ISSN0913-0020

The Japan Research and Development Center for Metals

一般財団法人

金属系材料研究開発センター

2017.6No.368

TODAY

金メダルは都市鉱山からくっついているので、金イオンは界面にピン止めされたかたちとなっていますが、不純鹿児島大学 工学部
環境化学プロセス工学科教授
二井 晋

物の金属イオンは界面活性剤とくっつかないので、液の中に存在しています。泡沫の上から液を注げば、液は流れ落ち、簡単に金イオンと不純物を分けることができます。
このアイデアを形にしたの2020 年の東京オリンピックでは、メダルに使われる金・銀・銅を、都市鉱山からの 100%リサイクルでつくるプロジェクトが進められています。ご存知のが、連続向流泡沫分離操作です。原液に空気を送って泡沫をつくり、泡沫層の上から洗浄液と呼ばれる界面活性剤の溶液を入れるだけで、塔頂かように、携帯電話や PC など小型家電の電子基板には金が使われており、およそ 1 トンの廃棄物から 200gの金が「採掘」されます。これは、天然の鉱石 1 トンあたりに含まれる金が約 20g とすれば、10 倍の含有量であるため、廃棄物はまさに都市鉱山と言えまら連続的に高純度の金イオン溶液が得られ、原液に含まれる金を 100%回収できました。

す。含有量だけを考えると、都市鉱山からの金の採掘は簡単そうですが、多様な不純物が共存しているため複雑な分離プロセスが求められ、金を高純度にこの手法を実用化するべく研究に取り組んでいます。

精製することが求められます。
私の専門分野は分離工学で、混合物の中から標的物質を速く、簡単かつ選択的に分離するための方法と装置を研究しています。研究室の成果として、金イオンだけをシンプルな操作で高い回収率で取り出せる手法を開発しました。それについてご紹介いたします。
当時の研究室の先輩が、一般的な洗剤に含まれていた、ある界面活性剤が、塩酸の中に溶けた金イオンだけに結合することを発見しました。洗剤に金イオンが結合するなら、伝統的な分離手法である泡沫分離 ( 気泡の表面に標的物質をくっつけて浮上させる ) を使えば、簡単に金イオンだけ濃縮できるのでは、と考えて行ってみたところ失敗でした。金は濃縮されたのです
が、純度が低く原液に含まれる他の金属イオンが、不純物として原液と同じ濃度で含まれていたのです。不純物を泡から簡単に取り除くことができれば、原液から金だけを濃縮することができます。
気泡の集合体はビールの泡のような「泡沫」と呼ばれます。ここには気泡の界面と気泡でできた空間を埋める液があります。界面活性剤は気泡の表面に私が勤務する鹿児島では、『錫山』など鉱山に由来する地名が点在し、かつての金山跡も至るところに見られ、島津藩の財政に貢献したことは想像に難くありません。黄金の国と言われたジパングは過去のものでなく、鹿児島県には現役の金鉱山が 2 つあります。ひとつは菱刈、もうひとつは串木野です。菱刈鉱山の金の含有量は世界トップレベルにあり、串木野では知覧町の赤石（あけし）鉱山で露天堀された鉱石が精錬されています。この背景から串木野では都市鉱山からのリサイクルが行われ、電子・半導体部品、電子基板や金を含むペーストなど多様な原料からの金の回収が展開されています。
東京オリンピックで贈られる金メダルには鹿児島でリサイクルされた金も使われることでしょう。鉱山にとって鉱脈が生命線であるように、都市鉱山では廃棄物の定常的な集積が「鉱脈」となります。自然が鉱脈をつくりだすように、都市鉱山では我々人間のはたらきが鍵となります。オリンピックを契機に日本の各地で太い鉱脈がつくられレガシーとして継続されることを期待しています。

