FeS-FeO-B2O3系およびFeS-FeO-P2O5系における相分離と製錬融体の不混和性

UDC 669.341

FeS-FeO―B2O3系

お よ びFeS-FeO-P2O5系

に

お け る 相 分 離 と 製 錬 融 体 の 不 混 和 性*

Antoni oK. ESPELETA1氏 家 速 雄2

矢 沢 彬3 1.は じ め に 溶 融 製 錬 で は,融 体 に お け る相 分 離 を基 本 と して 製 錬 プ ロ セ ス が 構 成 さ れ て い る が,ス ラ グ-メ タ ル 系 の よ う に,基 本 的 性 質 が 明 確 に 異 な る相 の 間 の 分 離 につ い て は, 当 然 の こ と と し て受 容 さ れ て い る。 しか し と き に は 酸 化 物 同 士 の 間 で も2相 分 離 傾 向 を示 す こ とが あ り,著 者 の 一 人1)は最 近_{,こ れ が 金 属 の ス ラ グへ の 酸 化 損 失 や 粗 金} 属 の精 製 プ ロ セ ス と深 くか か わ る こ と を指 摘 し た。 ス ラ グ-メ タ ル 系 と並 び普 遍 的 な ス ラ グーマ ッ ト系 の相 分 離 に つ い て は,古 くは 酸 化 物 と硫 化 物 は別 れ て 当 然 と 莫 然 と考 え られ て い た が,実 はOとSは 周 期 表 上 同 族 で 極 め て 類 似 し て お り,容 易 に 置 換 され 得 る もの で,事 実 FeS-FeO,Cu2S-Cu2O,MnS-MnOな どの 系 に み る よ う に,一 般 に 同一 金 属 の 酸 化 物 と硫 化 物 は 良 く溶 け合 い, 2相 分 離 の傾 向 を示 さな い の が 普 通 で あ る。 著 者 の 一 人 は 以 前,ス ラ グーマ ッ ト系 の分 離 がSiO2の 存 在 に よ り惹 き起 こ され2),さ ら にCu2S-FeOx系 の不 混 和 性3)の た め にCu2Sの 存 在 が 画 然 と した 分 離 を も た ら す4に と を指 摘 し,銅 溶 錬 の 骨 格 を論 じた が,近 年,シ リ ケ ー トス ラ グ に代 え 塩 基 性 フ ェ ラ イ トス ラ グ を用 い る と,ス ラ グ ーマ ッ ト間 の 混 和 性 が 著 し く増 大 す る こ と を確 か め た5)。 そ こ で 本 報 で は ス ラ グーマ ッ ト間 分 離 に 対 す る酸 性 酸 化 物 の 役 割 を確 か め るべ く,完 全 混 和 系 で あ るFeS-FeO 融 体 系 に,B2O3,P2O5が 加 わ つ た場 合 の相 分 離 平 衡 に つ い て 実 験 を行 な い,そ れ ぞ れFeS-FeO-B203,FeS-FeO -P 205の3元 系 と して 示 し,ま た熱 力 学 計 算 に よ りそ の 妥 当 性 を確 か め る と共 に,そ の考 え方 を一 般 の 製 錬 融 体 の不 混 和 性 に拡 張 し論 じた 。 2.実 験 方 法 Fig.1に 基 本2元 系 と し てFeO-FeS3),FeO-B2035), FeO-P2O57)系 の 状 態 図 を 重 ね 合 せ 示 し た 。FeS一FeO系 は 強 い 相 互 作 用 も分 離 傾 向 も 無 い 理 想 溶 液 に 近 い 融 体 を 形 成 し そ う な こ と が う か が わ れ る が,反 面FeO-B203, FeO-P205は 強 酸 性 成 分 に 基 づ く中 間 化 合 物 生 成 型 で あ

