2017 Fiscal Year Annual Research Report
Phase separation of alkaline metal-rare metal condensed materials from multi-component glass
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26740041
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
岡田 敬志 福井大学, 学術研究院工学系部門, 講師 (30641625)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | レアメタル / セシウム / モリブデン / ガラス / 分配 / アルカリ金属濃縮相 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度の目的は、レアメタル含有ガラスを処理することによってアルカリ金属濃縮相へ移行するレアメタルの割合を明らかにすることである。当初、Ni, Co, Nd, Y, Laを含むNa2O-PbO-SiO2系ガラスの検討を予定していたが、アルカリ金属系レアメタルであるセシウムの相分離が顕著に見られたことから、含セシウムガラスを検討対象とすることとした。また、化学的安定性の高さから、ガラスの主成分をNa2O-MO-B2O3-SiO2系に変更した（ＭＯは重金属酸化物）。熱処理後の産物を水処理し、セシウムの溶出量で相分離の進行度を定量的に評価した。まず、重金属酸化物を含まないガラスについて、雰囲気を変化させて熱処理を行った。検討した雰囲気は、一酸化炭素濃度が高いもの、二酸化炭素濃度が高いもの、空気雰囲気の３つである。この場合、空気雰囲気におけるセシウムの溶出量が最も高かった。これに対して、酸化ビスマスを含むガラスを処理した場合には、一酸化炭素雰囲気で処理したとき、セシウムの溶出量が最も高かった。これらの条件をふまえ、セシウムやモリブデンを含んだ多元系ガラスを熱処理したところ、産物中セシウムの70－90％が溶出し、モリブデンの41－65％が溶出した。この割合から、アルカリ金属濃縮相へ移行したセシウム、モリブデンの量を評価した。
研究期間全体を通して、一酸化炭素によりガラス中重金属酸化物が還元されることで、気液界面におけるアルカリ金属濃縮相の生成が促進されることがわかった。これは重金属酸化物によるガラスの安定化効果の消失のみならず、ガラスの構造的な歪みや構造崩壊によるものであり、それによってアルカリ金属の移動度が変化することが示唆された。そして、セシウムやモリブデンを含んだレアメタル含有ガラスを処理することで、これらレアメタルのアルカリ金属濃縮相への分配を評価した。
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