1

JRCM REPORT

次世代自動車向け高効率モーター用磁性材料技術開発
プロジェクト第２期概要
高効率モーター用磁性材料技術研究組合
専務理事 作田 宏一
１．はじめに「次世代自動車向け高効率モーター用磁性材料技術開発」は、経済産業省の新たな研究開発制度として平成 24 年度に創設された 10 年計画の「未来開拓研究」の最初のプロジェクトとしてスタートした。「高効率モーター用磁性材料技術研究組合 ( 略称：MagHEM)」は、本プロジェクトの実施母体として、同年９月 25 日に設立された。平
成 26 年度からは委託元が新エネルギー・産業技術総合開発機構 (NEDO) に移管され、NEDO の委託事業として実施されている。平成 28 年度で前半５年間が終了し、平成 29 年度から後半５年間の第 2 期に入っている。
本プロジェクトの課題の一部 ( ジスプロシウムを使わないネオジム磁石の高性能化、高性能軟磁性材料開発 ) は、研究開発期間が前半５年間で、これらはそれぞれの目標をほぼ達成して予定通り終了した。また、当初より本プロジェクトは５年目に研究の進捗状況や関連技術・市場動向の変化等を勘案して課題の見直しを行うことになっており、平成 28 年６月に第２回の中間評価が実施され、新磁石実現につながる画期的成果に対する評価と更なる体制強化への提言も頂いたが、平成29 年度の経済産業省予算の大幅削減により、第２期は新磁石材料開発に絞った計画でスタートすることとなった。
平成 29 年３月末で、前期終了課題担当の５組合員が脱退し、平成 29 年４月に１組合員が新規加入したため、平成 29 年４月１日現在の組合員は、５企業、１国研、１団体の合計７機関である。
第２期のスタートにあたり、新たに改訂された
NEDO の基本計画 [1] をもとに、本プロジェクトの目標と研究開発内容、研究体制、実施計画について、改めて紹介したい。

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JRCM NEWS No.368

2２．第２期の目標と研究開発内容＜研究開発目標＞の研究開発に取り組む。ただし、今後の実用化の第 1 期では、レアアースに依存しない革新的高 際の資源リスク、コスト等を考慮し、レアアース性能磁石の開発、エネルギーの損失が少ない高性 のうち重希土類は使用しないこととする。
能軟磁性材料の開発、さらにはこれらの新規磁石
重希土類フリー磁石で最適構造・最適組織の探や新規軟磁性材料の性能を最大限に生かして更な 索及び開発、ナノ組織制御技術開発、粒子合成プる高効率を達成できるモーターの開発を行い、エ ロセス開発に取組み、ネオジム焼結磁石の 2 倍のネルギー損失を従来モーター比 25%削減する高効 強さを持つ高性能新磁石を開発する。
率モーターの実現を目標とした。
第 2 期では、新規高性能磁石開発に特化して取 【中間目標（平成 31 年度末）】り組むこととし、第 1 期での軟磁性材料やモー現在の耐熱性ジスプロシウム含有ネオジム焼結
ター評価技術開発の成果と合わせて、従来モー 磁石の 2 倍の最大エネルギー積「180℃においてター比で 40%エネルギー損失低減と 40%小型化 50MGOe」を持つ磁石を実現するために関連するを実現する磁性材料の開発を目指す。
要素技術を開発する。
＜研究開発内容＞【最終目標（平成 33 年度末）】①新規高性能磁石開発
現在の耐熱性ジスプロシウム含有ネオジム焼結
自動車電動化のキー材料である磁石の革新は我 磁石の 2 倍の最大エネルギー積「180℃においてが国の産業競争力強化に重要であるため、新磁石 50MGOe」を持つ磁石を開発する。

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②共通基盤技術の開発
ネオジム磁石に関する米国の基本特許が平成26 年に切れるにあたり、我が国の優位性が低下する恐れが指摘されている。この様に、特許戦略は事業化には必須であり、磁性材料から最終製品であるモーターまでを巻き込んだ特許戦略議論が重要となっている。また、磁石開発を支援するための先端解析や評価技術が開発力強化のために重要である。
磁性材料・モーター設計に関する各事業者の特許戦略策定を支援するため、磁性材料からモーターまで全てを網羅した特許調査・技術動向調査を行う。また、共通基盤技術として、各テーマで共通する基盤的な技術開発や材料開発、分析・評価・解析・保磁力機構の解明などを行う。更に現在のテーマに挙がっていない新規高性能磁石材料の探索を行う。

（２）「共通基盤技術の開発」
・磁石製造の配向制御、組織制御の技術開発に目処を付ける。
・磁気特性予測システムの構築に目処を付ける。
・高保磁力に対応した磁気特性評価技術を開発する。
・高負荷環境下での磁性材料評価・解析技術を開発する。
【最終目標（平成 33 年度末）】（１）「特許・技術動向調査・特許戦略策定支援」
磁性材料に関する情報センターを構築する。
（２）「共通基盤技術の開発」
・磁石製造の配向制御、組織制御技術を開発する。
・磁気特性予測システムを開発する。
・高速・高精度な磁気特性評価技術を開発する。
・モーター実装を想定した評価技術 ( シミュレーション）を開発する。

【中間目標（平成 31 年度末）】（１）「特許・技術動向調査・特許戦略策定支援」
磁性材料に関する情報センター構築に向けたコンテンツの整備を完了する。

＜参考文献＞[1]「次世代自動車向け高効率モーター用磁性材料技術開発」
基本計画 (NEDO)

