| 研究課題/領域番号 |
26220910
|
|---|
| 研究機関 | 東京大学 |
|---|
研究代表者 |
岡部 徹 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00280884)
|
|---|
| 研究分担者 |
森田 一樹 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (00210170)
八木 俊介 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (60452273)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2014-05-30 – 2019-03-31
|
| キーワード | レアメタル / リサイクル / 製錬 / 貴金属 / 環境調和型技術 |
|---|
| 研究実績の概要 |
我が国は、金属資源のほぼ全量を輸入し、高い付加価値のハイテク製品を製造して輸出することによって、豊かな生活を維持している。このため、環境保全と資源戦略の両方の観点から、環境に調和しつつレアメタルを効率良くリサイクルする新技術の開発が極めて重要な課題となっている。本研究では、これまで合金化・塩化処理により、有害な廃液を出すことなくスクラップから白金族金属をはじめとする貴金属を高い効率で抽出する新しいリサイクル技術の開発を行ってきた。今年度からは、中村崇特任教授を研究協力者として迎え、白金族金属の選択的濃化、抽出を目的とした合金化・塩化処理の新たな元素として、鉄に着目した基礎研究を展開した。昨年度まで合金化元素として用いてきたマグネシウムや亜鉛とは異なり、鉄の蒸気圧は低いため、高揮発性の鉄ハロゲン化物との反応に着目し、熱力学的な考察と基礎的な実験を行った。その結果、白金、パラジウム、ロジウムを短時間で効率良く鉄合金化できる条件を確立した。得られた鉄との合金化物は強磁性を示すため、磁力選別による貴金属の濃縮工程を組み合わせた新たな高効率リサイクルプロセスを実現できる可能性を示した。
また、展開研究として取り組んでいる、超合金からのレニウムのリサイクルに関する研究では、昨年度までに、活性金属である溶融亜鉛が還流する特殊な高温反応装置を用いることで、超合金からレニウムを分離し濃縮できることを示した。本年度は、得られたレニウム濃縮物からレニウムを分離精製する新プロセスの実証実験を実施した。その結果、レニウム濃縮物を高温で酸化させることにより、レニウムを揮発性酸化物に変換し、レニウム濃縮物からレニウムのみを選択的に分離・回収できることを明らにした。
さらに、昨年度から引き続き、チタンスクラップの再利用を目的として、塩化マグネシウムを利用した電解脱酸プロセス開発を進めその有効性を示した。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
白金族金属について、様々な組み合わせで合金化・塩化処理プロセスに関する基礎的実験を行った。その結果、例えば、マグネシウムの蒸気との反応によって合金化した後、塩化銅の熱分解化反応を利用して塩化処理を行うことで、難溶解性の白金族金属を、酸化剤を含まない塩酸だけでなく、塩化ナトリウム水溶液などの塩水によっても溶解できる状態に変換できることを実証した。また、鉄ハロゲン化物との反応で白金族金属を短時間で効率良く鉄合金化するプロセスの有効性を基礎的実験により確認し、磁力選別による濃縮工程を組み合わせた新たなリサイクルプロセスを実現できる可能性を示した。さらに、展開研究として活性な液体金属との合金化を利用したレニウムのリサイクル技術の開発も実施した結果、高温の液体もしくは気体の亜鉛を抽出剤として利用することにより、ニッケル基超合金スクラップから廃液を出すことなく、ニッケルとレニウムを効率良く濃縮分離できることを示した。このレニウム濃縮物を高温で酸化させることにより、レニウムを揮発性酸化物に変換し、レニウム濃縮物からレニウムのみを選択的に分離・回収できることを明らにした。以上のように、最終年度を残す現時点で、貴金属のみならずレアメタルの新規リサイクル手法を開発できたことは、当初の計画以上の進展と判断できる。
さらに、本研究は国内外で高く評価されており、本研究期間中に研究代表者の岡部 徹は第62回 日本金属学会論文賞、第40回 資源・素材学会論文賞、平成27年度 日本希土類学会技術賞(藤森賞)、第13回 本多フロンティア賞(平成28年度)(本多記念会)、第86回 報公賞(服部報公会)、平成28年度 溶融塩賞 (電気化学会 溶融塩委員会)、他、学生によるポスター賞など４件を受賞した。
さらに、基礎研究だけでなく、関連分野の産学官の連携研究も順調に進んでおり、今後も当初の予定以上の成果が見込まれる。
|
| 今後の研究の推進方策 |
これまでに開発してきた、白金族金属の合金化・塩化処理プロセスに関するメカニズムの解明・解析に取り組む。今後は、熱力学的視点から事象の解析・考察を迅速化し、化学状態分析や結晶相同定の実験と組み合わせることで、開発した新技術を用いた際に生成する貴金属化合物の化学状態、および貴金属から化合物への反応過程を明確化し、工学的知見のみならず学術研究として掘り下げた調査も行う。また、本研究で開発した合金化および塩化処理を、金や銀などの貴金属や他のレアメタルへ応用することで本研究をさらに発展させる。
展開研究として取り組んでいる超合金からのレニウムのリサイクルに関する研究においては、今後は、高温実験だけでなく、水溶液中での超合金粉末からのレニウムの選択浸出手法、およびレニウムを含む水溶液からのセメンテーション反応を利用した金属レニウムの回収手法の開発を行う。これらの手法が実現すれば、よりシンプルかつ効率的に超合金からの金属レニウムの回収が可能となる。
さらに、平成30年度は、チタンスクラップの再利用を目的として、希土類元素の強い脱酸力を利用した、新しい脱酸プロセス（リサイクル技術）を開発する。
以上の研究を通じて、今後、技術発展とともに益々需要が高まる種々の貴金属・レアメタルについて、従来のプロセスと比べて、処理速度が速く、かつ環境調和性の高いリサイクルプロセスを開発する。
|
