白金族金属の複合塩化物の溶解挙動の解明と新規リサイクル技術の開発

• Project/Area Number: 22246098
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Metal making engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岡部 徹 The University of Tokyo, 生産技術研究所, 教授 (00280884)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森田 一樹 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00210170)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥30,160,000 (Direct Cost: ¥23,200,000、Indirect Cost: ¥6,960,000); Fiscal Year 2011: ¥14,430,000 (Direct Cost: ¥11,100,000、Indirect Cost: ¥3,330,000); Fiscal Year 2010: ¥15,730,000 (Direct Cost: ¥12,100,000、Indirect Cost: ¥3,630,000)
• Keywords: 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

Research Abstract

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。

Research Products

• [Journal Article] 自動車排ガス触媒からの白金族金属のリサイクルの現状と今後 (2010)
  • Author(s): 野瀬勝弘
  • Journal Title: 粉体技術 Volume: 2 Pages: 52-61
• [Journal Article] 貴金属・レアメタルの現状と課題 (2010)
  • Author(s): 岡部徹
  • Journal Title: 化学工学 Volume: 74 Pages: 102-108
  • NAID: 10026201840
• [Presentation] Development of the new recycling process of platinum group metals (2011)
  • Author(s): T.H.Okabe
  • Organizer: The 6th Workshop on Reactive Metal Processing
  • Place of Presentation: Pasadena, USA
  • Year and Date: 2011-03-05
• [Presentation] 新素材開発と日本のレアメタル資源戦略 (2011)
  • Author(s): 岡部徹
  • Organizer: 21世紀播磨科学技術フォーラム第40回セミナー
  • Place of Presentation: 姫路キャッスルホテル
  • Year and Date: 2011-01-13
• [Presentation] 走るレアメタル～自動車産業に不可欠なレアメタル～ (2011)
  • Author(s): 岡部徹
  • Organizer: 第4回2011年みずほインベストメントコンファレンス東京
  • Place of Presentation: ザ・プリンスパークタワー東京
  • Year and Date: 2011-01-12
• [Presentation] 揺らぐレアメタル大国-"資源小国・日本"のグローバル戦略を問う (2010)
  • Author(s): 岡部徹
  • Organizer: 東京テクノ・フォーラム21,第134回研究交流会
  • Place of Presentation: 日本プレスセンター
  • Year and Date: 2010-12-10
• [Presentation] 走るレアメタル～自動車レアメタルの現状と今後～ (2010)
  • Author(s): 岡部徹
  • Organizer: レアメタルカンファレンス2010
  • Place of Presentation: 浜松町メルパルク東京
  • Year and Date: 2010-07-13
• [Presentation] レアメタルの現状と将来展望 (2010)
  • Author(s): 岡部徹
  • Organizer: 表面技術協会第122回講演大会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2010-07-13
• [Presentation] An Outlook to Ruthenium and its Selective Recovery by a New Treatment (2010)
  • Author(s): T.H.Okabe
  • Organizer: Sadoway60 Symposium
  • Place of Presentation: Massachusetts Institute of Technology (MIT), USA
  • Year and Date: 2010-06-11
• [Presentation] Fundamental Study for the New Recovery Process of Platinum Group Metals (2010)
  • Author(s): T.H.Okabe
  • Organizer: Sadoway60 Symposium
  • Place of Presentation: Massachusetts Institute of Technology (MIT), USA
  • Year and Date: 2010-06-10
• [Book] 工業排水・廃材からの資源回収技術 (2010)
  • Author(s): 野瀬勝弘
  • Publisher: 株式会社シーエムシー出版
• [Patent(Industrial Property Rights)] 白金族金属の回収方法 (2010)
  • Inventor(s): 岡部徹
  • Industrial Property Rights Holder: 岡部徹
  • Industrial Property Number: 2010-128010
  • Filing Date: 2010-06-03