Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
次に、シュウ酸に In と Sn を溶解させた模擬廃液に対して、上記の超分子型固相抽出材、及び、キレート樹脂（Chelex100、PA-1、PB-1）、カチオン交換樹脂（SC-1）、アニオン交換樹脂（SA-1）の適用を検討した際の In、Sn の抽出率及び回収率を図 3-4-7 に示した。シュウ酸エッチング模擬廃液からの In の抽出率は、T-2、T-3、T-7、S-2、S-10、Chelex100、PA-1、PB-1 では 90-100％と高い値を示し、T-5 では約 40％、SC-1、SA-1 では 20％未満であった。さらに、各カラムにおける Sn の抽出率及び回収率に関して、MRT ゲルでは、Sn の回収率は T-5、T-7、S-2 において 0％、T-2、T-3、S-10 において 20-50％と低い値を示したため、カラムに Sn が残存して保持されており、また、MRT ゲルは In と比較して Sn に対してより強い保持能力を有すると考えられる。キレート樹脂では、Sn の抽出率及び回収率は 90-100％と高い値を示し、In と同様の挙動を示した。イオン交換樹脂では、Sn はカチオン交換樹脂（SC-1）では抽出されなかったが、アニオン交換樹脂（SA-1）では約 100％の抽出率が得られた。

以上の検討より、T-5を除くMRTゲル及びキレート樹脂を用いるとシュウ酸エッチング廃液からInの回収・濃縮が可能であり、さらに、MRTゲルではInとSnの分離が可能であると考えられるが、MRTゲルからのSnの回収方法を検討する必要がある。一方、イオン交換樹脂はInの回収・濃縮が困難であるが、陰イオン交換樹脂であるSA-1は固相抽出によりSnを除去することが可能であると考えられる。

In(Ⅲ)

Sn(IV)

Sn(IV)

図3-4-7 シュウ酸エッチング模擬廃液中におけるIn、Snの抽出率及び回収率 pH 0.63, In(III) 300 ppm, Sn(IV) 30 ppm, 5% (COOH) $ _{2} $ , N=3
図3-4-8 MRTゲルにおけるSnの回収率

30 ppm Sn, 5 % (COOH) $ _{2} $ , N=3

## 2 ）MRT カラム中 Sn の回収

MRT ゲルカラムにおけるシュウ酸エッチング模擬廃液の固相抽出に関して、硝酸を用いた逆抽出法では、MRT ゲルカラムに保持された Sn を完全に回収することができなかった。MRT ゲルカラムに 1 or 6 M HNO₃、6 M HCl 及び 1 M HCl / 10 mM EDTA を通液した際の Sn の回収率を図 3-4-8 に示した。Sn の回収率は T-2、T-3、T-5、S-10 では 90-100 % であり、Sn は完全に回収されたが、T-7、S-2 では 50 % 未満であり、T-7、S-2 に Sn が残存していると考えられる。

##### 3. 4. 2. 4 まとめ

エッチング模擬廃液として 300 ppm In / 30 ppm Sn / 5 % (COOH) $ _{2} $ を調製し、超分子型固相抽出材（S-2 type）に適用した。固相からの溶離条件により In と Sn を定量的に分離することができた（図 3-4-9）。

図 3-4-9 超分子型固相抽出材による In と Sn の抽出分離

## 参考文献

1) R. Shimizu, K. Sawada, Y. Enokida, I. Yamamoto, Journal of Supercritical Fluids, 33, 235-241 (2005)
### 3.5 実験室レベルのキレート洗浄-固相抽出処理による実試料中レアメタル回収

実試料として溶融飛灰、製品製造段階で発生した廃ITOガラス、非鉄精錬ダスト、廃蛍光管のキレート洗浄・固相への回収実験を実験室レベルで実施した結果として、主なレアメタルの回収率等を表3-5-1にまとめた。レアメタルとしてNd, Pr, Y, Er, Eu, In等のレアメタル元素を80％以上を達成することができた。またキレート洗浄後の溶融飛灰には、後処理洗浄を行って、Pb, Cd, Asの溶出量0.01ppm以下を達成することができた。

表3-5-1 廃棄物実試料中におけるレアメタルの回収率

実試料	溶融飛灰	廃ITOガラス	非鉄精錬がスト	廃蛍光管
主なレアメタル元素	Nd, Pr, Y, Er	In	In	Eu, Y
キレート抽出条件	加熱法	MW法	MW法	加熱法
超分子型固相抽出材	T-1	T-4	T-4	T-1
全回收率	83%	97%	98%	94%
規制元素	Pb, As, Cd	-	-	-
最終的な溶出量	各0.005 ppm以下	-	-	-
(大阪市立大学) 水谷 聡

### 4. 1 1段階抽出でのキレート溶液による鉛製錬ダストからのインジウム抽出

わが国では，インジウムは，主として鉛製錬・亜鉛精錬などの製錬時に発生する副産物であるダストから酸抽出法などにより回収されている。しかし，酸を用いると装置が腐食することから，酸を用いない抽出方法が求められている。また，非鉛製錬ダストは必然的に鉛，亜鉛などの金属を高濃度で含むため，インジウムをそれらの金属と分けて回収することが望ましい。これらの課題に対応するため，本章ではキレート溶液を用いた鉛製錬ダストからのインジウムの抽出方法について検討した。

