2016 Fiscal Year Research-status Report
超臨界水処理及びバイオリーチングを用いた廃電子基板からの有用金属回収新技術の開発
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15K00604
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
梁 瑞録 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (10315624)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮田 直幸 秋田県立大学, 生物資源科学部, 教授 (20285191)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 超臨界水 / 亜臨界水 / リサイクル / 廃電子基板 / バイオリーシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) 超臨界水・亜臨界水による廃電子基板の処理：超臨界水・亜臨界水の温度と圧力及び、反応容器内の試料位置と廃電子基板の溶解率の関係を調べた。超臨界水、または温度300℃、圧力2000 psi以上の亜臨界水で処理した廃電子基板は樹脂類が殆ど分解された。また、温度、圧力が低くなると、樹脂類の溶解率は低くなった。特に温度250℃、圧力1000 psi以下になると、樹脂類は殆ど溶解しなくなる。温度、圧力が低くなるにつれて、ガラス繊維は金属表面から剥がれにくくなり、粉砕しにくくなった。
2) 処理した廃電子基板の粉砕・選別：粉砕は乳鉢、攪拌機およびボールミルなどの装置で行った。超臨界水の温度・圧力が高くなると、ガラス繊維は脆くなり、粉砕しやすい。温度・圧力の高い亜臨界水で処理した場合は超臨界水処理した場合と同様な効果を得ることができたが、粉砕の時間が長く、力を大きくする必要がある。また、亜臨界水で処理した試料を粉砕とふるい分けだけで、精鉱の銅品位は69%程度であり、銅回収率は99％でほぼ全部回収できた。Bi, Snの回収率も90%以上と高く、ふるい分けだけでも高い分離効果が認められた。また、湿式で、たたきとすり潰しを組み合わせた方法で粉砕効果を向上できることが分かった。
3) 単離株を用いた選別精鉱のバイオリーチング：粉砕した廃電子基板試料（＜0.5mm）と超臨界水で処理・選別した金属精鉱（0.5-3.0mm）に対して、それぞれ①硫酸培地でのバイオリーチング、②塩酸含有培地で微生物なし、③塩酸含有培地で微生物ありの3つの条件で試験を行った。粉砕した廃電子基板試料では、バイオリーチングの効果が良く出ていた。しかし、超臨界水処理した精鉱では、塩化物イオンによる効果は認められたが、微生物の効果は示されなかった。既に銅が露出していて微生物の効果が出にくかったと推察した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
H28年度は、おおむね順調に進展している。超臨界水・亜臨界水による廃電子基板（20 mmの廃電子基板）の処理では、反応容器内の温度、圧力、基板の位置などと基板構成の主な樹脂類の溶解率を検討した。また、処理した試料の非金属物であるガラス繊維の脆さと温度・圧力の関係を明らかにした。粉砕とふるい分けによる選別の効果を考えると、温度320℃、圧力2500 psi以上の亜臨界水あるいは超臨界水で処理する必要があると考えられる。粉砕とふるい分けのみで粗粒金属と非金属粉体を分離するができ、ふるい分けで得られた金属精鉱の金属の総回収率は98%程度であり、目標値以上の結果が得られた。粉砕方法については、数種の力、乾式/湿式などを検討し、粉砕方法によるふるい分けの分離効果への影響を検討した。しかし、大量の粉砕原料を作成するのに時間がかかったため、新しい粉砕機の試作には至っていなかった。粉砕機の試作はＨ２９年度に行う。酸化された金属板へのバイオリーチングの適用では、超臨界水で処理・選別した粗粒金属精鉱（0.5-3.0mm）に対して、①硫酸培地でのバイオリーチング、②塩酸含有培地で微生物なし、③塩酸含有培地で微生物ありの3つの条件で検討した。
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| Strategy for Future Research Activity |
H27、28年度の成果をふまえ、超臨界水・亜臨界水で処理した廃電子基板の粉砕方法を決定し、粉砕機を試作する。また、試作した粉砕機で超臨界水処理した試料の粉砕効果を評価する。
粗粒金属精鉱（0.5-3.0mm）のバイオリーチングにおいて、微生物の効果は示されなかったため、試料濃度を低くして、0.5 mm以下の微細な金属精鉱のバイオリーチングを検討する。また、化学浸出法を用いて金属精鉱の選択的浸出を検討する。浸出液から貴金属は活性炭吸着で分離精製し、沈殿法と溶媒抽出法でレアメタルを分離精製する。
以上の研究結果から、各段階の最適条件で廃電子基板から有価金属の回収を検討し、廃電子基板などから有用金属回収システムを提案する。
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| Causes of Carryover |
大量の粉砕原料を作成するのには時間がかかったため、計画通りに新しい粉砕機を試作することができなかった。粉砕機の試作はＨ29年度に行う。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
主に、新しい粉砕機の試作に使用する予定。
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