2022 Fiscal Year Annual Research Report
黄銅鉱の酸化浸出：合成鉱物の利用による反応機構の追及
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20H02494
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
谷ノ内 勇樹 九州大学, 工学研究院, 准教授 (40644521)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒川 修 京都大学, 工学研究科, 准教授 (90303859)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 黄銅鉱 / 浸出 / 合成鉱物 / 銅製錬 / 湿式製錬 / 走査トンネル顕微鏡 / 表面再構成構造 / 劈開面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
パルス通電加圧焼結法とアニール処理の組み合わせによって、粒径やCu:Fe:S比、第2相析出量の異なる黄銅鉱バルク多結晶体を作製し、抵抗率などの物性評価を行った。さらに、それらを電極として、典型的な組成・温度の硫酸鉄(III)-硫酸溶液中での酸化溶解挙動（浸出速度や腐食電位、表面組織の変化）を調査した。その結果、Cu:Fe:S比が浸出反応速度に特に強い影響を及ぼしており、例えば定比組成である1:1:2から1.06:0.98:1.96といった小さな変化によってCuの溶出量には桁違いの差が生じることが示された。また、腐食電位といった電気化学測定で得られる情報を踏まえることによって、この浸出速度の差は鉱物表面でのアノード反応速度の違いに依ると理解された。銅精鉱といった天然物を用いた従来型の調査では、サンプルごとに反応挙動が異なることが課題となっていたが、本研究を通じてその要因の一端を明確化することができた。
黄銅鉱表面の原子分解能観察に利用できることが示された劈開法と走査型トンネル顕微鏡観察 (STM)について、より詳細な検討を行った。具体的には、超高真空・低温下で生じた劈開面について、EBSDや単結晶XRDによる方位解析を行い、超高真空型STMで得られた情報と組みわせることで劈開面の原子配列構造を考察した。その結果、（101）面と（012）面が優先的に生じる劈開面であることが明らかになった。これらの面は1950年代に劈開面の候補として報告がされているものの中に含まれているが、原子配置も含めて明確な形で同定されたのは今回が初めてである。応用上は室温・大気中での劈開面が重要になるが、STMおよびAFMでの観察によって、このような場合でも原子オーダーで平坦な表面が維持されていることが分かった。以上の知見は、黄銅鉱表面での浸出反応の最初期過程を原子レベルで把握できる可能性を示しており、今後の発展により反応現象のより精緻な理解が可能となると考えられる。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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