金の製錬・リサイクル技術
Gold smelting and recycling technologies

大 内 隆成東京大学 生産技術研究所(講師)

鯨 岡 由夏東京大学 生産技術研究所／東京大学 大学院 工学系研究科(大学院生)

岡部 徹

東京大学 生産技術研究所(教授)Institute of Industrial Science, The University of Tokyo (Lecturer)

Takanari Ouchi

Institute of Industrial Science, The University of Tokyo / Graduate School of Engineering, The University of Tokyo (Graduate Student)

Yuka Kujiraoka

Institute of Industrial Science, The University of Tokyo (Professor)

Toru H. Okabe

金

製錬

01

はじめに
1.1 貴金属リサイクル

アノード電析

産量が75%と大きな割合を占める4)。金鉱石の生産は、中国やロ
4)
。露天
シア、
オーストラリアなど世界各国で行われている（図1）

掘りや地下からの採掘により採取され、金鉱石中に含まれるAuの濃度（品位）
は、mass ppb（十億分率）
オーダーから最大で40貴金属は、金
（Au）
、銀
（Ag）
、白金
（Pt）
、ルテニウム（Ru）、
ロジ

mass ppm（百万分率）
である5)。

ウム（Rh）、パラジウム（Pd）、オスミウム（Os）、イリジウム（Ir）のAuは鉱石中に、通常、自然金（品位Au60%以上の金銀合金；エ

計8種類の金属元素の総称である。その中でも、Pt、Ru、Rh、Pd、

レクトラム；Electrum）
として、10–100 μmの微細な粒状で含ま

Os、Irは、白金族金属（PGMs： Platinum Group Metals）と呼れる場合が多く、主として、珪酸質母岩などに鉱脈状に含まれる

ばれる。AuやPtなどの貴金属は、極めて希少であり、化学的に、黄鉄鉱（pyrite； FeS2）、
ほか、黄銅鉱（chalcopyrite； CuFeS2）

安定であるため、宝飾品や投資用の地金として用いられている。

方鉛鉱（galena；PbS）、硫砒鉄鉱（arsenopyrite；FeAsS）、輝安

また、貴金属は、高い腐食耐性や触媒活性など優れた性質を有などの硫化物鉱中に存在する。また、
自然金鉱（stibnite； Sb2S3）

することから、電気電子機器（EEE： Electrical and Electronic

ではなくヒ素
（As）
、
セレン
（Se）
、
アンチモン
（Sb）
、
テルル
（Te）
、
ビ

Equipment）
や自動車の排ガス浄化触媒、歯科材料、窯業の坩

スマス
（Bi）
などの元素と結合した化合物として産出されることも堝や電解プロセスの電極など幅広い用途で用いられている。貴

（Cu）
、鉛
（Pb）
などとの合
ある6-7)。さらにAuは、鉱物中にAgや銅金属の需要は、生活水準の向上や新技術の導入に伴って、今後さ金として存在している。

らに拡大する可能性がある 。白金族金属の製錬・リサイクルに

WEEEの一つである廃プリント配線基板（WPCBs： Waste

ついては優れた解説が複数ある ため、本稿では、Auの製錬・リPrinted Circuit Boards）
中に含まれるAuの濃度は40–1000

サイクルプロセスについて、筆者らの最新の研究例も交えて紹したがっmass ppmと金鉱石に比べて10–100倍程度高い 1)。

介する。

て、WEEEからAuを回収することはエネルギー的に効率が良

1)

2-3)

い。一方で、WEEE中にはAu以外に、鉄
（Fe）
、Cu、
アルミニウム
1.2 金の原料（Al）、ニッケル（Ni）、Ag、Pdなど多くの元素が含まれる。したAuは、金含有鉱石からの製錬もしくは宝飾品や廃電気電子機