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（出典：NEDO）➨䠍ᮇ㻞㻜㻝㻞㻞㻜㻝㻟➨䠍ᮇ㻞㻜㻝㻣㻞㻜㻝㻤ᛶ⬟㻝㻚㻡ಸ㻞㻜㻝㻣㻞㻜㻝㻤䐟㻙㻝䝆䝇䝥䝻䝅䜴䝮䝣䝸䞊䝛䜸䝆䝮☢▼䛾㛤Ⓨ䐟㻙㻝䝆䝇䝥䝻䝅䜴䝮䝣䝸䞊䝛䜸䝆䝮☢▼䛾㛤Ⓨ䞉䝘䝜⤖ᬗ⢏䝛䜸䝆䝮↝⤖☢▼㛤Ⓨ䞉㻺㼐㻲㼑㻮␗᪉ᛶ㻴㻰㻰㻾☢▼⢊ᮎ㛤Ⓨ䞉䝘䝜⤖ᬗ⢏䝛䜸䝆䝮↝⤖☢▼㛤Ⓨ䞉㻺㼐㻲㼑㻮␗᪉ᛶ㻴㻰㻰㻾☢▼⢊ᮎ㛤Ⓨ䐟㻙㻞 䝛䜸䝆䝮☢▼䜢㉸䛘䜛᪂☢▼䛾㛤Ⓨ䐟㻙㻞 䝛䜸䝆䝮☢▼䜢㉸䛘䜛᪂☢▼䛾㛤Ⓨ䞉❅໬㕲䝘䝜⢏Ꮚ䝞䝹䜽య໬ᢏ⾡䛾◊✲㛤Ⓨ䞉䝘䝜」┦⤌⧊ไᚚ☢▼䛾◊✲㛤Ⓨ䞉㻲㼑㻺㼕㉸᱁Ꮚ☢▼ᮦᩱ䛾◊✲㛤Ⓨ䞉❅໬㕲䝘䝜⢏Ꮚ䝞䝹䜽య໬ᢏ⾡䛾◊✲㛤Ⓨ䞉䝘䝜」┦⤌⧊ไᚚ☢▼䛾◊✲㛤Ⓨ䞉㻲㼑㻺㼕㉸᱁Ꮚ☢▼ᮦᩱ䛾◊✲㛤Ⓨ䞉㧗㻮㼟䝘䝜⤖ᬗ㌾☢ᛶᮦᩱ䛾㛤Ⓨ䐠 ㌾☢ᛶᮦᩱ◊✲㛤Ⓨ䞉㧗㻮㼟䝘䝜⤖ᬗ㌾☢ᛶᮦᩱ䛾㛤Ⓨ䐡 㧗ຠ⋡䝰䞊䝍䞊䛾㛤Ⓨ㕲ᦆ ϭͬϱ䞉☢▼ῶ☢䛾䝰䞊䝍䞊䜈䛾㐺⏝ᢏ⾡䛾◊✲㛤Ⓨ䞉ྍኚホ౯ヨ㦂ᢏ⾡䛾◊✲㛤Ⓨ䞉᪂☢ᛶᮦᩱ☢ຊ䝰䞊䝍䞊䛾ᬑ㐢ⓗタィᢏ⾡䛾㛤Ⓨ䞉☢▼ῶ☢䛾䝰䞊䝍䞊䜈䛾㐺⏝ᢏ⾡䛾◊✲㛤Ⓨ䞉䜲䞁䝞䞊䝍䞊䛸䝰䞊䝍䞊䛾䝖䞊䝍䝹䛷䛾పᦆኻ໬タィ䞉ྍኚホ౯ヨ㦂ᢏ⾡䛾◊✲㛤Ⓨᢏ⾡◊✲䞉᪂☢ᛶᮦᩱ☢ຊ䝰䞊䝍䞊䛾ᬑ㐢ⓗタィᢏ⾡䛾㛤Ⓨ䞉䜲䞁䝞䞊䝍䞊䛸䝰䞊䝍䞊䛾䝖䞊䝍䝹䛷䛾పᦆኻ໬タィᢏ⾡◊✲䞉≉チ䞉ᢏ⾡ືྥㄪᰝ䞉≉チᡓ␎⟇ᐃᨭ᥼䞉ඹ㏻ᇶ┙ᢏ⾡䛾㛤Ⓨ䞉≉チ䞉ᢏ⾡ືྥㄪᰝ䞉≉チᡓ␎⟇ᐃᨭ᥼䞉ඹ㏻ᇶ┙ᢏ⾡䛾㛤Ⓨ䖩 ୰㛫ホ౯䖩 ୰㛫ホ౯

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JRCM NEWS ／第 368 号

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2017 年 6 月 1 日
小紫 正樹
一般財団法人 金属系材料研究開発センター〒 105-0003 東京都港区西新橋一丁目 5 番 11 号 第 11 東洋海事ビル 6 階

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