レアメタル乾式精錬jsmcwm.or.jp/recycle/8_Okabe_TokyoUniv.pdf(Ir) 46 Palladium (Pd) 78 Platinum (Pt) 47 Silver (Ag) 79 Gold (Au) Fig. Periodic table and photographs of precious

Institute of Industrial Science

レアメタル乾式精錬

東京大学生産技術研究所岡部徹

'レアメタル乾式精錬' [依頼講演],

レアメタルリサイクルに関する合同講演会－都市鉱山の有用性把握を資源性、安全性、経済性から評価し、将来の方向を議論する－,

廃棄物・資源循環学会＇物質フロー研究部会（, 廃棄物・資源循環学会＇リサイクルシステム技術研究部会（〔共催〕,

２０１０年７月９日＇金),

日本大学理工学部駿河台校舎１号館２階１２１会議室＇東京都千代田区駿河台１－８－１４（(講演: 15:40～16:20, レアメタル乾式精錬), (2010.7.9)

Kyoto University

University of Tokyo

Tohoku University

MIT, Boston

1984～1993

1993～1995

1995～2000

2001～

Dr. Toru H. Okabe’s footmark

東北大

マサチューセッツ工科大学

京大

東大

http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/chemical/sasaimages/00_misc/clocktower.jpg

http://www.mit.edu/~jli/album/mit/mit/killian.JPG

http://www.ifs.tohoku.ac.jp/liaison/moscow/gate321.jpg

http://preethshyam.blogs.com/lethargic_whispers/P1010129-thumb.JPG

http://dots.physics.orst.edu/graphics/locator/usa_map.gif

レアメタルは、豊かな生活に不可欠なメタルである

レアアース＇希土類金属(REM): Nd, Dy, Sm, ...):

ハイブリッドカー・電気自動車のモーターハードディスク、携帯電話のバイブレーター

白金族金属＇PGM： Pt, Rh, Pd,…):

自動車排ガスの触媒、燃料電池の触媒、各種電極

インジウム(In)：液晶、プラズマの透明電極ガリウム(Ga)：青色発光ダイオードタンタル(Ta)：小型・高性能コンデンサ

日本は、これらのレアメタルの全量を輸入し、ハイテク製品を製造し、輸出している

次世代のエコカーや太陽電池を普及させるには、多量のレアメタルが必要になる。

現在の日本の国力を維持している富みの源泉の一つ

将来、さらに多量のレアメタルが必要となる

出典三菱自動車工業株式会社ホームページより転載 3

薄型テレビ発光ダイオード

ＰＣやＤＶＤのハードディスク

エコカー

太陽電池

電気自動車

携帯電話

4

① 電子材料レアメタル→半導体＇Si, Ge, GaAs（→各種電子材料(In, Ta, Li, Ba, Sr, …)

② 合金用レアメタル→工具用特殊合金＇W, Co, Ta, …（→鉄鋼添加用(V, Cr, Mo, Nb, …)

③ 航空・宇宙材料用レアメタル＇空飛ぶレアメタル（→航空機材料＇Ti, Ni基超合金, Al-Sc合金, …（

④ 自動車用レアメタル＇走るレアメタル（→合金添加元素＇Mo, V, Nb, Ti …) →磁石材料(Nd, Dy, Sm, Co)→触媒＇Pt, Pd, Rh, …（

⑤ エネルギー関連レアメタル＇新エネ・レアメタル（→太陽光発電用材料 (Si, Ru, Ga, In …) →発電・変換・送電・蓄電・制御用の材料

⑥ 原子力レアメタル→原子炉用材料 (Zr, Hf, 特殊合金…) →放射性廃棄物 (PGMs …)

⑦ 医療・生体用レアメタル→生体材料＇Ti, Nb, Ta, … （→医薬品・健康食品

レアメタルの用途別の分類

今後、一層発展するレアメタル

5

廃棄物１＋廃棄物２

有価物１＋有価物２＇あるいは無害物（

廃棄物の規組み合わせによる新リサイクル技術の開発


6


Development of a new recycling

process by scrap combination.

PGM scrap

(e.g. Pt, Rh…)

Magnesium

Scrap(or Ca, Zn, etc.)

+

Pure Pt Small amount of

waste solution+


Idea １

高度循環社会の確立を目指した材料工学

Rare Metals

レアメタルの環境調和型リサイクル技術の開発

乾式法によるレアメタルのリサイクル

今日は、貴金属、とくに白金族金属の乾式法によるリサイクルの話題を提供。。。

9

http://www.hkairnet.ne.jp/shung/periodic_table_s.htm

Platinum group metals

(PGMs)

44Ruthenium

(Ru)

76Osmium

(Os)

45Rhodium

(Rh)

77Iridium

(Ir)

46Palladium

(Pd)

78Platinum

(Pt)

47Silver(Ag)

79Gold(Au)

Fig. Periodic table and photographs of precious metals.

Precious metals


10

貴金属の生産量と価格＇２００４（

*Johnson Matthey PLc: Platinum 2004 (2004).

***U.S. Bureau of Mines: Minerals yearbook (2003).**Gold Fields Mineral Services Ltd.: Gold Survey 2005 (2005).

世界生産量(t/year) 価格(¥/g)

18,700

3,851

202

237

23

16

3

No Data

33

1,900

3,685

760

10,508

317

690

No Data

Ag

Au

Pt

Pd

Rh

Ru

Ir

Os

白金族金属

Fig. Production of precious metals in the world.

Ag Au Pt Pd Rh Ru Ir0

20,000

10,000

貴金属の中でも白金族金属の生産量は尐ない！

今は、さらに倍以上に価格が高騰しているものが多い！

1111

白金 Pt 4750円/g

金 Au 3700円/g

パラジウム Pd 1400円/g

銀 Ag 60円/g

銅 Cu 580円/kg

アルミニウム Al 170円/kg

亜鉛 Zn 160円/kg

鉛 Pb 150円/kg

鋼材 Fe 60～80円/kg

金属の価格

２０１０．７London Metal Exchange,

Johnson Matthey

貴金属、とくにPtの価格は、他の金属に比して桁違いに高い

Ptの価格は鉄鋼の60,000倍！

→今は全ての金属が高騰している。

供給

Au3907 t

Ag30086 t

その他の国：11280 t (37%)

ペルー：3471 t (12%)

メキシコ：2999 t (10%)

南アフリカ： 292 t (8%)

米国： 252 t (7%)

中国： 247 t (6%)

オーストラリア：245 t (6%)

ペルー： 203 t (5%)

ロシア： 173 t (5%)

その他の国： 1059 t (27%)

公的部門からの売却： 328 t (8%)

中古金スクラップ：1108 t (28%)

中国：2345 t (8%)


政府の純売却：2415 t (8%)

中古銀スクラップ：5848 t (19%)

南アフリカ：165 t (69%)

ロシア：27 t (11%)

北米：11 t (5%)

その他：10 t (4%) 自動車触媒

からの回収：27 t (11%)