る。FeO-B2O3系 は 高B2O3例 にB203とFeO･B2O3ス

ラ グ の2液 分 離 範 囲 が 確 認 さ れ て い る が,P205系 は 高 P2O5側 の状 態 図 が はつ き り して い な い。FeS-B2O3,FeS -P 2O5系 に つ い て の 報 告 は 無 い が,Fig.1か ら判 断 して 本 報 の 実 験 は1100℃ で 行 な う こ と と し た。 出 発 原料 は化 学 試 薬 のFeO,B2O3,P2O5と,電 解 鉄 粉 と硫 黄 元 素 混 合 物 を ア ンプ ル 中 で 加 熱 し合 成 したFeS を用 い,所 定 の 割 合 に 混 合 し10gを 内径13mmの 鉄 ル ツ ボ に 入 れ,窒 素 気 流 下 で1100℃ に2hrシ リ コ ニ ッ ト 炉 で 加 熱 し た 。 試 料 の 飛 散,溢 出 を防 ぐた め,加 熱 初 期 に は適 度 の 徐 熱 を必 要 と した 。 急 冷 後 の 試 料 は切 断 後 検 鏡 し,ま た 注 意 深 く相 分 離 し た 後,粉 砕 し化 学 分 析 を行 なつ た 。Feは ア ス コ ル ビ ン酸 滴 定,SはBaSO、 と して の 重 量 法,Pは モ リ ブ デ ン ブ ル ー 法 に よ る光 電 滴 定,B2O3はNaOH滴 定 法 に よ り定 め た 。1100℃ と い う低 い温度 で鉄 ル ツ ボ 中 でFeS―FeO 融 体 を平 衡 させ た の で,近 似 的 に金 属 鉄 やFe2O3は 無 い もの と考 え,得 られ たS量 か らFeS量 を導 き,残 りのFe 分 をFeOと して 計 算 し た 。B203あ る い はP205を 加 え た値 は誤 差 範 囲 内 で100%と 見 な し う る程 度 で あ つ た 。

Fig. 1 FeO-X binary phase diagrams (X: FeS, P2O5,

B2O3)• *1987年11月27日 受理 昭 和62年 度 春 季 大 会 に て一 部 発 表

1.正 会 員Philippine Associated SmeLtingand Refining Corporation,元 JICA選 鉱 製 錬。コー ス研 修 員

2.東 北 大 学 技 官 選 鉱 製 錬 研 究 所

□Antonio K. ESPELETA･氏 家 速 雄 ・矢 沢 彬

Table 1 Experimental results of phase equilibria for the system FeS-FeO-B2O3 at 1,100•Ž.

3.実 験 結 果

FeS一FeO-B2O3系 に つ き 得 ら れ た 結 果 を100%に 換 算 し,Table1に 示 し た 。No.1∼3は 均 一 相,No.4は ス ラ グ,マ ッ トの2相,No.11∼17はB2O3相 が 加 わ つ た3 相 分 離 平 衡 の 場 合 で あ る 。 検 鏡 の 結 果,酸 性 成 分 の 多 い 場 合 は ス ラ グ ーマ ッ トの 両 相 は 通 常 は つ き り分 離 し,機 械 的 な 懸 垂 は 認 め ら れ な か つ た が,ス ラ グ 相 に は か な り の 量 のFeSが,ま た マ ッ ト相 に は あ る 程 度 の 酸 化 物 が 溶 け,冷 却 凝 固 に 際 し析 出 す る こ と が 認 め ら れ た 。 Table1の 結 果 をFeS-FeO-B2O33元 系 の 上 に プ ロ ッ ト し,Fig.2に 示 す 。図 の 弓 形 部 分McsがMCな る マ ッ ト とSCな る ス ラ グ の 共 役 す る2液 分 離 範 囲 で,実 験 点 は ▲ 印 で 示 さ れ て い る 。MCSよ り左 下 側 は ● 印 の 実 験 点 で 示 さ れ る 均 一 相 範 囲,す な わ ち 酸 化 物,硫 化 物 の 共 融 体 で,マ ッ ト,ス ラ グ の 区 別 は 無 い 。冷 却,凝 固 に 際 し て はFeO,xFeO･B2O3の 初 晶 面 と な る 範 囲 で あ る 。 図 か ら 直 ち に 理 解 さ れ る よ う に,MSは も つ と も相 互 溶 解 が 少 な く,画 然 と分 離 し た マ ッ ト,ス ラ グ で,B2O3 飽 和,す な わ ち ○ 印 で 示 す よ う にMSBな る3融 体 平 衡 の 条 件 に あ る 。3元 系 で3融 体 共 存 で あ る か ら,当 然 一 定 温 度 で 不 変 系 で あ り,そ の 組 成 は 一 定 と な る 。 実 験 点 は か な りバ ラ つ い て い る が,約75%FeS,25%FeOの マ ッ ト,4%FeS,46%FeO,50%B2O3の ス ラ グ,1%FeO含 有 のB203融 体,の3相 が 共 存 し て い る こ と に な る 。 Table2にFeS-FeO-P2O5系 に つ い て の 分 析 結 果 を, ま たFig.3に3元 図 上 に プ ロ ッ ト し た 結 果 を 示 す 。Fig. 2と 同 様,● 印 は 均 一 相,▲ 印 と そ れ を 結 ぶ タ イ ラ イ ン は 2液 共 存 を 示 す 。P2O5量 の 高 い 融 体 は 鉄 ル ツ ボ を 侵 す よ う に な る た め,全 域 に わ た る2液 相 範 囲 を 確 定 す る こ と は で き ず,Fig.2のMSBに 相 当 す る3融 体 平 衡 も確 認 で き な か つ た が,恐 ら くFeS-FeO-B2O3系 と 同 様 な 相 平 衡 関 係 を 有 す る も の と推 定 さ れ る 。 な お こ れ ら の 系 の マ ッ ト,ス ラ グ の よ う に,相 互 溶 解 の 大 き な2融 体 の 共 役 組 成 を 正 確 に 定 め る こ と は,か な

