水溶化技術を用いた白金族金属のクリーンな回収
福井大学 学術研究院工学系部門
材料開発工学講座
准教授 岡田敬志
2019年9月10日
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自動車廃触媒からの白金族回収
白金族金属含有・・・自動車排ガス触媒抽出剤（Cu or Cu2O）【従来技術の一例1)】
乾式法と湿式法による回収プロセス

粉砕

還元剤

フラックス

熔錬・抽出（1573-1673K, 4h）【電気炉】
空気・酸素

銅合金
（白金族金属含有）

スラグ

酸化濃縮【酸化炉】
酸化銅

銅―白金族金属合金
貴金属回収（主として湿式法）

白金族金属（Pt, Pd, Rh)
1) 岡部徹、野瀬勝弘、レアメタル・白金族金属の乾式製錬とリサイクル技術、廃棄物資源循環学会誌、Vol. 22, No. 1, pp.50-57, 20112

従来技術とその問題点
湿式処理による白金族の溶解工程において強力な酸化剤を含む酸（王水など）が使用される
このような酸は腐食性や有害性が高いため、強力な酸化剤を含まない酸による溶解プロセスが望まれる。
3これまでの代替技術に関する研究
自動車排ガス触媒（白金族金属含有）

前処理

湿式法

【前処理技術の開発】

白金族金属を易溶性の化合物に変換する

酸への溶解性を向上させる

白金族金属（Pt, Pd, Rh….）
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検討されてきた代替技術
溶融 1300―1400℃

王水処理

白金族の抽出王水処理

白金族の抽出金属蒸気M （Mg, Ca等）
廃触媒

加熱
合金化：Pt＋M → M-Pt

白金族の溶解速度Ｕｐ

Li2CO3
加熱

Pt＋Li2CO3＋O2→Li2PtO3＋CO2

12M塩酸処理

白金族の抽出

Li2PtO3＋8HCl→H2PtCl6＋2LiCl＋3H2O

有害な酸化剤を含む酸を使用しない
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本発明
酸化物＋アルカリ金属炭酸塩
廃触媒

加熱 1000℃

酸化剤
白金族金属

水溶性の白金族化合物

溶融酸化物（1000℃）

水処理

白金族の抽出【酸化剤】
アルカリ金属化合物【溶融酸化物】
・ケイ酸塩・ホウ酸塩 etc6実験方法―ナトリウム系化合物を用いた処理
金属Pd10 mｇ

炭酸ナトリウム
3ｇ

投入物

ナトリウムホウ酸ガラス
1ｇ
30mL
アルミナ坩堝

電気炉内で加熱(大気雰囲気、1000℃, 120min)
生成物

150mlイオン交換水でパラジウムを抽出

攪拌2h 回転数7000rpm

液体ガラス組成

B2O3 試薬（B2O3＝100）
5 Na2O – 95 B2O3
9 Na 2 O – 91 B2O3
11.5 Na 2 O – 88.5 B2O3
17 Na 2 O – 83 B2O3
20.5 Na 2 O – 79.5 B2O3
25.5 Na 2 O – 74.5 B2O3
30 Na 2 O – 70 B2O3
35 Na 2 O – 65 B2O3
40 Na 2 O – 60 B2O3
Na2CO3試薬（Na2O = 100)坩堝ICP発光分光分析
7加熱生成物の外観
17Na2O-83B2O3 ガラス：1g
Na2CO3：3g
Pd ：10mg

B2O3：5g

Pd ：10mg

Na2CO3：3g

Pd ：10mg

1000℃、120min

1000℃、120min

1000℃、120min

本技術

比較例

比較例

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生成物の水処理生成物（本技術）

水溶液中パラジウムの量[g]Ｐｄ溶出率[%]＝

投入したパラジウムの量[g]×100生成物（B2O3+ Pd)

生成物(Na2CO3+ Pd)

Ｐｄ溶出率

Ｐｄ溶出率

Ｐｄ溶出率

25.0％

< 0.2％< 0.2％
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処理液の電解還元+-Pt【アノード】
白金コートチタン板
80×20×1.0 mm3Ti

生成物（本技術）

Pd 12 ppm
Na 4.7×103 ppm
B 1.5×103 ppm
Al 2.8×103 ppm

電解還元【カソード】
チタン板
50×50×1.0 mm3【電解条件】
定電圧：3V
時間：1h
浴温：25℃
液量：80ml

処理液10電解還元の結果電解還元によって処理液中Ｐｄの濃度が12ppmから1.5ppmに低下

Intensity (counts)

電解前のカソード

SE

電解後のカソード

5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0Ti

Ti
C O0Pd

Ti

Pd
1Ti
Pd

2
34
Energy (keV)5611ガラス中アルカリ金属量の影響
ナトリウムホウ酸ガラス：1g（Na濃度：0-80mol%)

25

最大平均
最小Na2CO3：3g
Pd ：10mg

N=2加熱
1000℃-120min

生成物

Pd 溶出率 (%)

20

15105

水処理
0010

2030

40

50

60

7080

ガラス中Naの濃度(mol%)
12

投入物中アルカリ金属種の影響
アルカリホウ酸ガラス：1g（17M2O-83B2O3: M= Li, Na, K)

M2CO3 (M= Li, Na, K)
所定量： M2CO3/Pd（モル比）：３×１０２
Pd ：10mg

加熱
1000℃-120min

生成物

水処理
13

投入物中アルカリ金属種の影響
4040.00

実験回数：N ＝235

Ｐｄ溶出率（％）

30

炭酸塩/金属Ｐｄ（モル比）：３×１０２35.00

加熱温度：１０００℃
30.00

加熱時間：１２０ｍｉｎ

2525.00

2020.00

1515.00

1010.00

505.000.00

17Li2O-83B2O3ガラス＋
Li2CO3

17Na2O-83B2O3ガラス＋
Na2CO3

17K2O-83B2O3ガラス＋K2CO3

加熱時に使用したガラスとアルカリ金属炭酸塩
14その他の知見
反応媒体の組成を調整することによって・Ｐｄの水溶化率を向上させることができる
・より低い加熱温度でＰｄを水溶化させることができる

15

新技術の特徴・従来技術との比較• 従来技術の問題点であった、有害な酸化剤を含む酸を使用することなく、無害な水で白金族を溶解することに成功した。

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想定される用途• 本技術は、自動車廃触媒からの白金族金属（プラチナ、パラジウム、ロジウム）の回収を想定したものである。
＊そのほか、廃電子機器に含まれる白金族のリサイクル、使用済み燃料電池からのプラチナ等の回収• 具体的には、湿式法による白金族金属の溶解工程の前処理である。
17

実用化に向けた課題• 現在、水溶性の白金族化合物を生成させるところまではできている。しかし、その生成効率が低い点が課題である。

• 今後、反応速度について実験データを取得し、廃触媒の処理に適用するための条件を探索していく。
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企業への期待• 現在、反応挙動を追跡しているところであり、その知見をベースに、水溶性白金族化合物の生成効率を向上させることができると考えている。
• 金属の分離・精製に関するノウハウを持つ、企業との共同研究を希望。

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本技術に関する知的財産権• 発明の名称• 出願番号• 出願人• 発明者：前処理方法、白金族金属の抽出方法、および白金族金属の抽出システム：特願2018-245981：国立大学法人福井大学：岡田 敬志、谷口 義弥、福澤 伸

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お問い合わせ先
福井大学 産学官連携本部
コーディネータ 奥野 信男
ＴＥＬ 0776－27 －8956
ＦＡＸ 0776－27 －8955
e-mail n_okuno＠u-fukui.ac.jp

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