2016 Fiscal Year Research-status Report
希少金属類の経済的回収をめざした最終処分場都市鉱山化への方策
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16K06932
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
香村 一夫 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10434383)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 正人 国立研究開発法人国立環境研究所, 福島支部, 室長 (30280762)
大和田 秀二 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60169084)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 都市鉱山 / 最終処分場 / レアメタル / 物理選別 / 化学選別 / リサイクル / 物理探査 / 強制分極法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、日本においてリサイクルが普及する以前に埋め立てられた最終処分場埋立層より、経済的に価値あるレアメタル類を回収し備蓄しておく方法論の解明に焦点をあてている。そのためには、①埋立層内にあるレアメタルの種類・濃度・化学形態の把握、②埋立層内レアメタル類濃集ゾーンの非破壊探査手法の確立、③埋立層内からの埋立物回収方法の検討、④回収埋立物からの効率的なメタル抽出方法に関する物理的・化学的・微生物学検討、が必須である。(1）については、国内数処分場の埋立物を用いて検討し、数種のレアメタルについては有用資源であるとの結論を得ている。そこで、2016年度は、都市鉱山となりうる有望な一つの埋立層に焦点をあてて、前述の②と④の検討を行った。その結果を以下に記す。
(1)非破壊探査手法の検討：処分場においてフィールド探査実験、実験室において埋立層から掘削したコア試料を用いたピース実験を実施した。前者にて強制分極（IP）現象の高いゾーンを特定した後、その部分からコア試料を採取するためにボーリングを実施した。そして、これらのコア試料を用いたピース実験および化学分析の結果から、IP現象の高いゾーンは硫化鉄濃度が高いことが判明した。さらに、このようなゾーンには、銀(Ag),クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、バリウム(Ba)、ネオジウム（Nd)等が相対的に高い濃度で含有されていた。即ち、本研究目的に対して、IP探査が有効であることが確かめられた。
(2)効率よく埋立物からレアメタル類を抽出する方法の基礎的検討：埋立物から経済的にレアメタルを抽出する方法として、メタル類の物理的な選別を考えた。比重2.0、2.5、3.0の重液を用いて濃縮効果を調べた結果、比重3.0の重液の効果は頗る大きかった。
まとめ：ある種のレアメタルに対する人為的な濃縮作業は有効であり、その探査にはIP法が利用可能といえる。
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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
当初予定した研究フローに沿って進んでいる。規模は異なるが、自然鉱床の探査・開発と同じく、地下内部の正確な情報抽出が重要となる。そのために、強制分極（IP）法が有効であることが、フィールド実験とピース実験の結果から示された。また、回収埋立物から経済的にレアメタルを抽出する物理的な処理として、重液選別が利用可能であることが判明した。2017年度は、これらの成果を土台にさらなる実験を重ねる。また、国立環境研究所の研究分担者は微生物によるリーチング実験、本学の研究分担者には物理選別効果の検証、等、補完しあいながら順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2016年度の結果をもとに以下の実験を進める。
(1) 埋立層内メタル濃集ゾーン探査における精度向上：わが国の最終処分場のなかで最も多い内陸谷埋め型サイトで、IP探査のフィールド実験とピース実験を実施する。また、フィールド実験における適正な測線配置の検討を行うとともに、解析プログラムに対する改良も行う。そして濃集ゾーン探査における最適手法の確立を今年度で終える。
(2)有用埋立物を物理的に濃縮する方法の検討：2016年度の基礎検討に基づいて、埋立廃棄物の種類ごとに、粉砕や選別に関して実験的な検討を行う。対象とする廃棄物としては、焼却灰・汚泥・シュレッダーダスト等が考えられる。重液選別のほか、浮遊選別の有効性についても検討したい。なお、廃棄物の種類によって異なるフローとなることが予測される。
(3) 有用メタル類を化学的に抽出する方法の検討：2016年度までの基礎検討に基づいて、埋立廃棄物の種類と抽出金属を考慮しながら、化学的抽出法の検討を行う。研究代表者の研究室では、最終処分場で実施されたボーリングコアに対して逐次抽出法を用いて、埋立層中でのメタル類の賦存形態を調べている。その結果では、メタルによって埋立層内の賦存形態は多様であることから、その特性に応じた化学的抽出法の開発が重要となる。これらに対しては、各試料において基礎的な化学溶出実験等を繰り返し、対象メタルに対する最適抽出法を考える。さらに、バイオリーチングに対しても、文献調査を行い、さらに有用と思われる方法に対して実験を試みる。対象とする廃棄物としては、焼却灰・汚泥・シュレッダーダスト等を考えている。
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| Causes of Carryover |
2017年度に、新たな廃棄物最終処分場でボーリング掘削を行う予定である。実施サイトの廃棄物埋立の不均質さやその深度が判明していないため、実施費用の点で不安がある。そこで、2016年度使用額に20万円ほどの上乗せを考えたため、当該金額を残した次第である。なお、この試料採取は本研究実施の根幹をなすものである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ボーリング掘削実施費用に対する加算のため
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