がって、鉱石や貴金属含有スクラップの形状、組成、Au品位に応器（WEEE： Waste Electrical and Electronic Equipment）

じて、Auおよびその他の元素を高効率に分離・精製する製錬・リなどの貴金属含有スクラップのリサイクルによって生産されてサイクルプロセスの設計が求められる。

いる。Auの世界生産量の年間約4–5 ktのうち、金鉱石からの生7

特集

金属リサイクル得られた金属間化合物はHgを40–50 %含む。その後460 ℃前後の温度で加熱しHgを蒸発させることで、2–5 %のHgが残留したAuやAgを得る12)。このアマルガム法は、主に人力小規模金採掘（Artisanal small-scale mining： ASGM）と称されるAuの生産法において現在でも使用されている。ASGMは、アフリカ、アジア、中南米の世界各国で操業され、世界の金生産の約20 %を占めているとも言われている。ASGMから2000トンのHgが排出・放出されており、その量は世界の全水銀排出・放出量の約35 %を占めている。尾鉱（Tailings）に残留するAuを後述するシアン化法を用いて回収する事例もあり、その場合は尾鉱に残留として放出される12)。環境にするHgがシアン化水銀（Hg(CN)2）
排出される水銀の環境や人体への影響が懸念されているが、簡

図1 2022年の世界の金生産量4)

便で低コストのアマルガム法の使用を取り締まることは容易ではなく、Auの一次生産プロセスの大きな課題である13)。

金鉱石からの金の回収法

02

主な製錬原料としては、エレクトラムを含む珪酸質脈状鉱と、その2次的風化によって生じた砂金であるが、CuやPb、亜鉛（Zn）などの硫化鉱中にも微量のAuが含まれているため、
これらの鉱石からもAuが生産されている7-8)。
珪酸質金鉱石の製錬法としては、AuおよびAgのみの回収を目的とした湿式法と、CuあるいはPbの乾式製錬の溶剤として使用し、副産物としてAuを回収する乾式法がある。一方、硫化鉱石
中のAuやAgは、CuやPb、Zn製錬の副産物として乾式製錬で回収されている8)。微生物を利用したバイオリーチングなどの前処理を介したシアン化法や、CuやPbの製錬で得られた陽極泥（アノードスライム）
に対する湿式処理など、鉱石やスライムの性質や組成に応じてさまざまな回収法が施される9)。ここではいくつかのプロセスを詳説する。
2.1 アマルガム法
アマルガム法（Amalgamation）
は、最も古い金抽出法の一つである。主に、Whole Ore Amalgamation（WOA）法とConcentrate Amalgamation（CA）法が挙げられる。WOA法
では、鉱石を破砕処理後、直接水銀（Hg）を加える。CA法では、鉱石を破砕処理後、比重選別を経て得た精鉱に対してHgを加える。例として、1 gのAuを得るのに、WOA法では20 g、CA法
では2.7 gのHgが投入され、そのうち約半分が再利用されるた

図2 アマルガム法による金抽出のプロセスフロー12)め、実質的なHg使用量はWOA法で8.3 g、CA法で1.1 g程度となるという報告がある10)。図2にCA法のプロセスフローを示す。
Hgは精鉱に含まれるAuやAgなどと接触してアマルガムと呼ば

2.2 シアン化法 (青化法)

れる合金を形成する。AuやAgはHgと結合して、Au2Hg、Au3Hg

多くの金鉱床では、Auが非常に微細な粒子として産出するなど常温では固相の金属間化合物を形成し、AuやAgが微量溶が、比重選別やアマルガム法ではこれらのAu粒子は回収できな解した液相のHgと共存する 。この金属間化合物と液相のHg