Pt240 t

Rh31 t

南アフリカ：21.5 t (70%)

ロシア：2.9 t (9%)

北米：0.6 t (2%)

その他：0.6 t (2%)

自動車触媒からの回収：5.3 t (17%)

用途別需要

宝飾品：2280 t (58%)

Au3906 t

その他の加工品：639 t (16%)

金塊退蔵：226 t (6%)

正味生産者ヘッジ解消：373 t (10%)

正味退蔵投資：388 t (10%)

産業用：13375 t (47%)

写真：4535 t (16%)

宝飾品： 5156 t (18%)

銀器： 1838 t (7%)

コイン・メダル：1237 t (4%)

生産者ヘッジ解消：211 t (1%) 正味退蔵投資：2006 t (7%)

Ag28358 t

Pt239 t

自動車触媒＇回収を含む（：131 t (55%)

宝飾品： 50 t (21%)

電気： 13 t (5%)

ガラス： 12 t (5%)

化学： 11 t (5%)

その他： 22 t (9%)

自動車触媒＇回収を含む（： 27 t (86%)

ガラス： 1.9 t (6%)

化学： 1.5 t (5%)

電気： 0.3 t (1%) その他： 0.7 t (2%)

Rh31 t

Johnson Matthey Plc. : Platinum 2007 (2007)Gold Fields Mineral Services Ltd. : Gold Survey 2007 (2007)Gold Fields Mineral Services Ltd. : World Silver Survey 2007 (2007)図１貴金属の需要と供給＇Au, Ag, Pt, Rh（＇参考値 2006年（

→詳しくは、アブストの図をご参照下さい。

13

Transition and prediction of Pt demand

The demand for Pt is increasing because of tightening environmental regulations.

The development of fuel cells may also increase the Pt demand.

Fig. Transition and prediction of world demand of platinum from 1900 to 2030.

*Johnson Matthey PLc: Platinum 2004 (2004).

**U.S. Bureau of Mines: Minerals yearbook. etc…

450

400

350

300

0Wo

rld

dem

an

d, w

/ to

n・year-

1

1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020

50

100

150

200

250

自動車排ガス用の触媒の需要が増大したためPｔの生産量は急激に増加した

仮に燃料電池が普及するとさらに需要は増大する

Pt

価格＆チャート

http://www.okachi.co.jp/market/commodity/domestic/platinum/index.html

2000円／ｇ 3000円／ｇ >6000円／ｇ

価格が大きく変動するのもレアメタルの特徴：

数年間で白金の価格は３倍以上になった

白金の価格推移

2年前の講演スライド



2000円／ｇ 3000円／ｇ >6000円／ｇ


数年間で白金の価格は３倍以上になった。７５００円＇2008年3月（まで上がったが、去年は、２０００円台に急落した。


16



2000円／ｇ 3000円／ｇ >6000円／ｇ


数年間で白金の価格は３倍以上になった。７５００円＇2008年3月（まで上がったが、去年は、２０００円台に急落した。


17

Pt

recovery

a) Data for the year 2008 (reported value)

b) Data including recovery

reference:

Johnson Matthey Plc. : Platinum 2007 (2007)

岡部徹, 中田英子: ‘触媒’, Vol.50, pp.350-357

(c) Production amount of Pt

Fig. Current status of rhodium (Rh).

(a) Supply source of Pt

Pt a)

217 t

South Africa:

141 t (65%)

Russia:

26 t (12%)

North

America:

10 t (5%)

Others:

9.2 t (4%)

Recovery:

31 t (14%)

year

Pt

(d) Price of Rh

(b) Demand of Pt (application)

Autocatalyst):

118 t (52%)

Glass:

12 t (5%)

Petroleum:

7.6 t (3%)

Electrical: 7.0 t (3%) Other:

16 t (7%)

Pt a)

217 t

Jewellery:

43 t (19%)

Investment:

13 t (6%)

Chemical:

12 t (5%)

Pt P

rod

uctio

n, w

Rh/t

18

Pd

recovery



reference:



(c) Production amount of Pd


(a) Supply source of Pd

Pd a)

264 t

South Africa:

76 t (29%)

Russia:

114 t (43%)North

America:

28 t (11%)

Others:

10 t (4%)

Recovery

(Autocatalyst):

36 t (14%)

year

Pd

(d) Price of Pd

(b) Demand of Rh (application)

Autocatalyst b):

136 t (55%)

Jewellery:

27 t (11%)

Dental:

20 t (8%)

Investment: 12 t (5%)

Other:

1.9 t (1%)

Pd a)

264 t

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Pd P

rice, P

Pd / ¥

·g-1

Electronics:

41 t (17%)

Chemical: 11 t (4%)

Pd

P

rod

uctio

n, w

Rh/t

19

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

Rh P

rice, P

Rh / ¥

·g-1

Rh

recovery



reference:



(c) Production amount of Rh


(a) Supply source of Rh

Rh a)

28 t

South Africa:

18 t (64%)

Russia:

2.6 t (9%)

North

America:

0.6 t (2%)

Others:

0.6 t (2%)

Recovery

(Autocatalyst):

6.4 t (23%)

year

Rh

(d) Price of Rh


Autocatalyst b):

24 t (85%)

Chemical:

2.1 t (7%)

Glass:

1.2 t (4%)


0.8 t (3%)

Rh a)

28 t

Rh

P

rod

uctio

n, w

Rh/t

Pt: 114 t(59%)

(a) Melensky ore (South Africa)

Pd: 48 t(25%)

Ru: 15 t

Rh: 6 t (3%)

Ir: 2 t (1%)Os: 2 t (0.8%)

Au: 6 t (3.2%)

193 t

(b) UG2 (South Africa)

Pt: 51 t(42%)

Pd: 42 t(35%)

Ru: 14 t (12%)

Rh: 9.5 t (8%)

Ir: 2.7 t (2.3%)Au: 0.8 t (0.7%)

120 t

(c) Norilsk (Russia)

Pd: 78 t (71%)

Pt: 27 t (25%)

Rh: 3 t (3%) Ru: 2 t (1%)

110 t

(8%)

図７代表的な白金鉱石の白金族元素の含有比＇代表値・概数（

Value of Nature

重要なポイント：

＇１（Ｐｔの生産量が

２００トンレベルであるかぎり、

Ｒｈの生産は２０トンレベル、

Ｒｕの生産は３０トンレベル、

Ｉｒは、数トンレベルしか生産できない。

↓

＇Ａ（それぞれの白金族金属は、大まかには、

右の図の“生産量の一定比”で生産される。

＇Ｂ（Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｒには、生産量の制限が生じる。

＇Ｃ（Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｒは、仮に需要が無くても

生産されつづける。

South Africa:

141 t (65%)

Russia:

26 t

(12%)

North

Americ

a:

10 t

(5%)

Others:

9 t (4%)

Recovery

(Autocatalyst

):

31 t (14%)

Pt a)

217 tPd a)

264 t

South

Africa:

76 t (29%)

Russia

: 114 t

North

America:

28 t (11%)

