| 研究課題/領域番号 |
23K04642
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
廣吉 直樹 北海道大学, 工学研究院, 教授 (50250486)
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| 研究分担者 |
伊藤 真由美 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10339690)
PARK ILHWAN 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (80844753)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 金 / ヒ素 / チオ硫酸アンモニウム / 酸化鉄 / 浸出 / 析出 / チオ硫酸 / 鉱石 / グリーンマイニング / 難処理鉱石 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
21世紀に入ってからの世界的な経済発展に伴って金属資源の需要が急増する中で、鉱山や製錬所の操業に伴う環境問題の深刻化も世界各地で進行しており、経済合理性を担保しながら、最小の環境負荷で金属を生産する新しい鉱山・製錬技術の体系（グリーンマイニング）を確立していくことがますます重要になってきている。本研究では、申請者らの先行研究の成果を発展させて、金生産のグリーンマイニング実現を目指した新しい製錬プロセスを開発し，ヒ素などの有害元素を含んだ難処理鉱石の処理に対する適用生を検証する。
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| 研究実績の概要 |
前年度（2023年度）は，チオ硫酸アンモニウム溶液による金浸出に及ぼすヒ素含有鉱物（硫ヒ素鉄鉱）の影響と浸出液からの金回収についてモデル実験で検討し，１）硫ヒ鉄鉱が共存すると金の浸出に不可欠なチオ硫酸イオンが急速に分解して金の浸出が抑制されること，２）浸出液にアルミニウム粉末と酸化鉄粉末を添加すると酸化鉄表面に金が選択的に析出回収されることを見出した．この結果を踏まえて，本年度（2024年度）は，ヒ素含有鉱物を含んだ鉱石からの金浸出に先立つ新たな前処理法を提案し，その効果を検証するとともに，アルミニウム粉末と酸化鉄粉末を用いた浸出液からの金の選択析出回収のメカニズムに関しても検討した．
硫ヒ素鉄鉱を含んだ金鉱石からの金浸出の前処理方として，銅アンミン錯体を含む溶液中で硫ヒ鉄鉱のみを事前に酸化する方法を提案した．金粉末と硫ヒ鉄鉱の混合物を用いたモデル実験を行ったところ，硫ヒ鉄鉱の大半が前処理の過程で事前に酸化分解されるので，引き続くチオ硫酸アンモニウム溶液を用いた金浸出の過程ではチオ硫酸イオンの分解が最小限に抑えられ，金の浸出率が向上することが確認できた．
アルミニウムと酸化鉄粉末を用いた浸出液（チオ硫酸アンモニウム浸出液）からの金の選択析出回収のメカニズムについて，半導体電気化学の観点から検討した．2種の酸化鉄（Fe2O3及びFe3O4)の電子バンド構造の解析結果と，溶液中の金属化学種の還元電位の分析した結果から，金イオン化学種の還元電位はｎ型半導体である酸化鉄の電子伝導帯の下端とほぼ一致しており，酸化鉄から金イオンへは電子が伝達されるが，溶液中に共存する銅イオン化学種の還元電位は酸化鉄の禁制帯のエネルギー準位に位置しており，酸化鉄から銅化学種への電子が伝達されないことがわかった．酸化鉄を用いた場合の還元的還元析出はこのことによるものと考えられる．
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
2024年度の研究は，計画に基づいて進捗しており，ヒ素含有金鉱石の前処理法や，浸出液からの金の回収法に関して予定していた成果が得られた．
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| 今後の研究の推進方策 |
2025年度は，提案した前処理のヒ素を含んだ難処理鉱石に対する適用性について検討する．具体的には，ヒ素などの有害元素含む難処理鉱石を対象とした浸出実験、金回収実験を行い、各工程で生じる浸出液、浸出残渣、セメンテーション産物などへの有害元素の分配挙動を把握する。また，研究期間を通して得られた結果を総合して、チオ硫酸アンモニウム浸出と新規セメンテーション技術を軸にした金のグリーンマイニングのための具体的な方法について総括し、その実現のために検討すべき技術的な課題などを抽出する。
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