| 研究課題/領域番号 |
23K28265
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| 補助金の研究課題番号 |
23H03575 (2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分64030:環境材料およびリサイクル技術関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
秋山 庸子 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (50452470)
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| 研究分担者 |
沖田 隆文 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (50772183)
玉置 真悟 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (10823396)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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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 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2026年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2025年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2024年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2023年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
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| キーワード | 誘導選別 / レアメタル / 磁気分離 / 旋回流 / 資源回収 / 回転磁場 / サイクロン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電気電子機器廃棄物からレアメタルを選別して再資源化することは、資源の安定供給と環境負荷低減のための重要課題である。物理選別技術の一つに磁気分離法が挙げられるが、分離機構の閉塞、異種物質の凝集、連続処理の困難さなどの問題があり、鉄系物質の分離に用途が限られている。本研究では、変動磁場の一つである回転磁場を用いて、液体媒質中の物質を、それぞれの磁化率に依存する固有の半径で連続的に円運動させながら分離する、新たな物理選別手法の開発を行う。円運動半径の違いにより物質を選別することで、異種物質の凝集を防ぎ、メンテナンスフリーで、高精度、かつ連続的に物質を物理選別する手法を開発する。
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| 研究実績の概要 |
物質への回転磁場印加の方法として、研究当初は磁場源である永久磁石の側を回転させることを検討していたが、2023年度の研究により、分離対象物質に対して相対的に磁場を回転させる方法として、サイクロン型の磁気分離装置が、構造が簡易で実用性の高い手法として有効であることが判明した。実際に、サイクロン型磁気分離装置を用いた場合、磁化率の違いにより、円管壁面に沿って大きく回転する粒子と、磁場回転中心付近で微小に回転するものに分けることができることが示された。
2024年度はこの結果に基づき、円柱に旋回流を発生させるサイクロン型磁気分離装置を作製し、その中心にマグネットバーを設置した場合の分離性能の検討を行った。中心部と側面にそれぞれ出口を設け、各出口から排出される反磁性鉱物と常磁性鉱物の比率を測定した。その結果、中心にマグネットバーを設置した場合、反磁性鉱物が外側に誘導される一方で、常磁性鉱物は内側に誘導され、中心部出口からの排出水には常磁性鉱物が濃縮され、側面側出口からの排出水には反磁性鉱物が濃縮されることを確認した。
また、反磁性鉱物、常磁性鉱物どうしを磁化率の違いによって分離するため、常磁性媒質を用い、相対的な浮上位置によって鉱物を分離できる磁気アルキメデス法を用い、まず静的な条件で浮上位置によって複数の鉱物を個別に分離できるかどうかを調査した。その結果、およそ4種の鉱物を浮上高さの違いによって分離できることが示された。この結果に基づき、磁気アルキメデス法と旋回流の組み合わせにより連続分離する手法を検討している。
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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
磁場源である永久磁石の側を回転させるという初期の計画は安全確保の面や実用上の問題から難しかったが、旋回流を用いて分離装置の中で物質を旋回させ、外側あるいは内側から磁場を印加する形にすることで、より実用的で装置設計や製作、磁場や流速の微調整のしやすいシステムとなった。
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| 今後の研究の推進方策 |
現状の課題として、磁場誘導の確認はできたが分離性能は高くないため、サイクロン構造の改良を行っている。また、逆に外側に常磁性粒子を誘導する方法として、サイクロン機構の外側に磁石を設置した検討を進めており、磁場の配置による分離精度の比較を行う予定である。
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