Others:

10 t

(4%)

Recovery

(Autocatalyst

):

36 t (14%)

(43%)

Rh a)

28 t

South Africa:

17.9 t (64%)

Russia:

2.6 t

(9%)

North

America

:

0.6 t

(2%)

Others:

0.6 t

(2%)

Recovery

(Autocatalyst

):

6.4 t (23%)

Ru b)

32.8 t

South Africa:

29.7 t (90%)

Russia:

1.0 t (3.1%)

Others:

1.4 t (4.2%)Canada:

0.7 t (2.3%)

Ir b)

5.8 t

South Africa:

5.1 t (87%)

Others:

0.4 t

(7.3%)

Canada:

0.3 t (5.5%)

Pt a)

229 tAutocatalyst c):

118 t Jewellery

:

43 t

(19%)

Investmen

t:

13 t (6%)

Glass:

12 t (5%)

Chemical

:

12 t (5%)

Other:

16 t (7%)Petroleu

m:

8 t (3%)

Electronics:

7 t (3%)

(52%)

Pd a)

249 t

Autocatalyst c):

136 t

Dental:

20 t (8%)

Electronic

s:

41 t (17%)

Jewellery

:

27 t

(11%)

Chemical

:

11 t (4%)

Other:

3 t

(1%)Investment:

12 t (5%)

(55%)Autocatalyst c):

17.3 t (81%)

Glass:

1.2 t

(6%)

Chemical:

2.1 t

(10%)

Electronics:

0.1 t (0.4%)

Other:

0.7 t

(2%)

Rh a)

21.4 tRu a)

21.2 t

Electronics:

12.9 t

(61%)

Chemical:

4.7 t

(22%)

Electrochemica

l:

1.9 t (9%)

Other:

1.7 t

(8%)

Ir a)

3.2 t

Electro

chemical:

Chemical:

0.7 t

Electronic

s:

0.5 t

(15%)

Other:

1.3 t

(41%)

0.7 t

(24%)

(21%)

供給

需要＇用途別（

図５白金族金属(PGMs)の供給と需要＇2008年（.a) Data for the year 2008 (reported value)

b) Data for the year 2008 (estimated value)

c) Data including recovery

reference: Johnson Matthey Plc. : Platinum 2009 (2009)

Fathi Habashi, ed., „Handbook of Extractive Metallurgy‟, WILEY-VCH, Vol.3

0

50

100

150

200

250

300

Pa p

roduction, w

Pa / t

recovery

300

0

50

100

150

200

250

Pa

pro

du

ctio

n, w

Pa

/ t

0

10

20

30

40

50

Rh p

roduction, w

Pt / t

recovery

50

40

30

20

10

0Rh p

rod

uctio

n, w

Rh

/ t

0

10

20

30

40

50

Ru p

roduction, w

Ru / t

50

40

30

20

10

0Ru p

rod

uctio

n, w

Ru

/ t

0

2

4

6

8

10

Ir p

roduction, w

Ir / t

10

8

6

4

2

0

Ir p

rod

uctio

n, w

Ir/ t

0

2

4

6

8

10

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

Os p

roductio

n, w

Os / t

10

/ t

0

50

100

150

200

250

300

Pt pro

duction, w

Pt / t

recovery

300

0

50

100

150

200

250

Pt p

rod

uctio

n, w

Pt/

t

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Pt P

rice, P

Pt /

¥·g

-1

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Pt p

rice

, P

Pt/ ¥

·g-1

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Pd P

rice, P

Pd / ¥

·g-1

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Pa

pri

ce

, P

Pa

/ ¥

·g-1

0

10000

20000

30000

40000

Rh P

rice, P

Rh / ¥

·g-1

40000

30000

20000

10000

0

Rh p

rice

, P

Rh

/ ¥

·g-1

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Ru P

rice, P

Ru / ¥

·g-1

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Ru p

rice

, P

Ru

/ ¥

·g-1

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Ir P

rice, P

Ir / ¥

·g-1

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Ir p

rice

, P

Ir/

¥·g

-1

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

Os P

rice, P

Os / ¥

·g-1

6000

生産量価格Pt Pt

Pd Pd

Rh Rh

Ru (estimated) Ru

Ir (estimated) Ir

Os

図８白金族金属の供給と価格の変化

重要なポイント：

価格は、図２の供給と需要の関係等で決まるので、それぞれのＰＧＭの価格動向は一致しない。

↓

＇Ａ（Ｒｈは、自動車産業や排ガス規制の動向に大きな影響をうける。

＇Ｂ（Ｒｕは、電子＇・電極（材料の需要によって価格が変動する。

＇Ｃ（Ｐｄについては、上記＇Ａ（に加え、ロシアの動向によって、価格が変動する。

23

鉱物生産ランキング埋蔵量鉱石生産世界シェア世界シェア

プラチナ＇白金（：１位＇８８％（７８％ロジウム：１位＇８８％（８４％クロム：２位＇３５％（３９％マンガン：１位＇７７％（２０％金：１位＇４０％（１２％

チタン鉱物：２位＇１９％（バナジウム：２位＇３２％（石炭：６位＇５％（ダイアモンド：４位＇１２％（

南アフリカ共和国 ①

プラチナ鉱山の所在地

日本＇東京（－南アフリカ＇ケープタウン（の距離：１４７５１ｋｍ

自動車には白金族金属は欠かせない

白金族金属の生産量と用途

プラチナ＇白金（【年間生産量：２４０トン＇リサイクル分を含む（】→自動車排ガス浄化触媒＇５５％（、宝飾品、電極材料…

パラジウム【年間生産量：２７５トン＇リサイクル分を含む（】→自動車排ガス浄化触媒＇５４％（、電子材料、歯科材料…

ロジウム【年間生産量：３１トン＇リサイクル分を含む（】→自動車排ガス浄化触媒＇８６％（、ガラス鋳造用合金材料…

ルテニウム【年間生産量：３９トン＇推測値（】→電子材料＇６８％（、触媒、めっき材料…

イリジウム【年間生産量：５トン＇推測値（】→電極材料＇２６％（、ガラス鋳造用合金材料…

オスミウム【年間生産量：４トン＇推測値（】→合金元素＇毒性と揮発性が高いため用途は尐ない（

最近、パソコンなどのハードディスクには、ルテニウムが使われる

②

25

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

Rh P

rice, P

Rh / ¥

·g-1

Rh

recovery



reference:



(c) Production amount of Rh


(a) Supply source of Rh

Rh a)

28 t

South Africa:

18 t (64%)

Russia:

2.6 t (9%)

North

America:

0.6 t (2%)

Others:

0.6 t (2%)

Recovery

(Autocatalyst):

6.4 t (23%)

year

Rh

(d) Price of Rh


Autocatalyst b):

24 t (85%)

Chemical:

2.1 t (7%)

Glass:

1.2 t (4%)


0.8 t (3%)

Rh a)