Fig. 2 Phase separation region in the system FeS-FeO -B

2O3 at 1,100•Ž.

Table 2 Experimental results of phase equilibria for the system FeS-FeO-P2O5 at 1,100•Ž.

FeS-FeO-B2O3系 お よ びFeS-FeO―P2O5系 に お け る 相 分 離 と 製 錬 融 体 の 不 混 和 性 □

Fig.3 Phase separation region in the system FeS-FeO -P 2O5 at 1,100•Ž. り困 難 な もの で あ り,本 実 験 で も凝 固 試 料 か ら各 相 の 分 析 試 料 を採 取 す る段 階 で,す で に か な りの 誤 差 を免 れ な い と思 わ れ る場 合 も あつ た 。 4-考 察 4･1FeS―FeO-AO系 に お け る酸 性 酸 化 物 の 役 割 著 者 の 一 人 は 以 前,FeS-FeO-SiO2系 の ス ラ グ ーマ ッ ト 分 離 につ き1,150∼1,300.Cで 実 験 を行 な い,本 報 と類 似 の 結 果 を得 た2)。Fig.4に 各 系 に つ き得 ら れ た2液 相 範 囲 を重 ね 合 せ 示 し,さ ら にFig.5に 以 前 の 報 告2)か ら, FeS-FeO-SiO2全 系 に わ た る 液 相 面 の 推 定 図 を 再 録 し た。 こ の 推 定 図 はSiO2の 溶 融 まで 仮 定 して 描 か れ,ま た 変 化 を明 示 す るた め,各2元 系 近 傍 を拡 張 誇 大 化 して 示 し て い る。 た と え ば3融 体 共 存 の 不 変 系3角 形KLM (Fig.2のMSBに 相 当)は,実 は も っ と広 く,K,L,M 点 と も ほ とん ど端 部2元 系 線 上 に在 る と思 わ れ る。 これ ら2つ の 図 の 対 比 か ら理 解 さ れ る よ うに,Fig.4 につ い て2液 相 範 囲 の 大 小 を論 ず る の は 意 味 が 無 い 。 線 ABは 実 は1200∼1300℃ で 固 体SiO2と 平 衡。す る ス ラ グ,マ ッ トで あ り,液 体SiO2と 平 衡 す る線 はFig.5の MKで 示 さ れ て い る。P2O5系 につ い て は 高 いP2O5範 囲 の 実 験 が 不 可 能 で あ つ た か ら,P2O5飽 和 の マ ッ ト,ス ラ グ の位 置 は 明 らか で な い。B2O3系 に つ い て のMCS程 度 の2液 範 囲 は,い ず れ の 系 に つ い て も考 え られ そ うに 思 わ れ る。 と に か く単 純 なFeS-FeO系 に は2液 分 離 の 傾 向 は全 くな い が,こ れ に 強 酸 性 酸 化 物 が 加 わ る と2液 分 離 が起 こ り,そ の 量 が 多 くな る ほ ど画 然 と分 か れ た共 有 結 合 性 の マ ッ トと,重 合 網 目構 造 の イ オ ン性 ス ラ グ を形 成 す る よ うに な る 。 酸 性 酸 化 物 の代 わ り に塩 基 性 酸 化 物 を添 加 した 場 合 は も ち ろん 事 情 が 異 な る 。CaO,BaOな ど を添 加 す る と, 塩 基 性 フ ェ ラ イ トス ラ グ を 形 成 す る こ とに な る が,フ ェ