#### 4. 1. 1 実験試料とその特徴

本実験では国内で生産された鉛製錬ダストを試料として用いた。鉛製錬ダストの化学的特徴を表4-1-1に示す。

表4-1-1 鉛製錬ダストの特徴

pH	4.20 （液固比 L/S=10） 4.40 （液固比 L/S=100）
色	薄黄色
におい	無臭

$ ^{*} $ 溶媒 pH5.60 蒸馏水

## 含有量分析方法

まず鉛製錬ダストに含まれる金属類の含有量を測定した。試料 0.05 g をはかり取り、塩酸 3 mL・硝酸 2 mL・ふっ化水素酸 3 mL を加え、マイクロ波加熱分解装置（マイルストーンゼネラル mls1200mega）で 250W：5 分、400W：5 分、650W：5 分、250W：5 分、余熱 5 分で加熱分解を行った。冷却後、ふっ素樹脂ビーカーに分解容器内容物を移し、硫酸 1 mL を加えホットプレート（ZOJIRUSHI EA-DB10）上で硫酸白煙発生がなくなるまで加熱し、王水 10 mL を加え、温度 200 ℃、20 分間加熱を行った。溶解した濾液をペーパーフィルター（ADVANTEC 5A）を用いて濾過を行い、ICP 発光分光分析装置（SII VISTA-MPX）で測定した。図 4-1-1 に実験のフローを示す。
図4-1-1 加熱分解のフロー

表4-1-2に鉛製錬ダストの含有量と元素の分類を示す。化学的特性と経済的有用性を考え対象元素は以下の3つに分類した。

①レアメタル（In, Bi, B）

金属の価格が比較的高く、抽出が困難な元素であるうえ、工業需要が存在し安定供給の確保が重要である元素

②価格が低い金属（Pb, Zn, Sn, Cd, Fe, Al, Cu, Mg）

元素の価格が低く、ダストからの回収の経済性が低い元素

③塩類（K, Ca, Na）

一般環境中に存在し、回収の必要性がない元素

鉛製錬ダストに最も多く含まれている金属は鉛であり、45%を占めていた。次いで多く含まれているのは亜鉛で6.7%を占めていた。亜鉛の次に多いのがインジウムであり2.6%となっていた。また、表3.2の価格は財務省貿易統計とLMEを参考にした2011年の平均金属価格である。表からインジウムは回収の価値が高いことがわかる。
表 4-1-2 鉛製錬ダストの含有量と価格 n=6

分類	元素	含有量(mg/kg)	価格(円/g)
レアメタル	In	26,000	55
Bi	2,200	2
B	500	0.2
価格が低い金属	Pb	450,000	0.2
Zn	67,000	0.15
Sn	25,000	2
Cd	5,000	0.2
Fe	1,000	0.05
Al	900	0.2
Cu	200	0.6
Mg	80	0.1
塩類	K	8,000	-
Ca	6,000	-
Na	17,000	-

出典:財務省貿易統計、LME 価格は1 $75円換算

#### 4. 1. 2 常温下でのキレート溶液による抽出挙動

##### 4. 1. 2. 1 常温中の液固比による抽出量

## 実験方法

試料 10g と溶媒（pH7.0 EDTA : 100 mM）の液固比が L/S=5, L/S=10, L/S=20, L/S=40 となるように混合し、振とう幅 200 回/min、振とう時間 2 hr で平行振とう後、0.45 μm メンブランフィルター（直径 90 mm）で吸引濾過を行い、濾液を回収した。回収した濾液を ICP 発光分光分析装置で測定した。

## 実験結果

## 液固比による影響

試料量 10 g での液固比の違いによる EDTA 抽出の実験結果を図 4-1-2 に示す。図の左上は液個比と pH の関係、右上はインジウム、左下は鉛、右下は亜鉛の液固比と抽出量との関係を表した。また、どの程度金属回収しているのか判断しやすいようにグラフ内に抽出率を示した。
Zn

図 4-1-2 EDTA100mM での液固比による抽出量と抽出率

液固比による pH の変化では、溶媒量が少ないとダスト試料中に含まれる酸の影響を受けることがわかった。表 4-1-3 に EDTA の酸解離定数を示した。

表 4-1-3 EDTA の酸解離定数 $ ^{1)} $

$ pK_{a1} $	$ pK_{a2} $	$ pK_{a3} $	$ pK_{a4} $
EDTA	1.99	2.67	6.16	10.26

pH4 では、EDTA の状態は $ H_{3}L^{-} $ が支配的になるため、金属 $ Mn^{+} $ との錯形成反応において酸が放出され、pH が下がったと考えられる。また、pH が金属と EDTA の錯体形成に影響したが、特に、条件安定度定数は、錯体形成反応に pH の影響を考慮した値であり、条件安定度定数が大きいほど安定な錯体をつくりやすいため、金属-EDTA 錯体として抽出される。条件安定度定数の結果を図 4-1-3 に示す。
図 4-1-3 pH による In, Pb, Zn の条件安定度定数の影響

図4-1-3からPbとZnの条件安定度定数は中性で最も高く、酸性ではPb-EDTA錯体、Zn-EDTA錯体を形成しにくいことが見て取れる。これが、L/S=5,10においてPb,Znの抽出率が低かった原因と考えられる。一方，pHが酸性であるL/S=10以下ではPb,Znの抽出量は低下し、L/S=20以上ではpHが中性となったPb,Znのどちらも抽出量が高くなったと考えられる。InはPb,Znと異なりL/S=10とL/S=20で大きく変化しなかった。これはEDTAとInの条件安定度定数が弱酸性で最も高くなるためであることと、L/S=5のように液固比が小さいと溶液量が少なくなるため、試料量に対するEDTA量が少なくなったことが重なったためと考えられる。

##### 4. 1. 2. 2 試料量のスケールアップにおける再現性の確認

回収技術の実用化という観点から，試料量を増やした条件の下での回収率を確認する必要がある。その評価の一環として，スケールアップを行った場合に回収率に違いが表れるのかを確認するために，試料量が5 gの場合と20 gの場合での比較を行った。