28 t

Rh

P

rod

uctio

n, w

Rh/t

ロジウム(Rh)は、プラチナの副産物であり、年間３０～４０トン程度しか生産できないが、自動車産業に不可欠であるため、１ｇ数万円もする

ルテニウム＇Ｒｕ（の用途と価格変化

ルテニウムは、プラチナの副産物であり、年間４０トン程度しか生産できない。【主な用途】

電子材料＇６８％、電極、チップ抵抗など（、磁性材料＇ハードディスクの記録層（、触媒材料＇チタン電極などに塗布（、めっき材料、合金元素…

最近、パソコンやＤＶＤなどの

ハードディスクの記録層にも、ルテニウムが使われる

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

ルテ

ニウ

ムの

価格

／円

・g

-1

価格が最近、急騰した。

ルテニウム＇Ｒｕ（の用途と価格変化

ルテニウムは、プラチナの副産物であり、年間４０トン程度しか生産できない。【主な用途】

電子材料＇６８％、電極、チップ抵抗など（、磁性材料＇ハードディスクの記録層（、触媒材料＇チタン電極などに塗布（、めっき材料、合金元素…

最近、パソコンやＤＶＤなどの

ハードディスクの記録層にも、ルテニウムが使われる

価格が最近、暴騰し、また、暴落した。

2009

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

ルテ

ニウ

ムの

価格

／円

・g

-1

備蓄のタイミング

供給

Au3907 t

Ag30086 t

その他の国：11280 t (37%)

ペルー：3471 t (12%)

メキシコ：2999 t (10%)

南アフリカ： 292 t (8%)

米国： 252 t (7%)

中国： 247 t (6%)


ペルー： 203 t (5%)

ロシア： 173 t (5%)

その他の国： 1059 t (27%)

公的部門からの売却： 328 t (8%)

中古金スクラップ：1108 t (28%)

中国：2345 t (8%)


政府の純売却：2415 t (8%)

中古銀スクラップ：5848 t (19%)

南アフリカ：165 t (69%)

ロシア：27 t (11%)

北米：11 t (5%)

その他：10 t (4%) 自動車触媒

からの回収：27 t (11%)

Pt240 t

Rh31 t

南アフリカ：21.5 t (70%)

ロシア：2.9 t (9%)

北米：0.6 t (2%)

その他：0.6 t (2%)

自動車触媒からの回収：5.3 t (17%)

用途別需要

宝飾品：2280 t (58%)

Au3906 t

その他の加工品：639 t (16%)

金塊退蔵：226 t (6%)

正味生産者ヘッジ解消：373 t (10%)

正味退蔵投資：388 t (10%)

産業用：13375 t (47%)

写真：4535 t (16%)

宝飾品： 5156 t (18%)

銀器： 1838 t (7%)

コイン・メダル：1237 t (4%)

生産者ヘッジ解消：211 t (1%) 正味退蔵投資：2006 t (7%)

Ag28358 t

Pt239 t

自動車触媒＇回収を含む（：131 t (55%)

宝飾品： 50 t (21%)

電気： 13 t (5%)

ガラス： 12 t (5%)

化学： 11 t (5%)

その他： 22 t (9%)

自動車触媒＇回収を含む（： 27 t (86%)

ガラス： 1.9 t (6%)

化学： 1.5 t (5%)

電気： 0.3 t (1%) その他： 0.7 t (2%)

Rh31 t

Johnson Matthey Plc. : Platinum 2007 (2007)Gold Fields Mineral Services Ltd. : Gold Survey 2007 (2007)Gold Fields Mineral Services Ltd. : World Silver Survey 2007 (2007)図１貴金属の需要と供給＇Au, Ag, Pt, Rh（＇参考値 2006年（

白金族金属の生産は南アフリカが圧倒的なシェアを誇っている。

29Institute of Industrial Science

PGMの乾式製錬

3030

鉱石を採掘するため、ダイナマイトを仕掛けている

この部分がプラチナの鉱脈

この鉱脈の水平幅は１００ｋｍ以上ある

⑤

31

Platinum ore from South Africa

Merensky reef

3.60 gPGM / ton ore

UG2 Chromitite

5.13 gPGM / ton ore

From Lonmin Platinum Marikana Operations, January, 2007

メレンスキーリーフ

ＵＧ２

070129_PGM_Mine_Trip_South_Africa.ppt

Toru H. Okabe 2007/1/5-14 Trip to Johannesburg, South Africa

32

白金の鉱石の採掘は地中に垂直シャフトや斜坑を掘り、採鉱している。

Platinum Mine

↓PGM鉱脈の模式断面図

白金鉱脈

Merensky ReefＵＧ２ Reef

↑ PGM鉱脈の断面写真

採掘深度が1000mを超えることもある

白金の鉱石の採掘は、地中に垂直シャフトや斜坑を掘り、採鉱している。

PGM鉱脈＇MerenskyとUG2 reef（の垂直断面模式図

地表

33

電炉マット(硫化物相（

電炉スラグ＇酸化物相（

Fe, S, Ni, Cu, Co, Cr, + PGM

SiO2, FeO, MgO, CaO, Al2O3,…

未溶解精鉱＇Black top（・・・放射熱量の制限用

厚さ：15 cm

厚さ： 100 cm

厚さ： 60 cm

(b) 電気炉製錬によって得られる電炉スラグと電炉マット

2.7～3.3 g/cm3

4.8～5.3 g/cm3

図８ (a)電気炉製錬の反応炉の模式図＇図７ ②乾式製錬参照（(b)電気炉製錬によって得られるスラグとマットの垂直断面模式図

1450～1650 ℃

1300～1550 ℃

電炉マット組成例： FeS-Ni3S2-Cu2S (Fe: 30～41%, Ni: 12～20%, Cu: 7～16%, S: 25～30%)

(a) 電気炉製錬の反応炉の模式図

排ガス口加熱用炭素電極＇計６本（精鉱供給口

電気炉下部にスラグ＇酸化物相（とマット＇硫化物相（が溜まる：下図参照

34

PGMの乾式製錬＇濃縮工程（のまとめ

【鉱石】＇Merensly Ore: 3～7g/t, UG2 : 4～8g/t （↓

【精鉱】＇Merensly Conc.: 100～150g/t, UG2 Conc.: 350g/t （↓

【電炉マット】＇ 600～2500g/t （ 1350℃(～1600℃)

↓

【転炉マット】＇ 2100～6000g/t （ 1200℃(～1350℃)

↓

湿式製錬へ



Fe,S,Ni,Cu,Co,Cr, +PGM

SiO2,FeO,MgO,CaO,Al2O3,…

未溶解精鉱＇Black top（・・・放射熱量の制限用15 cm

100 cm

60 cm

電気炉製錬によって得られるスラグとマット

2.7～3.3g/cm3

4.8～5.3g/cm3

35



Fe, S, Ni, Cu, Co, Cr, + PGM

SiO2, FeO, MgO, CaO, Al2O3,…

未溶解精鉱＇Black top（・・・放射熱量の制限用

厚さ：15 cm

厚さ： 100 cm

厚さ： 60 cm

(b) 電気炉製錬によって得られる電炉スラグと電炉マット

2.7～3.3 g/cm3

4.8～5.3 g/cm3

図８ (a)電気炉製錬の反応炉の模式図＇図７ ②乾式製錬参照（(b)電気炉製錬によって得られるスラグとマットの垂直断面模式図

1450～1650 ℃

1300～1550 ℃

電炉マット組成例： FeS-Ni3S2-Cu2S (Fe: 30～41%, Ni: 12～20%, Cu: 7～16%, S: 25～30%)