Fig. 4 Observed two phase regions of matte and slag in the FeS-FeO-AO systems.

Fig. 5 Qualitative phase diagram for the system FeS-Fe0 -Si0_2. ラ イ トス ラ グ とマ ッ トは 一 般 に相 互 溶 解 度 が 甚 だ 大 き く,FeSと は 完 全 に 均 一 融体 を 形 成 す る こ とが 確 か め ら れ て い る5)。 以上 の 結 果 を総 合 し,硫 化 物 一 酸 化 物 系 に お け る2液 分 離 傾 向 を定 性 的 に ま とめ て 示 した の がFig.6で,AO は 強 酸 性,BOは 強 塩 基 性 酸 化 物 を 示 す 。Cu2S(あ る い は Ni3S2)は 本 来 酸 化 鉄 と不 混 和 で あ り,FeOx-AO系 ス ラ グ と完 全 に分 離 す る。 した が つ て 一 般 の マ ッ トは 高 品 位 に な るほ どス ラ グ との 相 互 溶 解 は 少 な く,良 く分 離 す る。 FeOx-BO系 は フ ェ ラ イ トス ラ グ に 相 当 し,本 質 的 に FeSと 混 和 性 を示 し,多 量 のCu2Sを 含 ま ぬ 限 りス ラ グ ーマ ッ トの2液 分 離 は認 め られ な い_{。AO-BO-FeOx系 で} は,酸 性 一塩 基 性 間 の 強 固 な複 合 酸 化 物xBO･AOと 中 性 に 近 いFeOxの 間 に 酸 化 物 間2液 分 離 傾 向 が 内 在 す る1)。こ の複 合 酸 化 物 ス ラ グ は 塩 基 性 酸 化 物BOを 多 量 に含 有 して い る に もか か わ らず,中 性 の 金 属 酸 化 物 の み な ら ず,硫 化 物 に対 して も低 い 溶 解 度 を示 す も の で あ る 。