## 実験方法

5 g および 20 g のダスト試料を秤りとり，試料と溶媒（pH7.0 EDTA 100 mM）の液固比が L/S=20 となるように混合した。振とう幅 200 回/min の条件で 2 時間平行振とうした後、孔径 0.45 μm のメンブランフィルターを用いて吸引濾過を行い、濾液を ICP 発光分光分析装置で測定した。なお使用したメンブランフィルターの濾紙は，スケールアップを目指すとともに濾過時間を短縮するために，直径が 90 mm のものを用いた。
## 試料量の違いによる抽出結果

試料量を 5g と 20g と変えた場合の液固比 L/S=20 でキレート抽出を行った抽出結果を図 4-1-4 に示す。In, Zn, Pb のいずれも抽出量には大きな開きが見られず，液固比が同じであれば、抽出量はほとんど変わらず、このことから試料のスケールアップを行ってもほぼ同様の回収率が得られるものと期待された。

図 4-1-4 試料量の変化による抽出量の差異（EDTA 100 mM, L/S=20）

##### 4. 1. 2. 3 1N 塩酸との抽出量の比較

キレート溶液による抽出技術の有効性を評価する際の比較対象は, 現在行われている酸抽出技術である。ここでは, 1N 塩酸との抽出量を比較する。

## 実験方法

試料 20g と各溶媒（塩酸：1N、pH7.0 EDTA：100 mM）の液固比が L/S=20 となるように混合し、振とう幅 200 回/min、振とう時間 2 hr で平行振とうした後、0.45 μm メンブランフィルターで吸引濾過を行い、濾液を ICP 発光分光分析装置で測定した。

## 塩酸と EDTA の抽出量の差異

1 N 塩酸と EDTA100mM の抽出量の結果を図 4-1-5 に示す。1 N 塩酸では、インジウム抽出量が 15,000 mg/kg と、EDTA の 1,200 mg/kg より 10 倍以上, 高い抽出量であった。また、鉛の抽出量は 0 mg/kg であり、鉛表面に酸化皮膜が生じ、不動態となったため抽出されなかったと考えられる。一方、EDTA は中性であるためインジウムの抽出量は低く、鉛が多量に抽出される結果となった。常温でのキレート抽出は酸抽出に比べてインジウム抽出量が低く、抽出率を上げるための対策が必要である。
図 4-1-5 1 N 塩酸と EDTA100mM の抽出量（試料 20g, L/S=20）

#### 4. 1. 3 オートクレーブ加熱を行った場合のキレート溶液による抽出挙動

前節までに調べたように, 常温でのキレート抽出では酸と比較して十分に抽出が出来ないため, オートクレーブによって加熱し, キレート溶媒による抽出率を上げることが出来るかを検討した。さらに, 溶媒にキレート効果を増加させる試薬を加えた混合溶液を用いた加熱抽出を行い, 抽出率を高められないかを検討した。

##### 4. 1. 3. 1 100mM の EDTA 抽出時の液固比とインジウム抽出量実験方法

試料 10g と pH7.0 に調製した 100 mM の EDTA を混合した。溶媒量を 50mL, 100mL, 200mL, 400mL, 1000mL（液固比として，L/S=5、10、20、40、100）とし，オートクレーブ（120 ℃、1 atm）で、40 分間加熱し、放冷後 0.45 μm メンブランフィルターで吸引濾過を行い、濾液を ICP 発光分光分析装置で測定した。

## オートクレーブ加熱条件下での液固比による抽出結果

EDTA100mM のキレート溶液で、液固比の条件を L/S=5、10、20、40、100 にして加熱抽出を行った結果を図 4-1-6 に示す。
図 4-1-6 液固比による抽出量と抽出率（EDTA100mM pH7）

インジウムは液固比が大きくなるほど抽出量が増加した。インジウムの最大抽出量は$\mathrm{L/S}=100$ での$10,000\ \mathrm{mg/kg}$、抽出率では$40\%$であった。鉛の抽出量は液固比$\mathrm{L/S}=20$ で$300,000\ \mathrm{mg/kg}$であり、液固比$\mathrm{L/S}=20$ 以上の場合でも抽出量はあまり変化しなかった。亜鉛の抽出量は液固比が上がるほど抽出量が増加し、液固比$\mathrm{L/S}=100$ で抽出量が$40,000\ \mathrm{mg/kg}$、抽出率では$62\%$であり、$\mathrm{L/S}=40$ と比べ増加した。亜鉛が$\mathrm{L/S}=20$ 以上で抽出量が増加した原因は、液固比$20$ 以上での溶液の$\mathrm{pH}$は、添加直後には中性であるため、Pb-EDTA錯体を形成する。中性での反応は$\mathrm{H_{2}L^{2-}+Pb^{2+}\rightarrow PbL^{2-}+2H^{+}}$となり水素イオンを放出するため次第に$\mathrm{pH}$の減少が起こる。その後、EDTA-Pb錯体の反応は図4-1-3の条件安定度定数からわかるように酸では次第に錯体を形成が起こらなくなるため、ある$\mathrm{pH}$領域で平衡状態となる。平衡状態に達した$\mathrm{pH}$は弱酸性となり、Inの条件安定度定数は$\mathrm{Pb}$より高いため、Inの抽出量が増したのではないかと考えられる。
##### 4. 1. 3. 2 混合キレートによるインジウム抽出量

## ・メタリン酸混合によるインジウム抽出量

## 実験方法

試料 10g と pH7.0 の溶媒（EDTA：100 mM、200 mM、EDTA 100 mM+メタリン酸 100 mM）の液固比が L/S=40 となるよう混合し、オートクレーブ（120 ℃、1 atm）で、40 分間加熱し、放冷後 0.45 μm メンブランフィルターで吸引濾過を行い、濾液を ICP 発光分光分析装置で測定した。

## メタリン酸混合によるインジウム抽出結果

EDTA 100 mM と ヘキサメタリン酸 100 mM の混合溶液でのオートクレーブ加熱抽出と EDTA 100 mM、EDTA 200 mM でのオートクレーブ加熱抽出を行った場合の金属抽出量と pH の結果を図 4-1-7 に示す。