(a) 電気炉製錬の反応炉の模式図

排ガス口加熱用炭素電極＇計６本（精鉱供給口

電気炉下部にスラグ＇酸化物相（とマット＇硫化物相（が溜まる：下図参照

白金の鉱石＇精鉱（は、硫化物溶体を利用する高温プロセス＇乾式法（によって一気に濃縮される

硫化物溶体中にPGMが濃縮する


PGMの処理フロー＇要約（①濃縮工程

【4～7g/tonのPGM品位の鉱石】を採掘→破砕･粉砕後→

浮遊選鉱→【 100～600g/tonの精鉱】

②抽出工程＇乾式製錬（【精鉱】→乾燥→電気炉製錬＇脈石成分をスラグへ（→【マット】＇PGMを硫化物として分離（→

転炉製錬＇Fe&Sの除去、PGMの濃縮（→

【 640～6000g/tonのマット】

③精製工程＇湿式製錬（【マット】→湿式製錬法にて卑金属＇Cu,Ni,Co（の分離→

【30～65%のPGM精鉱残渣】→溶解→溶媒抽出法・蒸留法・イオン交換法＇・分子認識分離法（→PGMを単離

PGMは乾式法で製錬される

湿式法で分離・精製される


鉱石を利用する乾式製錬は、日本では、実行不能なので省略します

→ 詳しくは、アブストの文献＇１（や＇１０（をご参照下さい。

PGMの乾式製錬

38

Parameter Mining Comminution &

Floatation

Smelting &

Converting

Base Metal

Refining

Precious Metal

Refining

Total

Percent of

Total Cost

PGE Grade

(g/ton)

PGE

recovery (%)

Grade Ration

Increase

Processing

Time (days)

次田泰裕著：「白金族金属」ｐ.136より転載

65-75 9-12 6 7 4-5 100

5-6 100-600 640-6000 30-65% >99.8% N/A

N/A 80-90 95-98 >99 98-99 75-85

N/A 30-80 20 75 2 200,000

N/A 2 7 14 30-150 up to 170

白金の採掘・製錬の各プロセスにおけるコスト、品位、収率、処理日数＇概数（

貴金属の生産の特徴：採鉱のコストが最も高い、多量の廃棄物が発生するPGMの収率は75～80%と高い製錬には非常に時間がかかる最近は半月程度に

短縮している


収率とスピードがキーファクター

通常、大規模製錬は、１ないし２種類の方法に収斂するが、貴金属製錬は、多様な手法が工業的にも存在する

貴金属の製錬とリサイクル


PGMのリサイクルプロセス

41

貴金属を含む水溶液

電解スライム

乾式銅製錬

電解精製

粗銅

＇澱物（

(99.94%Cu)

貴金属を含むスクラップ

評価・分別＇・仮焼（

高純度化処理・分離

主として湿式処理による溶解・精製

貴金属単体または化合物

合金化処理・濃縮

貴金属を含む合金

山元還元ローズ法など一般的な委託精製処理

貴金属を含むスクラップの主なリサイクルプロセス．

貴金属は、単価が高く、また、濃度や形態が大きく異なるため、リサイクル手法も多様である


乾式法

42

Fig. 乾式銅製錬(熔錬)工程を利用して貴金属を回収するプロセス(山元還元)の系統図

山元還元

銅、セレン等銀、金、白金等

電解スライム電気銅

貴金属を含む鉱石ケイ石銅鉱石

乾式銅製錬＇熔錬（

電解精製＇銅と貴金属の分離（

貴金属含有・・・

＇貴金属を含まない（

スラグ、排ガス

貴金属回収

粗銅

スクラップ

日本には銅の乾式製錬が盛んに行われているため、貴金属は一旦、銅に吸収させ得られた粗銅から貴金属を回収している


乾式法

43図乾式鉛製錬工程を利用して貴金属を回収するプロセスの一例

鉛製錬を利用する貴金属の回収

金、白金等

電解スライム電気鉛

貴金属スクラップ溶剤鉛焼結鉱

乾式鉛製錬【溶鉱炉、電気炉】

電解精製＇鉛と貴金属の分離（

＇貴金属含有（


スラグ、排ガス

貴金属回収・精製＇主として湿式法（

粗鉛

＇澱物（

還元剤廃バッテリ

脱銅

酸化濃縮【酸化炉】


粗銀

電解スライム電気銀


＇澱物（

電解精製＇銀と貴金属の分離（

酸化鉛(密陀: PbO)


(Au, PGM)


乾式法

乾式法

44

図５乾式銅製錬と鉛製錬工程を組み合わせて貴金属を回収するプロセスの一例

(密陀: PbO)

銅製錬と鉛製錬を組み合わせて利用する貴金属の回収

浸出残渣電気銅

貴金属スクラップ溶剤空気＋酸素

乾式銅製錬【Cu溶錬炉】

銅浸出・電解採取＇銅と貴金属の分離（

＇貴金属含有, Cu Bullion（


スラグ

貴金属回収・精製＇主として湿式法（

貴鉛精鉛

溶剤二次原料

乾式鉛製錬【Pb溶鉱炉】

鉛精製＇鉛と貴金属の分離※（



スラグ

粗鉛

還元剤廃バッテリ



粗銀酸化鉛

排ガス Cu(-Pb) マットスパイス

マットスラグ

＇Pb含有酸化物（＇硫酸工場へ（

ニッケル浸出

浸出液

＇Ni, As 回収（

浸出残渣

粗銅

＇貴金属含有（＇貴金属含有（

＇砒化物（＇硫化物（＇酸化物（

※ 鉛精製では、Harris法、Parkes法、Kroll-Betterton法などの複数の乾式製錬法により貴金属を含まない精鉛を製造する

貴金属 (Au, Ag, Pt, Pd, Rh, Ru, Ir..)

070817_②_白金族金属の製錬法とリサイクル技術_061123_まてりあ_Figs.ppt

2007/7/17 Bookers 投稿用図



廃車から回収される廃触媒の比率が約６０％＇世界（→日本の廃触媒回収率は７０％

回収工程でのＰＧＭ採取率が９０％とすると、

ＰＧＭのリサイクル率は５５％＇世界：６０％ｘ９０％（６３％＇日本：７０％ｘ９０％（

と推定される。

白金の生産量が増大し、リサイクル率も上昇しているため、今後、Ｐｔ回収量は増大する

→リサイクル技術の開発は重要

実際の収率は９５％以上？

図ローズ法を利用して自動車廃触媒から白金族金属を回収するプロセスの一例

銅－白金族金属合金

粉砕

自動車排ガス触媒

貴金属回収＇主として湿式法（

還元剤

熔錬・抽出 (1573 - 1673 K, 4 h) 【電気炉】

フラックス抽出剤


銅合金＇白金族金属含有（空気・酸素

酸化銅

コレクターメタル＇吸収媒体（として銅が利用されている

ローズ法＇Rose Process（による白金族金属の回収

白金族金属含有・・・

スラグ

白金族金属

(Cu or Cu2O)

(Cu2O) ＇貴銅（

(Pt, Pd, Rh..)