□Antonio K. ESPELETA・ 氏 家 速 雄 ・矢 沢 彬

Fig. 6 Miscible or immiscible tendencies for sulfide-oxide systems. 4・2熱 力 学 的 考 察 以 上,ス ラ グ 系 に 内在 す る2液 分 離 傾 向 を,な るべ く 簡 単 化 して3元 状 態 図 に 還 元 し,説 明 して きた 。3元 平 衡 状 態 図 で あ れ ば2元 系 熱 力 学 デ ー タ に基 づ き,少 な く と も半 定 量 的 予 察 は 出来 る筈 で あ る 。 そ こ で 本 項 で は2元 系 熱 力 学 デ ー タ と3元 系 に お け る相 分 離 傾 向 の 関 係 に つ き考 え て み る こ とに す る。 Fig.6に 示 し た3元 系 相 分 離 の うち,AO-BO-FeOx系 は3つ の2元 系 いず れ も相 分 離 傾 向 を持 た な い が,そ の う ちの1つ(AO-BO系)が 異 常 に 強 い 結 合 傾 向(負 偏 椅) を示 す た め,3元 内 部 に不 混 和 域 が 出 現 す る例 で あ る。こ れ に対 し硫 化 物-酸 化 物2相 分 離 の 方 は,Fig.5か ら も示 され る よ うに,FeS-AO系 が 強 い 反〓 作 用(正 偏倚)を も ち,そ の 不 混 和 性 が3元 系 に広 が つ た と考 え る こ とが で き る。 熱 力 学 的 に は こ の 一 見 相 反 す る よ う な2つ の 例 を統 一 的 に論 ず る こ とが で き,製 錬 反 応 の 根 幹 を な す 相 分 離 現 象 を 包 括 的 に 論 じ理 解 す る こ とが で き るの で,こ こ で は FeS-FeO-AO系 につ い て の モ デ ル 計 算 を述 べ る つ い で に,種 々 の 製 錬 シス テ ム を3元 系 に還 元 して そ の不 混 和 性 を ま とめ,簡 単 な熱 力 学 モ デ ル で 製 錬 の本 質 に 迫 つ て み る こ とを 試 み た 。 一 般 化,簡 単 化 の ため に,す べ て 正 則 溶 液 を仮 定 し,基 本 と な る2元 系 に対 し,実 際 に 近 い 正 偏倚,負 偏倚 の程 度 を 設 定 す る。2元 の デ ー タ か ら3元 平 衡 デ ー タ を求 め る に は 種 々 の 方 法 が 提 案 さ れ て い る が,た とえ ばDarken8)は2乗 形 式 を3元 系XYZに 拡 張 し次 式 を 与 え て い る9)。 lnγX=αXYNY2+αXZNZ2+(αXY+αXZ-αYZ)NYNZ 詳 細 は省 略 す るが,他 の 活 量 係 数 γY,γZも2元 系 の α 関 数 とモ ル 分 率Nか ら成 る項 で 表 わ さ れ る。 良 く知 られ て い る よ うに,α 関 数10)は2元 系 の 相 互 作 用 を表 わ す 尺 度 で,正 則 溶 液2元 系 で 一 定 値 を と り,こ れ が 正 な ら正 偏倚 で2以 上 に な る と2液 分 離 系 と な り,負 で あれ ば 負 偏 倚 を示 す 。 ま ず 本 研 究 で 対 象 と し たFeS-FeO-AO系 を と り あ げ,FeS-FeO系 は 僅 か に正 偏 倚 と考 え ら れ る か ら α= 0.5,FeO-AO系 は 中 間 化 合 物 を造 る 負 偏 倚 傾 向 を持 つ と見 て α=-0.5,FeS-AO系 は大 き な2液 分 離 系 と見 ら れ る か ら α=4と お き,全 系 に わ た り3元 正 則 溶 液 を造 る と して 計 算 し て み る と,Fig.7(a)に 示 す よ う な2液 分 離 範 囲 と共 役 線 が 得 られ る。全 般 的 に見 てFig.5と 同 じ 形 を な して お り,本 実 験 で 得 られ た マ ッ トース ラ グ の 共 役 関 係 も,こ の(a)図の3元2液 分 離 の 先 端 の 部 分 に 相 当 す る と考 え る こ とが で き よ う。 な お α 関 数 は 内在 的 に温 度 の 項 を包 含 して お り,統 計 熱 力 学 で 常 用 さ れ る相 互 作 用 エ ネ ル ギー(混 合 の エ ネ ル ギ ー)ω と,α=ω/RTな る関 係 を有 す る。し たがつ て 一 定 の ω を仮 定 す る と,温 度 上 昇 に よ り2液 分 離 範 囲 は 狭 め られ る こ と に な る。 つ い で にFig.6に 掲 げ た3元 系 に つ き熱 力 学 的 検 討 を行 うべ く,各2元 系 に 対 しお よ そ 妥 当 と思 わ れ る α 値 を与 え 計 算 を試 み た。 結 果 はFig.7に 集 約 的 に 示 し た が,各2元 系 上 の 数 値 が α 値 を示 す 。(a)∼(f)図に 見 る不 混 和 平 衡 系 と製 錬 プ ロ セ ス 系 との 対 応 は,図 の 説 明 と し て 付 した 表 よ り明 らか で あ り,重 要 な 溶 融 製 錬 系 は ほ と ん ど こ の 図 に 集 約 され て い る。 な お 若 干 の 説 明 を加 え る