図 4-1-7 リン酸-EDTA 混合液の金属抽出量との比較
インジウムは EDTA と弱酸性～酸性の範囲で錯体を形成しやすいが、リン酸を加えた混合液では pH が 6 と中性に近いにも関わらず、抽出量は 13,000 mg/kg，抽出率は 50% であった。これは、EDTA 200mM の場合よりも高い抽出量であった。また、リン酸と EDTA の混合液は鉛を抽出しにくい傾向が見られた。リン酸と EDTA 混合液が EDTA の錯体形成と異なる挙動を示す原因は、キレート同士を混合したことにより、混合錯体を形成した結果，鉛の安定度定数が低下し、逆にインジウムの安定度定数が増加したためではないかと考えられる。

## ・クエン酸、メタリン酸、ポリリン酸の混合溶媒によるインジウム抽出量

本節では，クエン酸，メタリン酸，ポリリン酸の混合溶液を用いてインジウムの抽出を試みた。また各溶液の濃度も変化させた。検討した溶液は，①100mM の EDTA，②100mM の EDTA + 100mM のヘキサメタリン酸，③100mM の EDTA + 100mM のテトラポリリン酸，④100mM の EDTA + 36mM のクエン酸，⑤100mM の EDTA + 100mM のヘキサメタリン酸 + 36mM のクエン酸，の組合せの 5 種類である。

## 実験方法

試料 10g と，EDTA と リン酸、クエン酸の混合溶液 100mL（L/S=100）を混合し、オートクレーブ（120℃、1 atm）で、40 分間加熱し、放冷後 0.45 μm メンブランフィルターで吸引濾過を行い、濾液を ICP 発光分光分析装置で測定した。

## クエン酸、メタリン酸、ポリリン酸の混合によるインジウム抽出結果

混合溶液を L/S=100 でオートクレーブ加熱して抽出した結果（加熱後の pH, In, Pb, Zn 抽出量、抽出率）を図 4-1-8 に示す。

EDTA にヘキサメタリン酸を加えた溶媒②と⑤では加熱後の pH が 0.4 減少した。また、溶媒⑤ではインジウムの抽出率が 51%、溶媒①が 39% であることから、混合溶媒にはインジウム抽出量の向上に効果があったといえる。これは pH の減少による錯形成の進行とキレート溶媒の協同効果による条件安定度の変化が考えられる。溶媒②での亜鉛の抽出量は 50,000 mg/kg を超えて抽出率 80% とこれまでの実験で最高の抽出量を示した。また、インジウムと亜鉛は溶媒による抽出量の増減に正の相関がみられた。
図 4-1-8 混合溶媒の pH と抽出量、抽出率
#### 4. 1. 4 攪拌・ホットプレート加熱を行った場合のキレート溶液による抽出挙動実験方法

試料 10g と pH を調整した EDTA 混合溶液を L/S=100 になるよう混合し、ホットスターラーで 200 rpm の速度で攪拌し、溶媒温度 85℃で安定になるよう 5 時間加熱した。放冷後、メンブランフィルター（孔径 0.45 μm, 90 mm）で吸引濾過を行い、ICP 発光分光分析装置で測定した。

## 攪拌・ホットプレート加熱での抽出結果

## 溶媒による抽出量の差異

pH 7.0 の EDTA 200mM の EDTA 溶液と pH7.0 の EDTA 200 mM、クエン酸 36 mM、リン酸 100 mM に調製した混合キレート溶液（以下，混合キレート溶液とよぶ）の抽出結果を図 4-1-9 に示す。括弧内（%）は含有量を 100% とした抽出率を表す。

混合キレート溶液と EDTA 溶液を比較すると、混合キレート溶液は、抽出目的元素であるインジウムの抽出量が 800 mg/kg、抽出率で 3％増加した。また、抽出不要の金属である鉛は抽出量 75,600 mg/kg、抽出率で 17％増加した。同じく不要金属である亜鉛の抽出量は、-6,900 mg/kg、抽出量で 10％の減少となった。その結果として、EDTA 溶液と比べると混合キレート溶液では、インジウム抽出量が 800 mg/kg 増加した。また、増加した抽出量のほとんどが鉛ではあったが、3 元素の全体の抽出量は 69,500 mg/kg 増加した。

図4-1-10 EDTA200mMとEDTA200mM+リン酸+クエン酸の抽出量（pH7.0,85℃,5時間）
## pHによる抽出量の差異

pH5.5 と pH7.0 に調製した EDTA200mM+クエン酸+リン酸の混合キレート溶液を 85℃ 5 時間加熱した場合の抽出量を図 4-1-10 に示す。pH5.5 に調製した混合キレート溶液は、3 元素全体の抽出量が 8100mg/kg 増加し、増加分の 22% がインジウムであり、溶液内のインジウム抽出率は 84% と大幅に向上した。

図 4-1-10 pH5.5、pH7.0 での抽出量（EDTA200mM+リン酸+クエン酸 85℃，5 時間）

#### 4. 1. 5 本節のまとめ

本節では，鉛製錬ダストからのインジウムの抽出率を向上させることを目的として，加熱条件や溶媒条件を変更して，抽出実験に取り組んだ。インジウム抽出率が最も高かったのは、攪拌・加熱条件（温度85℃、加熱時間5時間、攪拌時間200rpm）におけるpH5.5 EDTA 200 mM + リン酸 100 mM + クエン酸 36 mM の混合キレート溶液であった。抽出量は、インジウム 22,000 mg/kg，鉛 455,400 mg/kg，亜鉛 89,700 mg/kg であり、抽出目標であるインジウム抽出率 80%（20,800mg/kg）を達成することができた。しかし、鉛が大量に抽出されているため、溶液中のインジウム組成は 4% に留まり、インジウムの含有量の高い抽出液を得るためには，更なる工夫が必要であった。