乾式法

47

Cordierite

m. p. 1450 ~ 1600 ℃

Fig. Al2O3 – MgO – SiO2 phase diagram.

*E. M. Levin et al.: Phase Diagrams for Ceramists (1964).

Pyrometallurgical recovery process for precious metalse.g. electric arc furnace

コージライト：Mg2Al4Si5O18,

＇菫青石｛きんせいせき｝、コーディエライト（

自動車排ガス用触媒のPGMは、高融点で化学的に安定なコージライトに担持されているため、リサイクルには一般的には高温プロセスが利用される

48

貴金属のリサイクルのポイントは、高い収率で

いかに効率良く、短時間で回収できるかという点。

今後は、省エネ・環境調和型のプロセス

も重要となる。

49

貴金属溶解法担体溶解法

いずれの方法も酸を多量に用いるので廃液処理にコストがかかる

廃触媒スクラップ回収事例＇湿式法（

*Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K.: Kikinzoku no Kagaku (1985).

50

(Solution volume: 300 cm3, Sample form: 10 x 10 x 0.5 mm (1.07 g), Leaching temperature: RT)

Au

Pd

Ag

Pt

*J. Shibata et al., Kagaku Kogaku Ronbunsyu, 27 (2001), pp. 367–372.

Fig. Dissolution behaviors of Au, Ag, Pt, and Pd with aqua regia as a function of time.

Hydrometallurgical process

requires a large amount of acid

with a strong oxidant and involves

a long processing time.

Time / min

Me

tal co

nc. in

le

ach

ed

so

lutio

n / p

pm

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

0 30 60 90 120 150

Leaching rate of Pt is extremely low.

http://www.nikko-metal.co.jp/business/index02.html

Hydrometallurgical recovery process for precious metals

Pｔの溶解速度は非常に遅い

51

自動車廃触媒＇Spent Auto Catalyst（処理法

①乾式製錬法 (Pyrometallurgical Process)

・Cuなどのコレクターメタルを用いたスラグ／メタル分離法・現在の主流プロセス

②湿式製錬法(Hydorometallurgical Process)

・王水によるPGMの選択的溶解・Pt,Pd,Rhのクロロ錯体化→分離回収・立地の制約が尐ない、On-site リサイクルが可能

③気相分離法(Gas phase volatilization Process)

・PGMを選択的に塩化→揮発→凝集により回収・実用例はない＇？（

52

Recovered precious metals

Pyrometallurgical

process

Hydrometallurgical

process

Scrap containing precious metals (M)

Pretreatment (Crushing, etc.)

Dissolution in acid

Separation and purification

Cu, Pb, Fe, etc.

Collector metal containing M

Fig. Typical recovery process for precious metals from scrap.

○ High efficiency

○ High speed

× High energy cost

× Large-scale

facilities required

○ Low energy cost

○ Easy handling

× Long processing

time

× Generation of

a large amount of

waste solution

Typical recovery process for precious metals

Extraction by collector metals

Directly d

issolv

ed in a

cid


53

Fig. Schematic illustration of chloride method and vapor pressure of

some metal chlorides calculated from reference data.

*A. Landsberg et al., Journal of Less-Common Metals, 22 (1970), pp. 327-339.

***I. Barin: Thermochemical Data of Pure Substances, 3rd edition (1995).**A. Landsberg et al., Journal of Less-Common Metals, 23 (1971), pp. 195–202.

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

200 400 600 800 1000 1200 1400

log

pM

Clx

/ atm

Temperature, T / K

AlCl3 FeCl2

Au2Cl2

Pt3Cl3

Precious metals recovery process using chloride method

M or MClxCl2 gas

etc.

MClx (g)MClx

CondensationHeater

過去には塩化物を利用したリサイクルプロセスも検討された

新しい白金族金属の回収法の開発

酸へ効率よく溶解させる手法の開発が重要

白金族金属(PGMs)回収プロセス

乾式法湿式法

○ 高効率○ 処理速度大

× エネルギーコスト高

× 大型設備が必要

○ エネルギーコスト低

○ 小規模設備

× 長時間処理× 多量廃液

54

スクラップ(PGMs含有)

非鉄金属製錬

コレクターメタル相

酸へ溶解(王水など)

分離・回収

PGMs

55

○ 回収率が高い○ 処理速度が大きい

× プロセスに要するエネルギーが大きい× 大規模な設備が必要

○ エネルギーコストが低い○ ハンドリングが容易○ 立地条件の制約が尐ない

× 強力な酸化力を有する酸を使用× 長時間の処理が必要× 重金属を含む処理困難な多量の廃液が発生

高効率の貴金属溶解法が開発されれば次世代の回収法として期待できる

乾式法

湿式法銅製錬所などに併設されることが多い

実用プロセスとして利用されている


現行法の利点と問題点


岡部研で行っているPGMのリサイクルに関する

研究の紹介

57

廃棄物１＋廃棄物２

有価物１＋有価物２＇あるいは無害物（



58


Development of a new recycling

process by scrap combination.

PGM scrap

(e.g. Pt, Rh…)

Magnesium

Scrap(or Ca, Zn, etc.)

+

Pure Pt Small amount of

waste solution+


Idea １

59

高度循環社会の確立を目指した材料工学

Rare Metals

レアメタルの環境調和型リサイクル技術の開発

循環資源立国への挑戦

白金族金属の精錬

3月19日(金)第40回レアメタル研究会(湯川)

Raw Material

(OsO4)

Solution

Au

Pt

Pd

Residue

Ir

(RuO4)Ru Os

Alloying with Pb

Rh

Dissolution (Aqua Regia)

Dissolution (HNO3)

Alkali Fusion (Na2SO4)

Leaching

Alkali Fusion

(NaOH+KNO3)

Dissolution (Aqua Regia)

Reduction (FeSO2)

Precipitation (NH4Cl)

Precipitation ＇NH4Cl, HCl（

Oxidation / Distillation

Precipitation NH4NO2

Precipitation (NH4Cl)

Leaching

Alkali Fusion (PbO, C)

(Ref; 芝田隼次，奥田晃彦：資源と素材，Vol.118 (2002), No.1, pp.1-8.)

