2017 Fiscal Year Research-status Report
Construction of Resource Recycling Process via Chemical Conversion of Copper Smelter Slag
| Project/Area Number |
15K21582
|
|---|
| Research Institution | Fukushima National College of Technology |
|---|
Principal Investigator |
羽切 正英 福島工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (70435410)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 銅水砕スラグ / ケミカルリサイクル / 再資源化 / 資源循環 / 抽出処理 / リン酸 / リン固定 / リン酸鉄 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までの研究で，塩酸および硫酸によって主な構成成分が溶出することが分かった。また，その溶出には酸濃度の影響が顕著であり，高い酸濃度領域において浸出されたケイ素分は，抽出液中においてシリカヒドロゲルを形成することが明らかとなった。これらの事実から，銅水砕スラグからの元素回収において，酸溶脱が有効な手法であることが分かった。一方で，塩酸抽出や硫酸抽出での資源回収時に形成するゲルが，抽出や再資源化処理の際の妨げになるケースも考えられた。そこで，新たに種々の酸による抽出を試み，成分の溶出性等について検討した。
その結果として，リン酸によって銅スラグを抽出処理することで銅スラグ中の鉄のみを鉄塩として選択的に回収し，さらには抽出残液を加熱処理することで高純度のシリカを得る方法を見出した。この方法で得られる鉄塩は，ある程度の純度(>97%)を有しながら非晶質のリン酸鉄であり，スラグからの鉄回収，廃棄リン酸からのリン固定化法として本法は有用と考えられた。そこで今年度は，昨年度までの検討内容について継続的に研究を行うとともに，銅水砕スラグのリン酸抽出条件の最適化について研究を進めた。
検討の結果，リン酸抽出処理時に最適な酸濃度条件，抽出時間を見出すことができた。また，鉄成分をリン酸鉄として回収する際の方法についても検討を行い，より高い鉄回収率を示す条件を明らかにした。このほか，銅スラグの循環利用に関する研究として，銅スラグと同様に銅製錬の副生成物として得られる石膏を用いて銅スラグ-石膏複合材料を作製し，その化学的性質，機械的強度ならびに放射線遮蔽能について検討を行った。
研究の成果として5件の学会発表（うち1件は依頼講演）を実施した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度の内容を進展させ，より高選択的な資源回収プロセスの構築に向けた抽出最適条件を見出すことができた。当初の研究計画からは若干副次的な成果を含むものの，概ね予定通りの研究成果が得られている。これらのことから，研究はおおむね順調に進展していると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度から平成29年度においては，各種の酸性溶液を用いた銅水砕スラグからの成分溶脱挙動，成分溶脱機構について検討を行った。その結果，銅水砕スラグからの抽出成分による機能材料合成の可能性や，高選択的な抽出方法についての知見，ならびに抽出最適条件に関する知見を得た。今後はこれらの研究を継続するとともに，成果発表を実施する。酸抽出によって得られる副次材料の活用法など，また酸抽出を中心とした銅水砕スラグの資源循環プロセスを提案していく。
|
| Causes of Carryover |
研究の進行具合ならびに学内の機器整備計画との兼ね合いから，分離操作に用いる予定であった圧濾過装置の配置を見合わせ，主に試薬・器具類の購入，学会参加旅費等に充てた。また当該研究に関するテーマについて国内学会における講演依頼を受けた都合で，平成29年度内の発表を計画していた国際会議発表を平成30年度内に計画変更した。これらの理由から，次年度使用額が生じた。
|