シアン化ナトリウム（NaCN）
を用いて、Auを水溶い7)。そのため、の混合物であるアマルガムの比重は鉱石に含まれる他の鉱物

液に溶解して回収するシアン化法（青化法； Cyanidation）
が、南の比重と比べて大きいため、比重選別法によって分離すること

アフリカで1890年に開発されて以降、改良を重ねながら利用さができる。分離したアマルガムを布によって濾し、AuやAgを高れてきた7-8, 14)。

11)濃度に含む金属間化合物を残し液相のHgを除去する。このとき

8

図3に、シアン化プロセスのフローチャートを示す。比重選別THE CHEMICAL TIMESで得られた鉱石は、ボールミルなどにより粉砕後、酸素の存在下で、青化液（希シアン化ナトリウム液； NaCN
（aq.）
）
と消石灰
ともに混合し、微粉砕（200 メッシュ以下）と同時に（Ca(OH)2）（パルプ； pulp）
から残滓を取り浸出を行う8, 15-16)。浸出後の鉱液除き、濾過して浸出貴液（Pregnant leach solution）を得る。この貴液を真空塔の塔上から散布し脱気し、そこにZn粉末を加えて還元する、あるいはスチールウールの陰極（カソード）
上に電析することにより、Auを分離回収する。Zn粉末を用いてAuを還元回収する方法（セメンテーション）
は、1800年代後半から利用されており、
メリルクロー法（Merrill-Crowe process）と呼ばれてLeaching:

2 Au + 4 NaCN + 1/2 O2 + H2O (1)→ 2 NaAu(CN)2 + 2 NaOH

Merrill-Crowe
process:

2 [Au(CN)2]− + Zn
→ [Zn(CN)4]2− + 2 Au

Electrowinning:

アノード
2 OH− → 1/2 O2 + H2O + 2 e−
カソード
2 [Au(CN)2]− + 2 e−
→ 2 Au + 4 CN−

(2)

(3)
(4)

8, 15-17)。
いる（図4 (a)）

具体的なシアン化法の適用例として、ヒープリーチング法（Heap Leaching）
がある。ヒープリーチング法では始めに堆積された低品位鉱に青化液をかけて、Auが溶出したシアン化物
溶液をフィルターに通して固形物を除き、貴液とする。散布され（〜るシアン化物溶液のシアン化物イオン濃度は、〜10 mg・L−1

10 ppm）と非常に低い。また、堆積させた鉱石の底には、
プラス
チックシートを敷設し、地中へのシアン化物溶液の浸透を防止している14)。浸出期間は、鉱山や鉱石のサイズによって、30–150
日間行われ、一般に、
ヒープリーチング法によるAuの回収率は60–80 %である。ヒープリーチング法は、資本コストと運転コス
トが非常に低いという利点がある一方で、長い浸出時間、異なる粒子径の混合物が存在することによる浸透性の低下などの欠点がある。このような課題を解決するため、凝集や溶液加熱、空気
注入、段階的ヒープリーチングなどさまざまな改善を行っている。回収率は若干低いものの、降雪条件下でも操業できる代表
的な浸出方法のひとつとなっている7, 16)。
1847年にカーボンが貴金属を吸着する現象について報告され、
1880年には、木炭によって塩素浸出液から金を回収できることが発見された。また、1890年にシアン化法が開発されてから、
1894年にはシアン化物溶液から金を回収するために木炭が使用された。これら初期の吸着材は、今日のカーボンのような高い表面積や多孔性は有していなかった。1917年にオーストラリア
で、NaCN溶液によるAuの浸出後、微細なカーボンを吸着剤として使用した結果、高効率に浸出貴液からAuを吸着回収できるこ

図3 シアン化法による金抽出のプロセスフロー16)とが示された。このように、Auが溶解した浸出貴液にカーボンを入れてAuを回収する方法を、CIP（Carbon in pulp）
法という7)。
CIP法は低品位の浸出液から貴金属をより効果的に回収で以下に、シアン化法の反応式を示す。式(1)–(4)に示すように、き、原料コストおよび操業コストが低い。一般に低品位鉱石の濃度、pH、
シアンによる溶解反応では、シアン化物イオン（CN ）処理に使用され、6メッシュから28メッシュの粗い粒状カーボン–

