1 発明の名称 ガラスからの重金属類の分離方法 2 発明の名称 廃電子基板からの金属の回収方法

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1 ガラスの分相現象を利用した新規のレアメタル分離技術の提案 鳥取県衛生環境研究所リサイクルチーム

2 レアメタル レアメタル 地球上の存在量が稀であるか 技術的 経済的な理由で抽出困難な金属 のうち 工業需要が現に存在する ( 今後見込まれる ) ため 安定供給の確保が政策的に重要であるもの 31 鉱種 ( レアアースは 17 鉱種を総括して 1 鉱種 ) を対象 I A II A III B IV B V B VI B VII B VIII I B II B III A IV A V A VI A VII A O アルカリ金属 アルカリ土類金属 希土類 チタン族 バナジウム族 クロム族 マンガン族 鉄族 ( 4 周期 ) 白金族 (5 6 周期 ) 銅族 亜鉛族 アルミニウム族 炭素族窒素族酸素族 ハロゲン族 不活性ガス族 1 H 水素 2 He ヘリウム 3 Li リチウム 11 Na ナトリウム 19 K カリウム 37 Rb ルビジウム 55 Cs セシウム 87 Fr フランシウム 4 Be ベリリウム 12 Mg マグネシウム 20 Ca カルシウム 38 Sr ストロンチウム 56 Ba バリウム 88 Ra ラジウム 21 Sc スカンジウム 39 Y イットリウム 57~71 ランタノイド 89~103 アクチノイド 22 Ti チタン 40 Zr ジルコニウム 72 Hf ハフニウム 23 V バナジウム 41 Nb ニオブ 73 Ta タンタル 24 Cr クロム 42 Mo モリブデン 74 W タングステン 25 Mn マンガン 43 Tc テクネチウム 75 Re レニウム 26 Fe 鉄 44 Ru ルテニウム 76 Os オスミウム 27 Co コバルト 45 Rh ロジウム 77 Ir イリジウム 28 Ni ニッケル 46 Pd パラジウム 78 Pt 白金 29 Cu 銅 47 Ag 銀 79 Au 金 30 Zn 亜鉛 48 Cd カドミウム 80 Hg 水銀 5 B ホウ素 13 Al アルミニウム 31 Ga ガリウム 49 In インジウム 81 Tl タリウム 6 C 炭素 14 Si ケイ素 32 Ge ゲルマニウム 50 Sn スズ 82 Pb 鉛 7 N 窒素 15 P リン 33 As ヒ素 51 Sb アンチモン 83 Bi ビスマス 8 O 酸素 16 S 硫黄 34 Se セレン 52 Te テルル 84 Po ポロニウム 9 F フッ素 17 Cl 塩素 35 Br 臭素 53 I ヨウ素 85 At アスタチン 10 Ne ネオン 18 Ar アルゴン 36 Kr クリプトン 54 Xe キセノン 86 Rn ラドン ランタノイド 57 La ランタン 58 Ce セリウム 59 Pr プラセオジム 60 Nd ネオジム 61 Pm プロメチウム 62 Sm サマリウム 63 Eu ユウロピウム 64 Gd ガドリニウム 65 Tb テルビウム 66 Dy ジスプロシウム 67 Ho ホルミウム 68 Er エルビウム 69 Tm ツリウム 70 Yb イッテルビウム 71 Lu ルテチウム

3 小型家電とレアメタル 液晶テレビ 携帯電話等の電子機器 電気 ハイブリッド自動車 太陽電池パネル LED 照明等の環境対策製品に不可欠 小型家電には ベースメタル レアメタル 貴金属が集積 鉱種によっては 天然の鉱石よりも高品位 都市鉱山 重要な金属資源として期待 小型家電リサイクル法 が施行 ( 平成 25 年 4 月 1 日 ) 電話機 ファクシミリ 携帯電話 PHS ラジオ受信機 カメラ ビデオカメラ DVD CD MD PC プリンター 電子書籍端末 電動ミシン 電気グラインダー 電気ドリルその他の電動工具 電子計算機 ヘルスメーター 電動式吸入器 炊飯器 電子レンジ 扇風機 電気除湿機 電気アイロン 電気掃除機 電気こたつ 電気ストーブ ヘアドライヤー 電気かみそり 電気マッサージ器 ランニングマシン 電気芝刈機 蛍光灯器具 時計 電子楽器 ゲーム機など

4 既存技術の特徴 廃電子基板に 硅砂等の融剤を加えて溶融し 金属として比重分離する方法が提案 1) 還元されにくい金属 ( 希土類等 ) はガラス中に取り込まれて 化学的に安定化され 回収が難しい 小型家電等に含まれる多様な金属をリサイクルするには限界 非鉄精錬プロセスを活用する場合も 一般的にスラグに分配する金属は回収が難しい 2) 多様な金属を分離回収する技術が必要 参考文献 1) 広吉直樹, 高谷佳寛, Hanthanon Prin, 伊藤真由美, 稲野浩行 : 鉛ガラスの還元溶融過程を利用した, 廃棄物からの各種金属の回収 2) 経済産業省 環境省 : 平成 20 年度使用済小型家電からのレアメタルの回収及び適正処理に関する研究会第 3 回資料 3-3