## 【本節の参考文献】

1) Anders Ringbom 著 田中信行 訳: 錯形成反応-分析化学における反応, 産業図書 p.328 1965
### 4.2 前処理との組み合わせによる2段階抽出でのインジウム抽出

4.1 節では，キレート溶媒の種類を変え，またオートクレーブやホットプレートを用いた加熱により，インジウムの抽出効率を高めることを試みた。しかし，試料中に高濃度に含まれる鉛が同時に抽出されるため，インジウムの含有量は低かった。そこで，本章では，キレート抽出に先立ち，可溶性塩類とともに鉛，亜鉛を洗浄除去した後に，再度キレート抽出を行い，インジウムの含有率が高い抽出溶液を得ることを試みた。

#### 4. 2. 1 リン酸洗净と（EDTA 抽出とオートクレーブ加熱）の 2 段階抽出

本節の実験フローを図4-2-1に示す。前処理として、常温中でリン酸溶液を用いた鉛の除去を行った。抽出工程では、残渣に対してEDTAによるオートクレーブ加熱抽出を行った。

図4-2-1 リン酸洗净と EDTA オートクレーブ加熱の 2 段階抽出フロー

## 実験方法

試料 10 g と溶媒（ヘキサメタリン酸 100mM）の液固比が L/S=5、20 となるように混合し、振とう幅 200 回/min、振とう時間 2 h 平行振とう後、0.45 μm メンブランフィルターで吸引濾過を行い、濾液を回収した。洗浄工程で回収した濾液を前処理液とした。

次に、メンブランフィルターに残った残渣をホットプレート上で 24 h 乾燥を行い、乾燥後残渣の重量を測定し、L/S=10、20、40 となるよう pH7.0 に調製した EDTA 溶液を混合し、オートクレーブ（120 ℃、1 atm）で、40 分間加熱し、放冷後 0.45 μm メンブランフィルターで吸引濾過を行い、濾液を回収した。抽出工程で回収した濾液を抽出液とする。前処理液、抽出液を ICP 発光分光分析装置で測定した。

## 前処理洗浄工程による除去結果

図4-2-2 に前処理工程のリン酸洗浄（L/S=5）での鉛、インジウムの除去率を示す。
図 4-2-2 リン酸洗净工程での金属除去量 (L/S=5)

前処理条件 L/S=5 でのリン酸洗浄では鉛を 5.0% しか除去できなかった。また、インジウムについてはほとんど抽出されず除去率は 0.7% であった。次に L/S=20 でのリン酸洗浄の鉛、亜鉛抽出量を図 4-2-3 に示す。また、リン酸洗浄の比較として、4.1.2.2 から常温での EDTA 100 mM（L/S=20）での鉛、亜鉛抽出量の結果を参照した。図 4-2-3 からリン酸洗浄での亜鉛抽出量は、EDTA とほとんど変わらなかったが、鉛の抽出量において、リン酸では 58,000mg/kg、EDTA では 230,000mg/kg と EDTA が鉛と錯体形成しやすく、L/S=20 での鉛除去における効果としては EDTA のほうが高いことがわかった。

図 4-2-3 リン酸洗净と EDTA 抽出での鉛、亜鉛抽出量（常温 L/S=20）
次に抽出工程である EDTA 加熱抽出での鉛、インジウムの抽出率を図 4-2-4 に示す。

図 4-2-4 EDTA 加熱抽出工程での金属抽出量

図 4-2-4 から、EDTA での加熱抽出では、液固比を上げることでインジウムと鉛の抽出量は増加した。また 4.1.3 節から、EDTA 100 mM（液固比条件 L/S=40）でのオートクレーブ加熱でのインジウム抽出量は 8,000 mg/kg（抽出率 37%）であったのに対して、同じ抽出工程である、本実験でのインジウム抽出率は、12,900 mg/kg（抽出率 51.5%）と高くなった。本実験でインジウム抽出量が増加した原因は、前処理によるリン酸の効果が影響したものと考えられる。リン酸が影響していることを示すものとして、4.1.3 節では EDTA 100 mM（L/S=40）の場合、鉛抽出量が 420,000 mg/kg（抽出率 95%）であったが、本実験では、234,000 mg/kg（抽出率 53.3%）と鉛抽出量が大幅に減少した。これは 4.1.3 節で、リン酸と EDTA の混合液は鉛を抽出しにくい傾向が見られたことと一致する。したがって、本実験では、リン酸洗浄後、残渣にリン酸が残ったことでオートクレーブ内で EDTA とリン酸が協同効果を示したため 4.1.3 節での EDTA 100 mM のみでのインジウム抽出量より増加したと考えられる。本実験では最大のインジウム抽出量は L/S=40 の液固比条件で 12,900 mg/kg であり、鉛抽出率が 234,000 mg/kg であった。抽出量に対する、鉛とインジウムとの割合は鉛が 95% であり、インジウムは 5% であることから、インジウムの割合が高い抽出液とはならなかった。
#### 4. 2. 2 キレート洗浄と（EDTA 抽出＋オートクレーブ加熱）の2段階抽出

本節での実験のフローを図4-2-5に示す。洗浄工程でpH7.0のEDTA100mMでキレート洗浄した。抽出工程では、EDTA100mMの液固比条件をL/S=20（Sとなる重量は，乾燥残渣の重量）としてオートクレーブ加熱抽出を行った。