温度、酸素分圧などがAuの溶解速度に顕著な影響を与える。シ

が、浸出貴液と向流に移動することで、より多くのAuを回収する

アン化法では、Auの回収効率を上げるために、回収技術の改良ことができる16)。CIP法で回収されたAuやAgなどの貴金属は、が行われてきた。

過剰のNaCNと水酸化ナトリウム（NaOH）の混合液を用いてカーボンから浸出する方法、
さらに温度や圧力を高めることで浸出を促進する方法、有機溶媒による浸出法などを用いて溶離する。浸出液中の貴金属は、その後 メリルクロー法もしくは電解法（Electrowinning）
によって還元回収される。
金鉱石の中には、元々、溶解したAuを吸着する炭素系不純物

9

特集

金属リサイクルを含むものがある。これらの炭素系不純物が金鉱石中に存在す

現在でもAuの溶解には、上述したシアン化アルカリ溶液を用る場合、シアン化物溶液による浸出工程と炭素吸着工程を同じいるいずれかの方法が一般的に利用されている。
しかしながら、反応容器内で同時に進行させる CIL（Carbon in leach）
法が適

シアン化法では毒性の強いシアン化物溶液を溶剤として用いる用される。活性炭をあらかじめ共存させることで、Auが鉱石中のため、排水処理に課題が残る。なお、
日本では1 ppmと厳しいシ炭素系物質に吸着されるのを防ぐことができる。CIL法では、滞アン溶液の排水基準が設けられている。加えて、シアン化物溶液

留時間はCIP法と異なり、Auの吸着速度ではなく、Auの溶解速へのAuの溶解速度が遅いことも欠点として挙げられる。

度により滞留時間が決まる。CIC（Carbon in column）
法は、

7, 14)

活性炭を詰めたカラムに浸出貴液を通すことで、Auを効率的に回収する手法として開発された 。
7)

2.2.1 他の金の回収法
を用いシアン化法に代わる方法として、チオ尿素（CS(NH2)2）てAuを溶解する方法が研究されてきた。CS(NH2)2は、酸性中で特に安定な有機化合物の一種であり水に可溶である。CS(NH2)2の水への溶解度は、温度上昇によって著しく増加する。また、Auなどの特定の遷移金属と反応して安定な陽イオン錯体を形成する15)。式 (5) に、CS(NH2)2によるAuの溶解反応式を示す。
Au + 2 CS(NH2)2 + Fe3+ → Au[CS(NH2)2]2+ + Fe2+

(5)

CS(NH 2) 2を用いたAuの溶解では、酸性下で行われることにが、酸化剤加えて酸化剤が必要であり、酸としては硫酸（H2SO4）が効果的であることが確認さとしては鉄の三価カチオン（Fe3+）れている。このような背景から、Fe3+を含む硫酸酸性チオ尿素溶液による金鉱石の浸出が工業的に有望に思われたが、実際にはCS(NH2)2の消費量が大きいため、Auが溶けにくい鉱石を処理するような場合を除いて、シアン化法に比べて経済性が低いと考えられている18)。
（S 2O 32–）を含むアルカCS(NH 2) 2以外にも、チオ硫酸イオン
リ性の溶液を用いるプロセス、Dibromodimethyl hydantoinと水との反応で次亜臭素酸（HOBr）
を生成し、そ（Br 2(DMH)）のHOBrと臭化ナトリウム（NaBr）を含む水溶液にAuを投入するを生成するプロセス、
ヨウ化プロセス、臭ことで臭化金（AuBr 3）を含有するDimethyl sulfoxide（DMSO）を用い化銅（CuBr2）るプロセス、など、さまざまな浸出・溶解プロセスが開発されてバきた1)。CuやPb、Znなどの硫化鉱物からなる金鉱石の一部は、イオリーチングと組み合わせたプロセスで処理することもでき
る7)。
2.2.2 金の精製7)
金の高純度化には古くからミラー法（Miller process）
が用
いられてきた。ミラー法では、高温塩化雰囲気下ではAuが塩化しないことを利用して、他の金属元素（Fe, Zn, Cu, Pb, etc.）のみを塩化し揮発分離することで粗金を製造する。ミラー法は、低コストで実収率も高い優れたプロセスであるが、得られるAuの純度は99.5 %程度で、特にPGMsを除去することはできない。
そこで、粗金の高純度化のためにウォールウィル法（Wohlwillprocess）が用いられている。ウォールウィル法は塩化金(III)の塩酸酸性溶液に、粗金をアノードとして挿入し、高純（AuCl 3）
図4 (a)セメンテーションプロセス (Merril-Crowe process), (b)
金の電解精製 (Wohlwill process), (c) 銅の電解精製, (d) アノー
ド電析法。Adapted with permission from Ref.1)

