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2014 年度 実績報告書

湿式処理とイオン液体電析法を融合した新規レアアースリサイクル技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 24686101
研究機関横浜国立大学

研究代表者

松宮 正彦  横浜国立大学, 環境情報研究科(研究院), 准教授 (00370057)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードレアアース / リサイクル / イオン液体電析法 / 応用電気化学
研究実績の概要

本研究は我が国独自のレアアースリサイクル技術の確立を目指し、湿式分離とイオン液体電析を融合したエネルギー投与の少ない研究開発を目的とする。本年度は以下の研究課題を重点的に遂行した。
1)実廃棄物を利用した鉄族金属の分離及び希土類金属の電解回収
平成25年度までの研究成果をプロセス技術に反映し、実際の廃希土類磁石を利用して、熱減磁~メッキ剥離~酸化焙焼~酸溶出~脱鉄処理を実施した結果、pH~4.5の条件下で鉄族金属の分離率:99.9%以上を達成できた。また、電気化学測定で得られたNd,Dyの析出過電圧に基づき、Nd,Dy混合系におけるイオン液体電析(定電位電解:-3.2V,-3.8V)を実施した。得られた電析物をSEM/EDX及びXPSで評価した結果、最表面層の極一部は酸化状態を生じていたが、μmオーダーの緻密な粒子状物質の内部はNd金属、Dy金属であることが確認できた。
2)湿式分離工程のスケールアップ試験及び電解回収プロセスのエネルギー評価
共同研究先と連携して、酸化磁粉:6.15kgを使用し、酸媒体:64倍にスケールアップした湿式分離工程を実施した結果、鉄分離率:99.9%以上を達成し、希土類塩:3.57kgを回収できた。また、電解回収工程では150℃以下で電解操作を継続でき、Nd金属1t回収に要する電解エネルギーは1.8MWh/tと算出された。これは従来技術(溶融塩電解:14MWh/t)の約1/10に相当する省エネルギー技術であることを確認できた。さらに、実用化に関わる要素として、イオン液体電析工程の建浴費を従来技術と比較した結果、カチオン種の前駆体を適切に選定することで従来技術よりも安価になることが明らかとなった。それゆえ、実廃棄物を利用した前処理工程~湿式分離工程~イオン液体電析工程から構成される希土類回収技術は特願2014-152291として特許出願まで実施した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 3件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Self-diffusion behaviors of ionic liquids by MD simulation based on united-atom force field introduced charge scaling by ab initio MO simulation2015

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Matsumiya, Katsunori Hata, Katsuhiko Tsunashima
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Liquids

      巻: 203 ページ: 125-130

    • DOI

      doi:10.1016/j.molliq.2014.12.045

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Solvation and electrochemical analyses of neodymium complexes in TFSA-based ionic liquids dissolving the nitrates synthesized from spent Nd-Fe-B magnets2015

    • 著者名/発表者名
      Naoko Sasaya, Masahiko Matsumiya, Katsuhiko Tsunashima
    • 雑誌名

      Polyhedron

      巻: 85 ページ: 888-893

    • DOI

      doi:10.1016/j.poly.2014.10.019

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 湿式分離とイオン液体電析の連携による実廃棄物VCMからの希土類回収技術の開発2014

    • 著者名/発表者名
      松宮正彦
    • 雑誌名

      溶融塩および高温化学

      巻: 57(3) ページ: 105-113

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of introducing a benzyl group on physical and electrochemical properties of bis(fluorosulfonyl)amide-based phosphonium ionic liquids2014

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiko Tsunashima, Chihiro Nagai, Masahiko Matsumiya
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 58(46) ページ: 91-97

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electrochemical analyses of diffusion behaviors and nucleation mechanisms for neodymium complexes in [DEME][TFSA] ionic liquid2014

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Matsumiya, Mai Ishii, Ryo Kazama, Satoshi Kawakami
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 146 ページ: 371-377

    • DOI

      doi:10.1016/j.electacta.2014.09.066

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Recovery of rare earth metals from voice coil motors using bis(trifluoromethylsulfonyl)amide melts by wet separation and electrodeposition2014

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Matsumiya, Kota Ishioka, Takahiro Yamada, Mai Ishii, Satoshi Kawakami
    • 雑誌名

      International Journal of Mineral Processing

      巻: 126 ページ: 62-69

    • DOI

      doi:10.1016/j.minpro.2013.11.010

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 加温EQCM法の適用性評価及びイオン液体系でのNd(III)還元挙動解明2015

    • 著者名/発表者名
      笹屋なお子、松宮正彦、綱島克彦
    • 学会等名
      電気化学会第82回大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-17
  • [学会発表] 沈殿分離/溶媒抽出とイオン液体電析の連携による希土類回収の検討2015

    • 著者名/発表者名
      松宮正彦
    • 学会等名
      電解科学技術委員会・第95回委員会
    • 発表場所
      電気化学会会議室
    • 年月日
      2015-02-04 – 2015-02-04
    • 招待講演
  • [学会発表] ラマン分光法によるアミド系イオン液体中の希土類錯体の配位挙動及び熱力学的解析2014

    • 著者名/発表者名
      風間諒、松宮正彦、綱島克彦
    • 学会等名
      第46回溶融塩化学討論会
    • 発表場所
      かずさアカデミアホール
    • 年月日
      2014-11-13 – 2014-11-14
  • [学会発表] 加温EQCM法によるイオン液体系でのNd(III)の還元・析出挙動解析2014

    • 著者名/発表者名
      笹屋なお子、松宮正彦、川上智
    • 学会等名
      第5回イオン液体討論会
    • 発表場所
      横浜シンポジア
    • 年月日
      2014-10-28 – 2014-10-29
  • [学会発表] 希土類アミド塩の高純度化とイオン液体電析によるNd-Fe-B磁石からの希土類回収技術の開発2014

    • 著者名/発表者名
      米元謙太朗、石岡航太、松宮正彦、川上智
    • 学会等名
      第5回イオン液体討論会
    • 発表場所
      横浜シンポジア
    • 年月日
      2014-10-28 – 2014-10-29
  • [学会発表] 湿式分離とイオン液体電析の連携による実廃棄物VCMからの希土類金属回収技術の開発2014

    • 著者名/発表者名
      松宮正彦
    • 学会等名
      第185回溶融塩委員会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      2014-10-23 – 2014-10-23
    • 招待講演
  • [学会発表] 湿式分離とイオン液体電析の連携によるNd-Fe-B磁石からの希土類金属の回収2014

    • 著者名/発表者名
      松宮正彦、川上智
    • 学会等名
      平成26年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-17
    • 招待講演
  • [備考] 横浜国立大学大学院環境情報研究院松宮研究室

    • URL

      http://www.matsumiya-lab.ynu.ac.jp/

  • [備考] 研究者詳細

    • URL

      http://er-web.jmk.ynu.ac.jp/html/MATSUMIYA_Masahiko/ja.html

  • [産業財産権] イオン液体を利用した希土類元素の回収方法及び希土類元素の回収装置2014

    • 発明者名
      松宮正彦、川上智
    • 権利者名
      国立大学法人横浜国立大学、DOWAホールディングス株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2014-152291
    • 出願年月日
      2014-07-25

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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