図4-2-5 キレート洗浄と EDTA オートクレーブ加熱の2段階抽出フロー

## 実験方法

試料 10g と溶媒（EDTA 100 mM）の液固比が L/S=5、10、20、40 となるように混合し、振とう幅 200 回/min、振とう時間 2 h 平行振とう後、0.45 μm メンブランフィルターで吸引濾過を行い、濾液を回収した。次に、メンブランフィルターに残った残渣をホットプレート上で 24 h 乾燥を行い、乾燥後残渣の重量を測定し、L/S=20 となるように pH 7.0 に調製した EDTA 溶液を混合し、オートクレーブ（120 ℃、1 atm）で、40 分間加熱を行った。放冷後メンブランフィルターで吸引濾過を行い、濾液を回収した。洗浄工程で得られたキレート洗浄液と加熱抽出工程で得られた抽出液を ICP 発光分光分析装置で測定を行った。

## EDTA 前処理洗浄と加熱抽出結果

キレート洗浄とオートクレーブでの加熱抽出の結果をまとめたものを図4-2-6に示す。図4-2-6におけるa~dは前処理工程であるキレート洗浄での液固比である。キレート洗浄での液固比はa=5、b=10、c=20、d=40とし、キレート洗浄による2h振とうのpHを図右に示した。図の青線はキレート洗浄の抽出量を表す。また、キレート洗浄後の残渣にEDTA溶媒によるオートクレーブ加熱抽出を液固比条件L/S=20で行った。橙色線がオートクレーブ加熱での抽出量を表す。また、キレート洗浄とオートクレーブ抽出での合計を緑線で表した。キレート洗浄でのインジウム抽出量は、a~dの全ての液固比で1,000 mg/kg以下となっており、キレート洗浄で除去されたのは約2%程度であった。亜鉛は、a~dの液固比での抽出量は約4,800 mg/kgと安定して抽出された。鉛はpHによる
影響を受け条件安定度定数が下がるため、錯体を形成しにくいため液固比a，bにおいて鉛はほとんど抽出されなかった。そのため残渣a，bでは鉛が多量に存在したため、オートクレーブ加熱において、60%以上抽出された。キレート洗浄で鉛がほとんど抽出された液固比dでは、オートクレーブで鉛の抽出がなかった。したがって液固比dはaと比べ、オートクレーブ抽出工程において金属錯体となっていないEDTAが多く含まれているため、インジウムの抽出の反応を促すと考えていたが、オートクレーブ抽出でのインジウムの抽出量は液固比aで最大となり抽出率は14%であった。この結果を考察すると、液固比aでのオートクレーブ抽出では鉛が多量に存在したため、中性で鉛がEDTAと反応し、EDTAの酸が放出されたことによるpHの低下によってインジウムがEDTAと錯体を形成しやすくなったと考えられる。したがって、本実験では、キレート洗浄による鉛抽出が大きいほどオートクレーブ内でのEDTAの錯体形成が起きないため、pHが中性のままでインジウムと錯体形成が起こらず、インジウム抽出率が下がったと考えられた。

Pb

Zn

キレート洗浄	a L/S=5 pH3.06
b L/S=10 pH3.08
c L/S=20 pH5.8
d L/S=40 pH6.0

図4-2-6 キレート洗浄での液固比による除去液、抽出液の金属抽出量（オートクレーブ抽出 L/S=5、10、20、40）
#### 4. 2. 3 EDTA でのキレート洗浄における鉛除去効果

##### 4. 2. 3. 1 100mM の EDTA での鉛除去

## 実験方法

試料 10 g と溶媒（EDTA 100mM）の液固比が L/S=100 となるように混合し、振とう幅 200 回/min、振とう時間 2 h 平行振とう後、0.45 μm メンブランフィルターで吸引濾過を行い、濾液を ICP 発光分光分析装置で測定を行った。

## EDTA100mM （L/S=100）での金属除去結果

EDTA 100mM （液固比条件 L/S=100）での金属除去量をまとめたものを図 4-2-7 に示す。EDTA 100mM での液固比 L/S=100 において鉛の抽出は 100％に達し、亜鉛も 19％抽出された。また、前処理工程での抽出が望ましくないインジウムは 5％抽出された。

図 4-2-7 EDTA100mM での金属抽出量（L/S=100, 2h）

##### 4. 2. 3. 2 EDTA の溶媒量による金属除去効果

## 実験方法

試料 10 g に対して溶質が等しくなるように、各溶媒の液固比(EDTA 100 mM L/S=100、EDTA 200 mM L/S=50、EDTA 300 mM L/S=33)を調整し、振とう幅 200 回/min、振とう時間 2 h 平行振とうを行い、0.45 μm メンブランフィルターで吸引濾過を行い、濾液をICP 発光分光分析装置で測定を行った。
## 溶媒量の違いによる金属除去効果

図 4-2-8 にスケールを L/S=100 から L/S=50、33 に縮小させた場合の金属抽出量を示す。鉛の抽出量は、L/S=100 では 100% 抽出されているのに対して、等 EDTA モル量である、EDTA 200 mM の液固比条件 L/S=50 では 390,000 mg/kg（抽出率 87%）に下がった。また、同様に EDTA 300 mM の液固比条件 L/S=33 では 394,000 mg/kg（抽出率 88%）に下がった。亜鉛の抽出量は、L/S=100 では 13,000mg/kg（抽出率 19.4%）抽出されているのに対して、EDTA 200 mM の液固比条件 L/S=50 では 14,300 mg/kg（抽出率 21.3%）にわずかに上がった。また、同様に EDTA 300 mM の液固比条件 L/S=33 では 13,800 mg/kg（抽出率 20.6%）に上がった。インジウムの抽出量は、L/S=100 では 5% 抽出されているのに対して、EDTA 200 mM の液固比条件 L/S=50 では 4% に下がった。また、同様に EDTA 300 mM の液固比条件 L/S=33 では 3% に下がった。したがって、鉛を完全に抽出したのは EDTA 100mM L/S=100 の条件であり、EDTA 200 mM L/S=50、EDTA 300 mM L/S=33 の場合は鉛を完全に除去できなかった。