10

度金のプレートもしくはチタンプレートをカソードとして用いて電解し、カソード上に高純度のAuを析出させる手法である（図4(b)）
。アノードおよびカソードでの反応式をそれぞれ次式 (6)、

THE CHEMICAL TIMES(7) に示す。
Electrorefining:

2 HAuCl4 + 3 H2C2O4 → 2 Au + 6 CO2 + 8 HCl
アノード
Au + 4 Cl− → [AuCl4] − + 3 e−

現在では、多くの製錬所でホフマンプロセスをさらに改良した(6)プロセスが用いられている9)。

(7)

化し、浸出する手法も開発された（図7）20)。Cl 2ガスを用いてア

カソード[AuCl4] − + 3 e− → Au + 4 Cl−(8)ガスを用いて銅電解アノードスライムを酸
また、塩素（Cl 2 ）ノードスライムを酸化浸出することで、まずHCl(aq.)中にAu、この手法により、粗金に残留していたCu、Fe、NiならびにPt、

PGMs、Se、Teが浸出し、AgとPbが未溶解残渣として分離されPdなどは電解液中に、さらにRh、Ir、Ru、OsなどのPGMsはアる。その後、浸出液からAuを溶媒抽出で分離回収し、H2C2O4でノードスライム中に分配され、これらの有価金属はさまざまなプ還元する。図7に示す手法では、抽出残液からPGMsをイオン交

ロセスで分離回収される。

換樹脂により吸着して回収する。その後、残液中のSeとTeが、選択的な還元処理によりそれぞれ沈殿回収される。Cl2ガスによる

2.3 乾式法を組み合わせる手法

浸出工程で未溶解残渣として分離されたAgは、AgClとなっておCuまたはPbの製錬では、精鉱（鉱石から不純物を除去し、製錬り、一般には、乾式処理されることが多いが、図7に示すプロセスに適するように品位を高めた鉱石）やリサイクル品などの二次原を用いて湿式処理されフローでは、亜硫酸ナトリウム（Na2SO3）料、および溶剤を乾式プロセス（溶錬、精製、または焙焼、焼結-還

ている。

元）
に投入し、粗銅または粗鉛を得る。原料中のAuやAgは粗銅または粗鉛に分配・濃縮される。その後、粗銅や粗鉛を陽極（アノー
ド）としてカソードに高純度のCuまたはPbを得る電解精製プロセス（図4 (c)）において、アノードで発生するアノードスライム中に貴金属を含むさまざまな元素が濃縮する。その後、アノードス
ライムからAuが回収される8, 19)。
2.3.1 Cu製錬において生じるアノードスライムからのAuの回収
図5に、従来使用されていた、Auの回収プロセスを示す。銅電解アノードスライムからの回収は、始めにスライムを硫酸で浸出して脱銅したのち、727–827 °Cで酸化焙焼し、Seを二酸化セレとして揮発させて回収する。焙焼後のスライムは、溶融
ン（SeO2）
還元されて貴鉛になる。これを酸化処理することでSb、Te、Pb、Biなどの不純物を順次取り除き、粗銀を得る。この方法は分銀法
含有のと呼ばれる。粗銀は、アノード電極に鋳造後、硝酸（HNO3）
溶液中で電解精製されAgが回収される。Auや
硝酸銀（AgNO3）
PGMsを含有した銀電解のアノードスライムから、湿式処理により、貴金属が分離回収される。このような銅電解アノードスライ
ムからの貴金属の回収法は、貴金属回収までのリードタイムが長いことが課題であった。かつては利用されていたが、現在では部
分的または抜本的に異なるプロセスが用いられている7-9, 20)。
国内銅製錬所では、銅電解アノードスライムの処理方法が、分銀法から湿式処理を中心としたプロセスに変わってきた。その21-22)。このプロセスで一例として、
ホフマンプロセスを示す（図6）

