レアアース回収のためのケイ酸塩系スラグの組成開発

• 研究課題/領域番号: 24560911
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 金属生産工学
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 武部 博倫 愛媛大学, 理工学研究科, 教授 (90236498)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: ケイ酸塩スラグ / リン酸 / レアアース回収 / 光学特性 / 組成 / 溶出試験 / 赤外分光 / リン酸塩 / 熱処理 / ガラス構造 / 吸収特性

研究成果の概要

ケイ酸塩系にリン酸(P2O5)を添加したリンケイ酸塩系スラグにおいて、溶融プロセスでレアアースとPO4四面体とが優先的に結合するための組成条件が[R2O+R'O]/[P2O5]≦1（モル比）であることを見出した。ここでRはアルカリ金属、R'はアルカリ土類金属である。赤外分光法により、この組成条件でリンケイ酸塩スラグ中に存在する、PO4四面体のネットワーク構造を特徴付けた。組成設計したスラグについて超純水中での浸出試験を行い、レアアース及びリン酸成分が選択的に溶出することを化学分析から明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of B2O3/P2O5 substitution on the properties and structure of tin boro-phosphate glasses (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Saitoh, G. Tricot, P. Rajbhandari, S. Anan, H. Takebe
  • 雑誌名: Mat. Chem. Phys. 巻: 149-150 ページ: 648-656
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Thermal properties, density and structure of percalcic and peraluminus CaO-Al2O3-SiO2 glasses (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Takahashi, D.R. Neuville, H. Takebe
  • 雑誌名: J. Non-Cryst. Solids 巻: 411 ページ: 5-12
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The effects of B2O3 and Al2O3 additions on the structure of phosphate glasses (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Takebe, Y. Suzuki, T. Uemura
  • 雑誌名: Eur. J. Glass Sci. Technol. B 巻: 55 ページ: 207-210
  • 査読あり
• [雑誌論文] Red fluorescence lamellae in calcitic prismatic layer of Pinctada vulgaris shell (Mollusc, bibalvia) (2014)
  • 著者名/発表者名: L. H. Arma, A. Saitoh, Y. Ishibashi, T. Asahi, Y. Sueoka, M. Sakakibara, H. Takebe
  • 雑誌名: Optical Materials Express 巻: 4 ページ: 1813-1823
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dissolution behaviour of SnO-P2O5 and SnO-P2O5-B2O3 glasses in water (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiromichi Takebe, Takuya Kobatake, Akira Saitoh
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Glasses: European Journal of Glass Science and Technology B 巻: 54 ページ: 182-186
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal properties and crystallization behaviour in ZnO-SnO-P2O5 glasses (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Saitoh, Shoji Anan, Hiromichi Takebe
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Glasses: European Journal of Glass Science and Technology B 巻: 54 ページ: 177-181
  • 査読あり
• [雑誌論文] リンケイ酸塩ガラスにおけるレアアース濃縮のための組成条件 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村洋貴、斎藤全、武部博倫
  • 雑誌名: Journal of MMIJ 巻: 129 ページ: 591-595
  • 査読あり
• [雑誌論文] リン酸塩ガラスの特徴的な構造と機能およびその応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 武部博倫、斎藤全
  • 雑誌名: セラミックス 巻: 48 ページ: 927-930
• [雑誌論文] Preparation of Porous Glass Films Using Phase Separation Phenomenon and Growth Behavior of Phase-separated Structure (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Hwang, J. Kim, B. K. Ryu, H. Takebe
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 巻: 48 ページ: 8068-8076
  • 査読あり
• [学会発表] Rare-earth Recycling in Silicate Slag Melts by P2O5 Addition (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiromichi Takebe