図 4-2-8 等モルの EDTA での金属抽出量（EDTA 0.01 mol/ g-試料）
#### 4. 2. 4 キレート洗浄と（キレート抽出＋攪拌・ホットプレート加熱）の2段階抽出実験方法

試料 10g と溶媒 (EDTA 100 mM) が L/S=100 となるように混合し、振とう幅 200 回/min、振とう時間 2 h 平行振とうを行い、0.45 μm メンブランフィルターで吸引濾過を行い、残渣をホットプレート上で 24 h 乾燥を行った。

残渣を計量し、pHを5.5、7.0に調製した混合EDTA溶液をL/S=100になるよう混合し、ホットスターラー（200 rpm）で溶媒温度85℃、5時間加熱した。放冷し、メンブランフィルター（孔径0.45μm，90mm）で吸引濾過を行い、濾液をICP発光分光分析装置で測定を行った。

## pHに対する（キレート抽出＋攪拌・ホットプレート加熱）の2段階抽出結果

pH5.5 と pH7.0 に調製した EDTA 200 mM+クエン酸+リン酸の混合キレート溶液を 85℃5 時間加熱した場合の抽出量を図 4-2-9 に示す。pH 5.5 では抽出目的であるインジウムの抽出量は pH7 に比べ 800 mg/kg、抽出率で 3% 増加した。不要金属の亜鉛は抽出量－1,200 mg/kg，抽出率で 2% 減少した。

図 4-2-9 pH5.5、pH7.0 での抽出量

(溶媒：EDTA200mM+リン酸+クエン酸、85℃，5時間)
図 4-2-10 pH5.5、pH7.0 での抽出液中の Pb, Zn, In の割合（溶媒：EDTA200mM+リン酸+クエン酸、85℃，5 時間）

pH5.5 に調製した混合キレート溶液のインジウム抽出率は目標とした 80% には 3% 届かなかったものの 77% に達した。Pb、Zn、In の 3 元素の抽出量の割合を図 4-2-10 に示す。図 4-2-10 から本実験で得られた抽出液は、4.1 節での図 4-1-11 の 1 段階抽出よりも抽出溶液中の元素組成において、インジウムの割合が高い。すなわち 4.1 節の実験で得た試料よりも含有量の高い組成のインジウム溶液を作成することができたと言える。

#### 4. 2. 5 本節のまとめ

本節での成果を図4-2-11にまとめた。4.2節においてインジウムの抽出率が最も高い溶液は、まずEDTAによって洗浄（EDTA100 mM、L/S=100）した後、攪拌・ホットプレート加熱（pH5.5 EDTA200mM+クエン酸+リン酸の混合キレート溶液）を行う抽出であり、インジウム抽出率は77%であった。これにより、目標としていた回収率80%をほぼ達成することが出来た。また、抽出液中のインジウムの組成率は27%であり、4.1節での同抽出法でのインジウムの組成率が4%であったことから、抽出溶液中のインジウム濃度を7倍近く高くすることが出来た。
図4-2-11 EDTA 洗浄と攪拌・ホットプレート加熱での抽出率と組成の割合
(大阪市立大学) 水谷 聡

### 5. 1 レアメタルの用途と焼却・溶融灰からの抽出可能元素の検討

#### 5. 1. 1 目的と研究の概要

製品として利用されたレアメタルは，製品が廃棄された後に回収され，再利用されるのが望ましい。しかし現実には，高濃度でまとまって使われる金属は回収されるものの，低濃度で製品中に利用されたレアメタル類は，回収コストや分離技術の問題から，回収されることなく，廃棄物として，中間処理を経て最終処分されているものも多いと考えられる。それらの金属類は，直接，焼却・溶融されたり，破砕された後に焼却・溶融されて，焼却・溶融残渣中に濃縮される。本研究ではそのようなレアメタル類を回収することを目的の一つとしている。

しかし一方で，レアメタルの回収・リサイクルを進めるために，環境省と経済産業省が連携して，使用済み小型家電を廃棄物とは分けて回収する試みも始まっている。そこで本節では，一般に公表しているレアメタル類の用途と使用量のデータを整理し，レアメタル類がどのように回収されるのか，またどのような元素が焼却・溶融飛灰に移行する可能性が高いのかに付いて，検討した。

#### 5. 1. 2 レアメタルの用途と飛灰からの回収の可能性

本調査で対象としたのは，B、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Pd、In、Sb、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Td、Dy、Ho、Er、Tm、Yd、Lu、Ta、Re、W、Pt、Tl、Biの36元素である。

書籍や Web ページなどで公表されているレアメタル類のマテリアルフローなどの情報を元に，各レアメタル類の主な用途，利用される形態，国内需要，用途ごとのリサイクルに関する現状を取りまとめた。詳細なデータは、2010年度報告書を参照されたい。

使用済み製品の分別回収を徹底しても回収できずに，焼却・溶融灰に混入してくる可能性が高いレアメタルは，TiとSbが考えられた。Tiは国内で使用されている量のうちの約8割が酸化チタン（TiO₂）として塗料などとして使われているが，製品としての回収は無理だと思われる。またSbも，国内需要の7～8割が難燃助剤であり，製品としての回収は難しく，回収するのであれば焼却・溶融灰から行うことになる。ただし，Tiは可採年数が108年と比較的長いのに対し，Sbは可採年数が16年と短く、早急に手を打たなければならない元素の一つであることを考えると焼却・溶融灰からのSbの抽出
は重要であると考える。