は、始めにアノードスライムからCuとTeをともに除去した後、塩酸の混合溶液でAg以外（HCl(aq.)）と過酸化水素水（H2O2(aq.)）の貴金属を溶出し、Agを塩化銀（AgCl）
として分離する（塩化浸に変化した後で還元され、Agとして出）。AgClは酸化銀（Ag2O）
回収される。Auは、酸化浸出で得られた浸出液から溶媒抽出にを用いて次式(8)の反応でよって抽出分離し、シュウ酸（H2C2O4）
還元されて回収される。

図5 Cu製錬において生じるアノードスライムからのAuの回収プロセスフロー20)

11

特集

金属リサイクル

図6 ホフマンプロセス (Hoffman process) のプロセスフロー22)

図7 Cu製錬において生じるアノードスライムからのAuの新しい回収プロセスフロー20)

12

THE CHEMICAL TIMES
2.3.2 Pb製錬において生じるアノードスライムからのAuの回収

灰吹き法により酸化してSbなどを揮発除去後、さらに酸化を進

乾式製錬により得られた粗鉛中にはCu、As、Sb、Bi、SnなどのめてBiを酸化鉛（PbO）
滓中に濃縮し、Au–Ag 合金を分離する手不純物とともに、AuやAgなどの貴金属が含有されている。まず、法が用いられている7-9, 20)。

Cuの除去
（脱銅処理）が行われる。0.1–0.6 %のCuを含む粗鉛は、脱銅鍋で攪拌されながら融点近くまで冷却され、Cuおよび過飽和になった他の不純物成分がCuドロスとして除去される。
続いて、脱銅処理後の粗鉛中の、As、Sb、Snが除去される。Pbよ

金のリサイクルり酸素との親和性の高いAs、Sb、Snを酸化処理により除去する

03

柔鉛と呼ばれる方法、または、NaOHなどのアルカリ塩を加えて金含有廃棄物からの金の回収は、その形状、組成、品位に応じアルカリ元素との複合酸化物として除去するハリス（Harris）
法とて、前節までに述べてきたようなさまざまな技術の組み合わせ呼ばれる方法が用いられる。粗鉛中に残存したAuやAgなどの貴によって処理されている15)。WPCB中のAuのリサイクルを例に

金属は、乾式法と電解精製法の二つのプロセスフローで回収さ紹介する。プロセスフローを図9に示す。WPCB中にはAu以外にれる。

も、Fe、Cu、Al、Ni、Ag、Pdなど多くの元素を含む23)。WPCBは、

乾式法では、粗鉛にZnを加え、パークス（Parkes）
法と呼ばれまず分解され、物理選別（磁力選別、渦電流選別など）により、貴る方法でAu、AgをZn相に分離し、生じたZnクラストから、Znを金属などの有価物の品位を向上させる。物理選別だけでは、貴揮発除去した後、灰吹き法による分銀工程で、AuとAgを回収す

金属を効率的に回収することはできないため、直接湿式処理まる。

たは乾式処理と湿式処理の組み合わせにより Au を化学的 (冶

電解精製法によるAu回収プロセスフローを図8に示す。Pbの金的) に分離・精製する。

と六フッ化ケ
電解精製プロセスには、ケイフッ化水素酸（HSiF6）

Au品位の高いスクラップに対しては、多くのリサイクル事業から成る電解液を用いるベッツ（Betts）
法がイ酸鉛(II)（PbSiF6）やHCl(aq.)とH 2O 2者で、王水（HCl(aq.)とHNO 3の混合溶液）

