面処理スラッジは無機バインダーをスラッジ中水酸化物の還元は、水酸化物の還元熱に応じた熱量を供給することのステンレス排水を処理して脱フッ素ス
ラッジサンプルを製造する。
「小・中規模添加し成型したブリケットで、スラッジ投入装置により抵抗溶融炉に供給する。

により進行することがわかった。また、スラッジ中フッ素はスラグに 20 〜 50％

溶融還元炉」においては、高揮発性金属の蒸気を含む排ガスから金属状態で亜鉛

電流 1,600 〜 1,800A、電圧 70 〜 80V の条件で安定した溶融スラグを生成し、電気移行し、残りは排ガス処理冷却水へ移行した。冷却水のｐＨ変化から原料中の等を回収する最適回収条件を探索する。
「大規模溶融還元炉」においては、ハイブ

抵抗加熱を継続できた。温度 4 0 0 ℃のキャリアガス（Ｎ２）を流通させることでフッ素含有量の限界は 1.5％と考えられる。吸引ブロワーで炉内圧を制御し出銑

リッド粗分離により製造した脱フッ素ス
ラッジを用いて、10t/ 日規模溶融還元炉

溶融炉出口排ガス温度を1,100〜1,200℃に維持でき、回収装置により金属亜鉛が口からの漏風量を抑えることにより、連続的に良好な出銑滓を継続できた。まで操業試験を実施する。

回収できることを確認した。回収亜鉛の酸化度（ＺnＯ/(金属Ｚn＋ＺnＯ)×100）

た、炉内圧、出銑口からの漏風量を評価するモデルを作成した。

は 60％であった。
平成 11 年度は、小・中規模溶融還元設

平成11年度は、10t/日大規模溶融炉の操業実験に移行し、フッ素を含有させた備の改造・整備を行い、スラッジの溶融還元実験により亜鉛の金属状態としての模擬スラッジの溶融還元実験を実施し、溶融還元反応の把握、フッ素挙動の把最適回収条件を探索し、設備検討を進めた。
( 3 ) 大規模溶融還元炉

握、連続出銑滓の条件把握を行った。

４．
今後の展開
４．今後の展開

事前に脱フッ素処理した含水スラッジ
から低揮発性金属である鉄、クロム、
ニッケルと高揮発性金属である亜鉛を分

地球環境問題への対応が社会的な最重要課題に位置づけられ、今後、天然資源

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開催月日
6 月中旬

会議・イベント
理事会、評議員会

場
所
ＪＲＣＭ

担 当
総務部

備
考
平成 11 年度事業報告

7 月 21 日〜
８月６日

21 世紀夢の技術展

東京
ビッグサイト21 世紀のあかり推進部

日本経済新聞社主催

10 月

高速超塑性
ワークショップ

東京

アルミニウムリサイ
クル技術推進部

編集後記

歴史は常に書き換えられる運命にある。国内では、三内丸山遺跡の発掘や秩父原人の生活遺構等、古代の文化レベルはこれまでの通説よりずっと高かったようだ。海外では、最近、世界四大文明の１つ黄河文明が、他の３文明より 1000 年ほど遅れた謎に対して、１つの解答が見つかりそうだ。メソポタミ
ア、インド、エジプト各文明と同様の紀元前 3000 年に、中国揚子江流域にはすでに同じ古い時代の文明の証拠が発見されたとのことである。
金属の技術、産業も同様に人類の歴史とともにあるが、新しい技術の発見や発明が絶えたわけでは決してない。ＪＲＣＭのような異業種間の活動のなかからこそ、新しい時代のニーズに沿った、新しい価値の創造により、古い発想の殻を破って新技術が不死鳥のごとく生まれてくるものと確信している。

The Japan Research and Development Center for Metals

JRCM NEWS/ 第 163 号

広報委員会 委員長
委

駿 / 小泉明

岸野邦彦 / 大塚研一
佐野英夫
事務局

白井善久

（Ｓ）

発
行 2000 年5 月1 日
編 集 人 財団法人 金属 系材料研究開発センター広報委員会
発 行 人 鍵本 潔
発 行 所 財団法人 金属系材料研究開発センター〒 105‑OO01 東京都港区虎ノ門一丁目 26 番 5 号

内容に関するご意見、ご質問は事務局までお寄せください。
本誌は地球環境保全を考慮し再生紙を使用しています。

川崎敏夫

員 佐藤

虎ノ門 1 7 森ビル 6 階

T E L( 0 3 ) 3 5 9 2 ‑ 1 2 8 2 ( 代) / F A X ( 0 3 ) 3 5 9 2 ‑ 1 2 8 5
ホームページ U R L
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