5 発明の名称 廃電子基板からの金属の回収方法 レアメタル等の金属を含む電子基板に ガラス ホウ素等の分相剤を添加して 溶融することで 含まれる金属を還元して分離するとともに 残るガラスを酸水溶液と接触させ ガラス中に残留する金属を酸に溶解させて分離回収する方法 この方法により レアメタル等を廃電子基板から分離回収できる

6 分相とは ガラスの構造 シリカガラス (SiO 2 ) 化学的に極めて安定

7 ガラスの例 ソーダ石灰ガラス K 2 O-PbO-SiO 2 Na 2 O-CaO-SiO 2 ホウケイ酸ガラス Na 2 O-B 2 O 3 -SiO 2 鉛ガラス K 2 O-PbO-SiO 2 組成が均一 ( 単一相 )

8 分相とは 単一相の過冷却液体が 2 つ以上の液相に分かれる現象 PbO-SiO 2 SiO 2 PbO-B 2 O 3 B 2 O 3 添加溶融 組成が均一 ( 単一相 ) 組成が不均一 ( 複数の相 )

9 還元分相工程 有用金属 Cu Pb Fe レアメタル Cr Mn Ni Sr Zr Nb Sb Ba Ta レアアース ( 希土類 ) Sc La Ce Nd 貴金属 Au Ag 廃小型家電等の電子基板 ガラス (SiO 2 ) 分相剤 ( ホウ素等 ) 冷却 分相ガラス ガラス相 溶融 1100 メタル相 回収資源 Cu Pb Ni Sb Au Ag

10 酸抽出工程 有用金属 Cu Pb Fe レアメタル Cr Mn Ni Sr Zr Nb Sb Ba Ta レアアース ( 希土類 ) Sc La Ce Nd 貴金属 Au Ag 廃小型家電等の電子基板 ガラス (SiO 2 ) 分相剤 ( ホウ素等 ) 冷却 分相ガラス 酸処理 ガラス相 分相ガラス 溶融 1100 メタル相 電解 溶媒抽出等 ( 研究開発中 ) 抽出液 回収資源 Cu Pb Ni Sb Au Ag Fe Cr Mn Sr Zr Ba La Ce Nd ガラス (SiO 2 ) Ta Nb Sc

11 溶融還元法 廃小型家電等の電子基板 有用金属 Cu Pb Fe レアメタル Cr Mn Ni Sr Zr Nb Sb Ba Ta レアアース ( 希土類 ) Sc La Ce Nd 貴金属 Au Ag ガラス (SiO 2 ) 溶融 1100 回収資源 Cu Pb Ni Sb Au Ag ガラス相 メタル相 冷却 ガラス ( スラグ ) の中で化学的に強く安定化 ガラス ( スラグ ) Fe Cr Mn Sr Zr Nb Ba Ta Sc La Ce Nd 処分または 土木資材等

12 実験の例 粉砕 PC の電子基板 PC 電子基板粉砕物 (<500µm) 原料を混合 PC 電子基板粉砕物分相剤 (B 2 O 3 ) Na 2 CO 3 溶融 時間

13 ガラス メタル るつぼを割ると メタルは回収 ガラス中の金属が溶出 2mol/L の硝酸に浸漬 溶液とガラスを分けて回収

14 従来技術との比較 従来技術との比較 既存の溶融還元法では 還元される金属はメタルとして回収が可能 還元が難しい金属はガラス中に残留し分離が難しい 技術の特徴 還元反応とガラスの分相現象を利用することにより 還元される金属はメタルとして回収 ガラス中に分配する金属は 酸により抽出分離 ガラス中の重金属も分離が可能 より多様な金属の分離 回収技術 ガラスのリサイクル技術としての活用が期待される

15 想定される用途 廃電子基板等に含まれるレアメタル分離 回収技術 重金属を含む廃ガラス ( 例えば ブラウン管ファンネルガラス ) のリサイクル技術 レアメタルを含む廃ガラス 重金属を含む廃ガラス類等のリサイクル技術

16 実用化に向けた課題 現在 還元分相法により 金属の分配について実験的に確認 今後の課題 ガラス相へのレアメタル濃縮技術の検討 抽出液からのレアメタルの分離 回収技術 分相剤の再利用技術

17 本技術に関する知的財産権 発明の名称 : 廃電子基板からの金属の回収方法出願番号 : 特願 出願人 : 鳥取県発明者 : 門木秀幸 成岡朋弘 有田雅一 居蔵岳志

18 お問い合わせ先 鳥取県衛生環境研究所企画調整室主事橋本三恵 TEL: FAX: 鳥取県衛生環境研究所リサイクルチームチーム長門木秀幸 TEL: FAX:

19 参考資料 小型家電等の廃プリント基板のリサイクル 小型家電には多様なレアメタルが含有 鉱種によっては 天然の鉱石よりも高品位 都市鉱山 重要な金属資源として期待 既存レアメタル回収システムの特徴 非鉄金属製錬工程を利用した金属回収 マット メタルに分配する金属 ( 貴金属 白金属 Se Te Bi 等 ) 通常は回収されている ダストに分配する金属 (C d In 等 ) 経済的に回収可能な濃度まで濃縮するかがポイントハロゲン 硫黄との反応や減圧を利用した揮発促進 スラグに分配する金属一般的に回収は困難事前に分離して回収するプロセスが必要 出典環境省 経済産業省 : 平成 20 年度使用済小型家電からのレアメタルの回収及び適正処理に関する研究会第 3 回資料 3-3

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