INCO社における貴金属精錬法(沈殿晶析

法)

白金族金属の溶解には、

強力な酸化剤が必要。

Rh、Ru、Ir、Osは

白金族金属の中でも

特に溶解性が低い。

白金族金属の溶解処理では

処理困難な廃液が多量に

発生する。

60

白金族金属の溶解性


Reagent Pt Pd Rh Ru Ir Os Au AgStainless

steel

HNO3 aq. △ ○ × × × × × ○ ×

Aqua regia ○ ○ △ △ △ △ ○AgCl

↓○

HCl aq. + Cl2 (g) ○ ○ △ △ △ △ ○AgCl

↓○

H2SO4 aq. × ○ △ × × ○ × ○ ○

Alkali cyanide

+ Oxidizing agent○ ○ - - - - ○ ○ ×

Fig. Corrosion of the PGMs under various conditions in different solutions

○: Dissolves at RT or when heated.

△: Dissolves if the metal is fine powder or alloy.

×: No dissolution.

-: No data.

Ref.: 芝田隼次, 奥田晃彦, “貴金属のリサイクル技術”, 資源と素材, Vol. 118, No. 1 (2002), 1-8.

Rh, Ru, IrはPGMsの中でも特に溶解性が低い。

61

山元還元法


Cu, Se, etc.

Flux Cu ore Ore and scrap including PGMs

Pyrometallurgical Cu smelting

SlagCu metal containing PGMs

Electrolytic refining

Pure Cu

Recovery of precious metals

Au, Ag, PGMs

Electrolytic slime containing PGMs

(Ref; “燃料電池用白金族金属需要動向調査”, 平成16年度調査研究報告書 (経済産業省・資源エネルギー庁, 資源・燃料部, 鉱物資源課, 受託調査)

社団法人日本メタル経済研究所, 新日鉱テクノリサーチ株式会社, 住鉱コンサルタント株式会社 (2005).)

62

自動車排ガス触媒に特化した白金族金属回収法(米国)


Precious Metal Refining (PMR)

PGMs

Autocatalyst scrap

Fe Flux (CaO)

Melting by Plasma arc furnace

Drying

Comminution

Slag (CaO-Al2O3) Fe based aloy

(Ref; “燃料電池用白金族金属需要動向調査”, 平成16年度調査研究報告書 (経済産業省・資源エネルギー庁, 資源・燃料部, 鉱物資源課, 受託調査)

社団法人日本メタル経済研究所, 新日鉱テクノリサーチ株式会社, 住鉱コンサルタント株式会社 (2005).)

63

既往研究(1) 概念

New extraction process for PGMs from waste materials

using reactive metal (R = Mg, Li, etc.) vapor

PGMsMetal vapor is supplied to PGMs

dispersed on an oxide substrate.

Fig. Concept of the metal vapor treatment of PGMs in waste materials.

Recent research 1

R-PGM alloys or compounds

are formed selectively.

R-PGM

compounds

Surface area of PGMs is enlarged

by selective dissolution of R.

The enlargement of surface area

enables PGMs to react with acid

effectively, and they dissolve

faster than in their pure form.

*T. H. Okabe et al., Journal of Materials Research, 18, No. 8 (2003), pp. 1960–1967.

***Y. Kayanuma et al., Journal of Alloys and Compounds, 365 (2004), pp. 211–220.**T. H. Okabe et al., Materials Transactions, JIM, 44, No. 7 (2003), pp. 1386–1393.

3月19日(金)第40回レアメタル研究会(湯川) 64

既往研究(1) 結果

Ra

tio

of d

isso

lve

d P

t, R

’ Pt (%

)

0

20

40

60

80

100

Initial

Pt

Pt–Mg Pt–Li

T = RT

t” = 1 h

Sol.; Aqua regia

Ref.;

T. H. Okabe, S. Yamamoto, Y. Kayanuma, and M. Maeda, “Recovery of Platinum Using Magnesium Vapor”, J. Mater. Res., Vol. 18 (2003), 1960–1967.

T. H. Okabe, Y. Kayanuma, S. Yamamoto, and M. Maeda, “Platinum Recovery Using Calcium Vapor Treatment”, Mat. Trans. JIM, Vol. 44 (2003), 1386–1393.

Y. Kayanuma, T. H. Okabe, Y. Mitsuda, and M. Maeda, “New Recovery Process for Rhodium Using Metal Vapor”, J. Alloy. Compd., Vol. 365 (2004), 211–220.

萱沼義弘, “白金族金属と金属蒸気の反応およびその化合物に関する研究”, 東京大学博士学位論文 (2004).

大川ちひろ, “塩化物を利用する新しい貴金属回収法の開発”, 東京大学修士学位論文 (2006).

活性金属蒸気による白金族金属の合金化処理

王水への溶解効率が飛躍的に向上

王水へのPtの溶解効率

M–R compounds

Pure Pt

Alloying

Dissolution

Reactive

metal (R)

Aqua regia

or HCl aq.

(R: Mg, Li, etc.)


既往研究(1) 課題R

atio

of d

isso

lve

d P

t, R

’ Pt (%

)

0

20

40

60

80

100

Initial

Pt

Pt–Mg Pt–Li

T = RT

t” = 1 h

Ref.;

T. H. Okabe, S. Yamamoto, Y. Kayanuma, and M. Maeda, “Recovery of Platinum Using Magnesium Vapor”, J. Mater. Res., Vol. 18 (2003), 1960–1967.

T. H. Okabe, Y. Kayanuma, S. Yamamoto, and M. Maeda, “Platinum Recovery Using Calcium Vapor Treatment”, Mat. Trans. JIM, Vol. 44 (2003), 1386–1393.

Y. Kayanuma, T. H. Okabe, Y. Mitsuda, and M. Maeda, “New Recovery Process for Rhodium Using Metal Vapor”, J. Alloy. Compd., Vol. 365 (2004), 211–220.

萱沼義弘, “白金族金属と金属蒸気の反応およびその化合物に関する研究”, 東京大学博士学位論文 (2004).

大川ちひろ, “塩化物を利用する新しい貴金属回収法の開発”, 東京大学修士学位論文 (2006).

Ra

tio

of d

isso

lve

d P

t, R

’ Pt (%

)

0

20

40

60

80

100

Initial

Pt

Pt–Mg Pt–Li

T = RT

t” = 1 h

不溶

王水へのPtの溶解効率(強力な酸化剤を含む酸)

塩酸へのPtの溶解効率(強力な酸化剤を含まない酸)

Ptの溶解・王水(酸化剤を含む): 可溶・塩酸(酸化剤を含まない): 不溶

処理困難な廃液の発生


既往研究(2) 概念

②塩化処理；PGMs–Clx

①合金化処理；R–PGMs＇R；活性金属（

pCl2

③塩素系水溶液へ溶解；

[PGMs–Cly]z-

PGMstprocess

短時間で高効率溶解

Ch

em

ica

l p

ote

ntia

l o

f

ch

lorin

e

pCl2

王水等へ溶解

；[PGMs–Cly]z-

tprocess

長時間の溶解Ch

em

ica

l p

ote

ntia

l o

f

ch

lorin

e

PGMs

既存の湿式法

新技術


既往研究(2) 電位-pCl図

0

1.0

1.5

pCl0 2 4-2 6 8 10

Pote

ntial, E

/ V

vs.