採用されている。粗鉛をアノード、純鉛種板をカソードとして、電(aq.)の混合液などを用いて直接浸出する手法が用いられる。

解が行われる。回収される一般的なアノードスライムには、Pbの宝飾品などAu品位が30%以上の合金にはミラー法も有効であ

他にAu、Ag、Cu、As、Sn、Sb、Biなどが含有されている。このア

る。Cuを含むAu品位の高いスクラップには硫酸を用いるプロセ

ノードスライムから貴金属を回収する際には、溶殿炉で溶解し、ス（Cuの優先溶解によりAu濃縮物を回収）が適用されることもシアン化物溶液をある7)。Au品位の低いスクラップに対しては、用いAuを浸出する場合が多い。また、Au品位の低いスクラップやシアン化プロセスの残渣は、Cu製錬やPb製錬プロセスに鉱石と共に原料として投入され、2.3節で述べたプロセスでAuが回収される。AgやCuを含むAu品位の低いスクラップなどに対しては灰吹き法が用いられることもある。

アノード電析を用いる貴金属の抽出回収プロセス04

以上に説明したように、Auの製錬・リサイクルプロセスでは、
シ
アン化物／酸素、HCl(aq.)／HNO3など強力な錯化剤と酸化剤を組み合わせた溶液を要する。さらに、スクラップは多くの元素を含むため、その相互分離には多段かつ複雑な工程が必要である。そのため、プロセスに長時間を要し、また有害廃液を多量に発生するという問題がある。従って、貴金属のリサイクルにおいては、簡便で有害廃液の発生が少ないプロセス設計が求められている。
筆者らは、最近、図9に示す、アノード電析法を用いた貴金属
含有スクラップからの貴金属リサイクルプロセスを提案・開発し
図8 Pb製錬において生じるアノードスライムからのAu の回収プロセスフロー9)た。本手法では、
まずスクラップ中に含まれる回収対象となる貴金属M（M: Au, Pt, Pdなど）
を電気陰性度が低い活性金属R（R:
Li, Na, Caなど）と反応させ合金化させる。得られたR–M合金を、（アニオン）
Mn−に
溶融塩中に、陽イオン（カチオン）
Rm+と陰イオン13

特集

金属リサイクル

分離して溶解させる。この溶融塩中のMn−を電気化学的に酸化し定電位電解中の電流値の変化および、電解後の析出物の写真とて、金属Mとしてアノード上に析出させる。同時に、カソードでは、走査電子顕微鏡（SEM: Scanning Electron Microscope）の金属Rが析出する。析出したRは、ス
R が電気化学的に還元され、二次電子像を示す。電解中は正の電流が流れ、炭素電極上にはクラップ中に含まれるMとの合金化に再利用できるため、Rの消

金色の粉末が観察された．
エネルギー分散型X線分光法
（EDS:

m+

費は原理的にゼロとなる。本プロセスでは、Cl 2発生などの副反Energy Dispersive Spectrometry）
による分析およびX線回折

応を伴わず、溶融塩の消費がない上に、有害な廃棄物や排ガス（XRD: X-ray Diffractometer）の結果から、析出した金色の粉の発生を最小限に抑えることができる1)。

末は高純度のAuであることが確認された。以上の結果から、Au

本プロセスにおける反応を一般化して記述すると次式 (9)–(12) のようになる。

は溶融塩中にアニオン状態で存在し，
そのAuアニオンが正方向の電流によりAuとしてアノード析出することが示された。
さらに、
WPCBの主な含有金属であるCuがAuと共存する条件

Alloying:

R + M (in scrap) → R–M (in scrap)(9)下において、同様のプロセスでAuのみをアノード析出できること

Dissolution:

