| 研究概要 |
本研究では,二次電池などの多様なスクラップの中からニッケルと鉄とを効率的に分離回収し,クリーンエネルギー用の材料素材として再生利用するシステムの構築を目指して,ハロゲン化揮発法やカルボニル化揮発法などの気相反応法について熱力学的検討を行った。
1.Ni-Cd系やNi-H系電池に含まれるCd,In,Znなどの金属の揮発挙動を揮発ポテンシャル図に基づいて検討し,酸素ポテンシャルを低減することにより,これらの金属酸化物が1000K以下の低温度でも著しく揮発解離することを明らかにした。
2.カルボニル化反応(M+4CO(ガス)=M(CO)_4(ガス))およびハロゲン化反応(M+X_2(ハロゲンガス)=MX_2(ガス))による遷移金属(M)のガス化反応のギブス自由エネルギーに関するデータベースを作成した。これに基づいて,鉄とニッケルの相互分離に関する最適操作条件を検索した。この結果,以下のことが明らかとなった。
(1)Ni(CO)_4とFe(CO)_5の平衡蒸気圧の比で定義される分離係数は、400-800Kの温度域で10^5以上の非常に大きな値を呈し,鉄に対してニッケルが優先的にガス化する。
(2)塩化ニッケルガスと塩化鉄ガスの平衡蒸気圧の比で定義される分離係数は,700-1300Kの温度域で10^<-7>-10^<-3>程度の非常に小さな値を呈し,鉄が優先的に塩化揮発する。
(3)カルボニル化法,塩化法いずれの場合も,全圧の増大と共に分離係数が減少する。
3.カルボニル化法および塩化法において回収されるNi(CO)_4-Fe(CO)_5系およびNiCl_2-FeCl_3系の共沸溶液の蒸気圧を算出し,蒸留分離の温度条件を明らかにした。
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