  • 学会等名: ルーヴァン・カトリック大学, Department of Materials Engineeringでのミーティング
  • 発表場所: ルーヴァン、ベルギー
  • 年月日: 2015-02-11
• [学会発表] CaO-Al2O3-SiO2ガラスの耐アルカリ性に及ぼすAl2O3の添加効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 髙橋尚志、武部博倫
  • 学会等名: 第53回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ・京都
  • 年月日: 2015-01-09
• [学会発表] Properties and Structure of Multi-component Oxide Slag Melts and Glasses Containing Iron Oxide (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiromichi Takebe
  • 学会等名: ユーリッヒ総合研究機構 (FZJ), Institute of Energy Researchでのミーティング
  • 発表場所: ユーリッヒ、ドイツ
  • 年月日: 2014-11-28
• [学会発表] CaO-FeOx-SiO2ガラスにおけるFeの存在状態とガラス構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡田明子, 武部博倫
  • 学会等名: 第55回ガラス及びフォトニクス材料討論会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）・東京
  • 年月日: 2014-11-13
• [学会発表] Density, thermal properties and chemical durability of percalcic and peraluminus CaO-Al2O3-SiO2 glasses (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiromichi Takebe, Shoji Takahashi, Daniel R. Neuville
  • 学会等名: 1st Joint Meeting of DGG - ACerS GOMD
  • 発表場所: アーヘン、ドイツ
  • 年月日: 2014-05-27
• [学会発表] 白金板とスラグ融体の界面相互作用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 武部博倫、道上聖史、森安諒
  • 学会等名: 資源・素材学会春季大会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所、東京
• [学会発表] Mixed Network Structure of Tin Boro-phosphate Glasses by Advanced 1D/2D Solid State NMR and Infrared Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiromichi Takebe, Akira Saitoh, Gregory Tricot
  • 学会等名: 23rd International Congress on Glass
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
• [学会発表] Effects of Al2O3 on the thermal properties and structure of CaO-Al2O3-SiO2 glasses (2013)
  • 著者名/発表者名: Shoji Takahashi, Hiromichi Takebe
  • 学会等名: 23rd International Congress on Glass
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
• [学会発表] マグネシウム－クロム質耐火物の微細組織とスラグ融体の界面反応 (2013)
  • 著者名/発表者名: 武部博倫、福井智也、森安諒
  • 学会等名: 資源・素材2013（札幌）
  • 発表場所: 北海道大学、札幌
• [学会発表] 乾式製錬小委員会の立ち上げに向けて
  • 著者名/発表者名: 武部博倫
  • 学会等名: 素材プロセシング第69委員会 第4分科会（産学連携促進）〔第10回〕研究会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス、東京
  • 招待講演
• [学会発表] CaO-Al2O3-SiO2ガラスの熱的特性と構造に及ぼすAl2O3の添加効果
  • 著者名/発表者名: 高橋尚志、武部博倫
  • 学会等名: 第53回ガラス及びフォトニクス材料討論会
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] リン酸塩ガラスの耐水性に及ぼす組成の影響
  • 著者名/発表者名: 武部博倫、斎藤全
  • 学会等名: 第53回ガラス及びフォトニクス材料討論会
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] リンケイ酸塩系模擬スラグにおけるレアアース濃縮のための組成条件
  • 著者名/発表者名: 中村洋貴、武部博倫
  • 学会等名: 平成24年度 資源・素材関係学協会合同秋季大会
  • 発表場所: 秋田大学 手形キャンパス
• [学会発表] カルシウムアルミノケイ酸塩スラグ固化体の熱的特性の組成依存性
  • 著者名/発表者名: 高橋尚志、武部博倫
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会・日本金属学会 中国四国支部 日本鉄鋼協会第55回・日本金属学会第52回講演大会
  • 発表場所: 鳥取大学 鳥取キャンパス
• [学会発表] カルシウムアルミノケイ酸塩スラグ融体の粘度特性
  • 著者名/発表者名: 徳永亮太、中川皓介、武部博倫
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会・日本金属学会 中国四国支部 日本鉄鋼協会第55回・日本金属学会第52回講演大会
  • 発表場所: 鳥取大学 鳥取キャンパス
• [備考] 愛媛大学 材料プロセス工学研究室 ホームページ
  • URL: http://mpel.jp
• [備考] 愛媛大学材料プロセス工学研究室HP
  • URL: http://mpel.jp
• [備考] 愛媛大学 材料プロセス工学研究室
  • URL: http://www.mat.ehime-u.ac.jp/takebe/index.html