R–M (in scrap) → n R(10)

も実験的に確認した。本手法は、溶融塩中に溶解した貴金属アニ

Anode:

m M → m M + mn e(11)オンの酸化反応を利用するアノード電析法をという極めて特殊なCathode:n Rm+ + mn e– → n R(12)ものである。アノード電析法をスクラップ中の貴金属のリサイク

m+

n–

–

+m M

n–

ルプロセスに適用すれば、スクラップ中のAuに対して、原理的にはNaや溶融塩を消費せず、有害な廃棄物を生成しない、
シンプル
で環境調和型のリサイクルを実現できる可能性がある。

図10 グラファイト電極上へのAuのアノード析出。(a)定電位電解中の電流値,(b)電解後の炭素電極表面の写真、(c)電解後の炭素電極表面のSEM像。黒鉛棒の電位は0.6 V vs Na (l) / Na+に設定し、1023 K (750 ºC)の動作温度で2時間電解した。This figure is adopted from Ref24).
図9 従来の貴金属含有スクラップからのリサイクルプロセスフローと最近筆者らが開発した新規プロセスフロー(点線囲い内)。MはAuやPGMsなどの貴金属、RはLi, Na, Caなどの活性金属。Reprinted withpermission from Ref.1)

おわりにRとしてNaを用いる例を紹介する。Na–Au合金を設置した

05

750 °
C(1023 K)のNaCl–NaI混合溶融塩中に炭素電極を挿入

本稿では、Auの製錬・リサイクル技術について最近の筆者らし、印加電圧0.6 V vs. Na (l) / Na で定電位電解を2時間行っの研究を含めて概説した。Auは、その希少性と美しさおよび化学た。その際には、モリブデン線、Na–Au合金をそれぞれ参照極、的安定性から地金として重要な資産価値を有する。世界情勢不対極として用いた。詳細は原著論文 を参照されたい。図10に、

安のなか、Auの価格は上昇の一途をたどっている。またAuはそ

+

24)

14

THE CHEMICAL TIMESの優れた電気的性質や腐食耐性から、
電気・電子機器の接点部な

参考文献

どに利用され、今後もその需要は増すばかりである。
したがって、

1.

大内隆成 , 岡部徹 . 貴金属のアノード電析を用いた新規リサイクル手法 . 日本金属学会誌 . 2021, 85, 8, 316–328.

2.

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 . 2011, 22, 1, 50–57.

ルの現行プロセスでは強力な薬品や有毒な金属が用いられてお3.

り、環境に与える負荷が大きい。
したがって、環境に配慮した新し次田泰裕 . 白金族金属の製造プロセスの現状と課題 . 金属 . 2006, 76,
9, 991-997.

4.

World Gold Council,  https://www.gold.org/goldhub/data/ ( 参照 2024-03-27).

5.

Bullion By Post: “Gold grade”,   https://www.bullionbypost.
co.uk/index/gold/gold-grade/ ( 参照 2024-04-03).

は基礎研究の段階であるが、将来的には Auやさまざまなレアメ

6.

タルの製錬・リサイクルプロセスの研究開発に貢献するものと期

的場幸雄 , 渡辺元雄 , 小野健二 . 金属製錬技術ハンドブック . 朝倉書店 , 1963, 508.

7.

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9.

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Auの安定供給は重要な課題であり、そのための製錬・リサイク
ル技術が重要となる。本稿で述べたように、Auの製錬・リサイク

いプロセスの研究開発が益々重要となってくると筆者らは考えている。本稿の最後に紹介した筆者らの最近の研究は、現時点で待している。
謝辞
本稿執筆にあたり、九州大学大学院 工学研究院 谷ノ内 勇樹
准教授、東京大学 生産技術研究所 黒川 晴正 教授、千葉大学千葉大学大学院 工学研究院 吉村 彰大 助教、マサチューセッツ工科大学 上村 源 博士に貴重なコメントを頂いたのでここに謝意を表する。

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