な ら,(a),(b)図 の 酸 性 酸 化 物AOを 塩 基 性 酸 化 物BOで

置 き換 え,フ ェ ラ イ トス ラ グ の 関 与 す る系 を示 し た の が (c),(d)図 で あ り,(d)図 は(b)図 とほ ぼ 同 様 に,フ ェ ラ イ ト ス ラ グが 金 属 あ る い は 白 カ ワ,濃 ヒ と良 く分 離 し,こ れ ら の 製 精 錬 に 使 い得 る こ と を 示 して い る。(c)図で はFeS -BO系 の α が2お よ び3の 場 合 に つ い て 不 混 和 域 を 示 した が,(a)図 に く らべ 均 一 相 範 囲 が 広 くなつ て お り,フ ェ ラ イ トス ラ グ が 低 品 位 マ ッ ト と混 和 しや す く,一 般 の マ ッ ト溶 錬 に は不 適 当 で あ る5)こ と を暗 示 して い る 。 (e)図で 注 目す べ き こ と は,α 値 に 見 る よ うに2元 系 が い ず れ も負 偏 倚,す な わ ち極 め て混 和 しや す い に もか か わ らず,熱 力 学 的 計 算 の 結 果 で は3元 系 内 に不 混 和 域 を 現 出 し て い る こ とで,こ れ はAO-BO系 の α が-15と 極 端 に 大 き な 負 偏 倚 で,強 固 な 中 間 化 合 物XBO・AOを 形 成 す る傾 向 の た め,中 性 に 近 いFeOx,XOと 不 混 和 性 を示 す わ けで あ る。AO-BO系 の α が-13と 負 偏 倚 の 程 度 が 弱 ま る と,(f)図 の よ うに 不 混 和 域 は ほ とん ど消 失 す るが,な お 中 間 化 合 物 とFeOx(XO)を 結 ぶ 線 上 で,不 混 和 的 な傾 向 は 強 く残 り,活 量 等 の 異 常 な 傾 向 が 現 わ れ, 同 一 酸 素 ポ テ ン シ ャ ル 下 でFeOやXOの ス ラ グ 中 溶 解 度 が 最 小 に な る。 現 実 の 非 鉄 金 属 製 錬 で 多 用 さ れ て い る FeO-SiO2-CaO系 ス ラ グ が(f)図に近 い 。実 際 製 錬 上 に お け る この 種 の不 混 和 性 の 意 義 につ い て は,別 に報 告 し た1)11)。 5.ま と め FeS-FeO-B2O3系 お よ びFeS-FeO-P2O5系 に つ き, 1,100℃ に お い て2液 相 共 存 範 囲 を 定 め,硫 化 物 に 富 ん だ

FeS-FeO-B2O3系 お よ びFeS-FeO-P2O5系 に お け る 相 分 離 と 製 錬 融 体 の 不 混 和 性 □

Fig. 7 Ternary immiscibility assessments relating with smelting processes. The value of binary ƒ¿-function is given on each binary.