SH

E

Pt

[PtCl6]2-

[PtCl4]2-

PtClPtCl2

PtCl4

pCl = –log aCl-

②

③

E-pCl diagram of Pt-Cl system at 298 K

0.5

①合金化

・高表面積化

・酸化することで複合酸化物l生成の可能性

③塩素系水溶液に溶解

・錯体として溶解

②酸化/塩化

・白金族金属が酸化状態に

既存の湿式法

新技術


既往研究(2) 塩化剤の検討

CuCl2とFeCl3はPtの塩化剤として適当

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

2CuCl(s,l) + Cl2(g) = 2CuCl2(s)2FeCl2(s) + Cl2(g) = 2FeCl3(l)

Mg(s) + Cl2(g) = MgCl2(s)

Sta

ndard

Gib

bs e

nerg

y o

f fo

rmation, D

Gﾟ f

/ kJ (

mol・

Cl 2

)-1

Temperature, T / K

673 K 773 K 873 K

900 1000800700600500

Cu(s) + Cl2(g) = CuCl2(s)2/3Fe(s) + Cl2(g) = 2/3FeCl3(s)

2Cu(s) + Cl2(g) = 2CuCl(s, l)

Fe(s) + Cl2(g) = FeCl2(s)

Pt(s) + Cl2(g) = PtCl2(s)


既往研究(2) 結果

Ra

tio

of d

isso

lve

d P

t, R

‟P

t(%

) Tchlo. = 773 K

Tdis. = 353 K

t‟ = 15 min

Sol. = 10 M HCl aq.

Vsol. = 45 ml

: Not dissolved.

0

20

40

60

80

100

塩化処理したPt–Mg合金の溶解効率

気相反応混合反応

Ptに対して合金化処理および塩化処理を施すことで、PtがHCl aq.へ100%溶解!!

PtRxCly, PtClx

Pt–R compounds

Alloying

Dissolution

Oxidation / ChlorinationCuCl2, or

FeCl3

Reactive

metal (R)

HCl aq.

(R: Mg, etc.)

Pure Pt

Chlorinated

Pt

Chlorinated

Pt–Mg

Chlorinated

Pt

Chlorinated

Pt–Mg


Mg合金化処理の溶解効率への影響

Tchlo. = 773 K

Tdis. = 353 K

t‟ = 15 min

Sol. = 10 M HCl

aq.

Vsol. = 45 ml

: Not dissolved.

Ra

tio

of d

isso

lve

d P

t, R

‟P

t(%

)

0

純Pt粉末＜ Mg–Pt合金

純Pt

Ptの溶解効率

71

20

40

60

80

100

塩化処理したMg–Pt合金の溶解効率

Mg–Pt純Pt

Mg–Pt

気相反応混合反応

HCl aq.へ100%溶解!!


将来的には、大型のプラントを必要とせず、

塩水や塩酸などで簡単に

貴金属＇Au, Pt, Rh…（が溶かせるような、環境調和型の画期的なリサイクルプロセスを開発したい

本研究室で提案する白金族金属の新しい分離・回収法


PtRxCly, PtClx

Pt–R compounds

Pt

Alloying

Dissolution

Separation and purification

Oxidation / Chlorination

Recovered Pt

CuCl2, etc.

Reactive

metal (R)

HCl aq.

(R: Mg, etc.)

①合金化

・高表面積化




②酸化/塩化


塩酸などで白金族金属を効率良く溶解し、分離回収する環境調和型の画期的なリサイクル技術の開発

73

Pt-Cl系の電位-pCl図


0

1.0

1.5

0 2 4-2 6 8 10

Po

tential, E

/ V

vs.

SH

E

Pt

[PtCl6]2-

[PtCl4]2-

PtClPtCl2

PtCl4

pCl = –log aCl-

②

③

E-pCl diagram of Pt-Cl system at 298 K

0.5

①合金化

・高表面積化




②酸化/塩化


既存の湿式法

新技術

pCl = –log aCl-74

原理的には、上手く前処理をすればスクラップ中の白金は、

塩水で溶解できるはず！

本研究の目的


王水などの酸化剤を用いずに塩酸や塩水などに

白金族金属を溶解する、効率の良い新しいタイプの

リサイクルプロセスの開発

・副産物であるため生産量に上限がある一方で、工業的利用価値は高い。

・白金族金属の中でも特に溶解性が低い。Rh、Ru、Ir:

・白金族金属の主産物

・既往研究において、合金化処理および塩化処理を施すことで塩酸への

溶解性向上は達成。 →塩水への溶解も試みる。

Pt:

75

Rh-Cl系の電位-pCl図


0

0.5

1.0

1.5

0 2 4-2 6 8 10

Rh

[RhCl6]3-

RhCl3

Pote

ntial, E

/ V

vs.

SH

ERh-Cl 系 T = 298 K

①合金化

・高表面積化




②酸化/塩化


pCl = –log aCl-

②

③

新技術

既存の湿式法

76

Ru-Cl系およびIr-Cl系の電位-pCl図


0

0.5

1.0

1.5

0 2 4-2 6 8 10

Ir

[IrCl6]2-

IrCl3

[IrCl6]3-

IrCl

IrCl2

Pote

ntial, E

/ V

vs.

SH

E

T = 298 K

pCl = –log aCl-

Ru

[RuCl5]2-

0

0.5

1.0

1.5

0 2 4-2 6 8 10

RuCl3

Pote

ntial, E

/ V

vs.

SH

E

T = 298 K

pCl = –log aCl-

Ru-Cl 系 Ir-Cl 系

②

③

新技術

②

③

新技術

既存の湿式法既存の湿式法

77


基礎的な研究レベルであるものの、

合金化処理、塩化処理を施すことによって、塩水で貴金属＇Pt, Rh…（が溶かせる環境調和型のリサイクルプロセスを開発した。

現在は、気相を介して、コレクターや塩化剤＇酸化剤（を供給して、効率良くＰＧＭを分離・回収する新手法の開発を行っている。


レアメタル乾式精錬

東京大学生産技術研究所岡部徹

'レアメタル乾式精錬' [依頼講演],

レアメタルリサイクルに関する合同講演会－都市鉱山の有用性把握を資源性、安全性、経済性から評価し、将来の方向を議論する－,

廃棄物・資源循環学会＇物質フロー研究部会（, 廃棄物・資源循環学会＇リサイクルシステム技術研究部会（〔共催〕,

２０１０年７月９日＇金),

日本大学理工学部駿河台校舎１号館２階１２１会議室＇東京都千代田区駿河台１－８－１４（(講演: 15:40～16:20, レアメタル乾式精錬), (2010.7.9)

Documents

レアメタル乾式精錬jsmcwm.or.jp/recycle/8_Okabe_TokyoUniv.pdf(Ir) 46 Palladium (Pd) 78 Platinum (Pt) 47 Silver (Ag) 79 Gold (Au) Fig. Periodic table and photographs of precious