【研究分野】金属・資源生産工学

【研究領域課題番号】26220910 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

レアメタル / リサイクル / 製錬 / 貴金属 / 環境調和型技術 / 環境調和型プロセス / 活性金属 / 溶融亜鉛 / レニウム / 溶解特性

【研究成果の概要】

本研究では、合金化・塩化処理により、有害な廃液を出すことなくスクラップから白金族金属をはじめとする貴金属を高い効率で抽出する新しいリサイクル技術を開発した。展開研究として、超合金からのレニウムのリサイクルに関する研究では、活性金属である溶融亜鉛を還流させる特殊な高温反応装置を用いることで、超合金からレニウムを分離し濃縮できることを示した。また、得られたレニウム濃縮物からレニウムを分離精製する新プロセスを開発した。さらに、強力な還元力を有する希土類金属を利用する新しいチタン脱酸法の開発にも着手し、チタンスクラップのアップグレードリサイクルの可能性を示した。

【研究の社会的意義】

我が国は、金属資源のほぼ全量を輸入し、高い付加価値のハイテク製品を製造して輸出することによって、豊かな生活を維持している。このため、環境保全と資源戦略の両方の観点から、環境に調和しつつレアメタルを効率良くリサイクルする新技術の開発が極めて重要な課題となっている。本研究の成果は我が国における循環型社会の構築に大きく貢献するものである。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2014-05-30 - 2019-03-31

【配分額】192,270千円 (直接経費: 147,900千円、間接経費: 44,370千円)

【研究分野】金属生産工学

【研究領域課題番号】22246098 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

白金族金属 / リサイクル / 湿式プロセス / 乾式プロセス / 活性金属 / 環境調和型プロセス / 資源循環 / レアメタル

【研究成果の概要】

我が国は、金属資源のほぼ全量を輸入し、高い付加価値のハイテク製品を製造して輸出することによって、豊かな生活を維持している。このため、環境保全と資源戦略の両方の観点から、白金族金属(PGMs)を効率の良くリサイクルする環境調和型の新技術の開発は極めて重要な課題である。そこで本研究では、有害な廃液を排出しない新しいコンセプトのPGMsのリサイクルプロセスの開発に向けて、PGMsである白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、イリジウム(Ir)を対象として、それらの活性金属-白金族金属複合塩化(酸化)物の合成法や反応形態の解析を行った。さらに、塩素系水溶液への溶解挙動を解明することにより、高度循環型社会に不可欠な新しいタイプのリサイクル技術の開発を行った。
CuCl2、FeCl3などの塩化物を用いた塩化処理を行い、粉末X線回折等の分析により生成相を同定し、最適な合金化・塩化処理条件を検討した。その結果、マグネシウム(Mg)蒸気を用いた合金化処理の場合には、Pt、Pd、Rh、Irは全て金属間化合物となる一方で、RuはMgとは金属間化合物を形成しないことが明らかとなった。Ruは他のPGMsとは異なり、Mgとの親和性が小さいために金属間化合物が得られなかったと、熱力学物性データに基づき推察した。より親和性の高い亜鉛(Zn)蒸気を用いれば、金属間化合物を容易に形成することが予想できる。
塩化処理後にPtは70%以上の溶解率で塩水に溶解する一方で、他のPGMsの塩水への溶解率は30%未満にとどまることが明らかとなった。この理由として複合塩化物の生成率に起因すると考えられる。通常、単純な塩化物でも塩水には溶解しないRhやIrの溶解率が塩化処理によって大幅に改善されたことから、複合塩化物の生成が溶解率の促進に起因していることが推察された。環境調和型の新規なPGMsのリサイクルプロセスに向けた平成22年度の研究によって、大きな進展が見られた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010 - 2011

【配分額】30,160千円 (直接経費: 23,200千円、間接経費: 6,960千円)