マ ッ ト相 と,酸 化 物 に 富 ん だ ス ラ グ相 の 間 の 平 衡 を論 じ

た。SiO2と 同様 に,強 酸 性 酸 化 物B2O3あ る い はP2O5が

加 わ る と,FeS-FeO均 一 融体 は分 離 を始 め,添 加 量 が 多 くな る ほ ど良 く分 か れ る よ う に な る。FeS-FeO-B2O3系 で は,最 も分 離 の 良 い 条 件 で あ る とこ ろ の マ ッ トース ラ グ -B 2O33融 体 平 衡 の 不 変 系 組 成 を定 め る こ とが で き た 。 以 前 に行 な つ た フ ェ ラ イ トス ラ グーマ ッ ト系 の 結 果 を含 め 硫 化 物 一 酸 化 物 系 の 不 混 和 性 を総 括 的 に 論 じた 。 この よ うな3元 系 の不 混 和 性 は2元 系 の デ ー タか ら熱 力 学 的 に 導 出 で き る こ と を示 し,正 則 溶 液 を仮 定 した モ デ ル 計 算 に よ り実 験 で 得 ら れ た マ ッ トース ラ グ の 相 分 離 を 説 明 した 。この 手 法 を さ ら に進 め,種 々 の 製 錬 系 を3元 系 に 還 元 し,不 混 和 性 の 熱 力 学 とい う立 場 か ら,溶 融 製 錬 の 基 本 を ま とめ 示 した 。 謝 辞 本 研 究 は著 者 の 一 人,A.K.Espeletaが 国 際 協 力事 業 団 の 選 鉱 製 錬 コー ス研 修 員 と し て 来 日 し,滞 在 中 に行 なつ た もの で あ り,こ の機 会 を与 え られ た 関 係 諸 機 関 な らび に各 位 に対 し厚 く御 礼 を 申 し上 げ た い 。 ま た 3元 系 の 熱 力 学 計 算 につ い て は,米 国Wisconsin大 学 の Y.A.Chang教 授(東 北 大 学 選 鉱 製 錬 研 究 所 客 員 教 授), な らび に選 鉱 製 錬 研 究 所 の 武 田要 一 助 手 に 負 う と こ ろ が 大 き く,深 甚 な る謝 意 を表 す る次 第 で あ る。 参 考 文 献

1) Yazawa, A. & Takeda, Y.: Metallurgical Review of MMIJ, 4, No.1, 53 (1987)

2) Yazawa, A. & Kameda, M.: Technology Reports of Tohoku Univ.16, No.1, 47 (1953); 日 本 鉱 業 会 誌, 69, 555 (1953) 3) Yazawa, A. & Kameda, M.: Technology Reports of Tohoku

Univ.19, No.2, 129 (1955); 日 本 鉱 業 会 誌, 71, 127 (1955) 4) Yazawa, A.: Technology Reports of Tohoku Univ.21, No.1,

31 (1956); 日 本 鉱 業 会 誌, 72, 305 (1956)

5) Acuia, C. & Yazawa, A.: Trans. Japan Inst. Metals, 27, 881 (1986); 日本 鉱 業 会 誌, 104, 43 (1988)

6) Koch, W. & Troemel, G: "SlagAtlas", 32, Deutsche Eisen-huttenleute, Dusseldorf, (1981)

7) Troemel, G. & Schwerdtfeger, K.: "SlagAtlas", 44, Deutsche Eisenhuttenleute

8) Darken, L. S.: Trans. Met. Soc. AIME, 239, 90 (1967) 9) 松 下 幸 雄 ・盛 利 貞 ・不 破 祐 ・館 充 ・森 一 美 ・瀬 川 清:

冶 金 物 理 化 学, 丸 善, (1970)

10) Darken, L. S. & Gurry, R. W.: Physical Chemistry of Metals, (1953), McGraw-Hill

11) Yazawa, A. & Takeda, Y.: Paper presented at 3rd. Int. Conf. on Slags and Fluxes, Glasgow, June 1988

Phase Separation in the Systems FeS-FeO-B2O3 and FeS-FeO-P2O5

and Immiscibilities in Metallurgical Melts

by Antonio K. ESPELETA1, Hayao UJIIE2 and Akira YAZAWA3

Phase separation behavior between a molten sulfide and molten oxide is investigated in a FeS-FeO-AO ternary system where AO is a strong acidic oxide such as B2O3 or P2O5. Experimental results indicate that a wide miscibility gap occurs along the increment of a strong acidic oxide component, The immiscibility behavior based on the experimental results is compared with a previous work on the FeS-FeO-SiO2 system to describe the effect of a strong acidicoxide component on the phase separation between molten matte (sulfide) and slag (oxide). Based upon the regular solution model, ternary immiscibilities for various smelting systems are explained thermodynamically from the binary data.

(

2∼3. Research Institute of Mineral Dressing and Metallurgy, SENKEN, Tohoku Univ.