一方で，レアメタル類の多くは，特定の用途に使われていて，使用済み製品として別途回収するアプローチが可能であることが明らかになった。現時点では，使用済み製品の分別回収システムが確立されていないことから，焼却・溶融プロセスからレアメタル類を回収することも重要であると考えられるが，将来的に，使用済み製品の回収が確立されていくことを踏まえると，現在取り組んでいる溶媒抽出－固相吸着システムを適用する試料として，個々の廃製品や，廃製品の破砕物，また廃製品から主要物質を回収した後の残渣などを視野に入れて行くことが重要であると考えられる。
### 5.2 焼却・溶融飛灰からのキレート洗浄－固相抽出処理のコスト評価の試み

#### 5. 2. 1 目的と概要

酸・キレート抽出法により重金属類・レアメタル類を回収して有効利用していく上で、回収コストがどの程度になるのかというのは非常に重要な視点である。廃棄物から金属類を回収するためには当然ながらエネルギーとコストが必要となるが、一方で回収した金属は資源として売却することができるため、回収コストの一部を補うことができ、金属製品の価格次第では、売却益が回収のコストを上回ることも考えられる。また溶融飛灰中の金属類は現在ほとんど回収されておらず、その多くは最終処分後に環境に溶出しないように薬剤処理やセメント固化などの中間処理をした後に埋め立てられているのが現状である。溶融飛灰から金属類を回収すると、処理すべき廃棄物である飛灰中の金属濃度が下がり、安定化処理にかかるエネルギーやコストが低減されることになる。また洗浄によって金属のみならず可溶性塩類も同時に除去することになるので、溶融飛灰の容量が減少して埋立地の延命化にも繋がるほか、廃棄物として埋立地に投入される有害な金属類、可溶性塩類が少なくなることから、最終処分場での長期的な举動を考慮すれば、最終処分場の管理コストが低減されるという効果も期待される。したがってコスト評価に当たっては、単に金属回収コストと金属売却益を比較するだけではなく、安定化処理、最終処分に掛かるコストや最終処分場の管理コストにまでも踏み込んだトータルの評価を行うことが必要である。本章では、溶融飛灰を中間処理した後に埋立処分する場合と、溶融飛灰中の金属類を酸・キレート薬剤で抽出して金属回収した後、その金属を売却し残渣を埋立処分する場合、さらには、溶融飛灰の酸・キレート薬剤のよる抽出処理に先だって、可溶性塩類を洗浄除去する目的で水洗浄処理を行った後に、酸・キレート抽出～金属回収・売却～残渣の埋立処分を行う場合、の3つのシナリオを設定し、その回収・溶融飛灰処理コストを比較する為の計算モデルを構築することとする。

#### 5. 2. 2 システム境界と前提条件の設定

プロセスのコスト評価を行う際には、システムの境界をどこに設定するのかが非常に重要となる。先に述べたように、溶融飛灰からの金属類の回収・除去という行為は、最終処分場での潜在的な環境負荷を低減するため、本来であれば、長期に渡る埋立処分後の管理コストも含めて比較・評価すべきである。しかしながら、最終処分場における埋立後の長期的なコストについては、処分場を扱う研究者の間でも適切な評価は出来ていないのが現状であり、評価することが難しい。そこで今年度は、最終処分場への埋立残渣搬入までを評価することとした。

従来の埋立までの処理過程は、溶融飛灰に対して薬剤処理やセメント固化などの中間
処理を行った後、最終処分場で埋立処分が行われている。中間処理は日本の飛灰処理施設では一般的にキレート処理が行われているために、今回のコスト評価では、中間処理はキレート処理を行った場合のコストについて評価を行った。

固相抽出により溶媒液中の回収金属は一般にイオンとして存在していると考えられる。最終的に有価金属を販売するためには、インゴットとする必要があるが、そのための精錬などのコストやエネルギーについては、詳しい情報が分からなかったため、今回のコスト評価は酸によって溶脱することで有価金属が回収できたとみなすこととした。

水洗净の条件は液固比 5、振とう時間 30 分とし、酸抽出の条件は液固比 20、振とう時間 2 時間、EDTA 抽出の条件は液固比 20、振とう時間は 6 時間とした。また、酸抽出の硝酸と塩酸の濃度は 3M とし、EDTA 抽出では、EDTA の添加率を 7% とした。固相抽出では、カラムは繰り返し使用できるため、100 回繰り返し使用可能とした。また、中和処理では 3M の酸を中和するため、3M の NaOH 溶液を用いた。

溶媒洗浄法による金属回収に伴って最終処分場が減少することは、長く見れば最終処分場の延命化に繋がると考えるが、延命化を評価する方法が難しいことから、今回は最終処分場への残渣の搬入価格（単位重量当たりの価格）の値を利用して、搬入価格の違いのみで評価することとした。

また最終処分場への残渣搬入に伴う車両運搬費用、その際に伴う重油・軽油費用、人件費などの付随するコストは今回は考慮しないことにした。

#### 5. 2. 3 シナリオの設定

各プロセスを評価するために、今回は3つのシナリオ、すなわち1. 現状シナリオ、2. 金属回収シナリオ、3. 水洗浄－金属回収シナリオを設定した。

現状シナリオは、金属回収を行わない現在の状態を評価するためのシナリオである。溶融飛灰について、重金属類の溶出濃度が埋立基準を満足するような安定化処理を行い、埋立処分を行うこととした。

金属回収シナリオは、本研究が想定しているような酸・キレート薬剤を用いて溶融飛灰から有用金属類を回収するプロセスである。対象試料となる溶融飛灰に対して酸・キレート薬剤（EDTA）で洗浄処理を行って金属類を抽出した後、固相吸着法により、金属を分離し、酸を用いて溶脱させて金属を回収する。金属回収後の残渣は、埋立前の中間処理を行った後に埋立処分を行うプロセスである。

水洗浄－金属回収シナリオは、対象試料から金属を回収する酸・キレート洗浄に先立ち、主にNa、K、Ca、Cl⁻、SO₄²⁻などの可溶性塩類を除去することを目的とした水洗浄処理を行うプロセスである。その後、水で洗浄した残渣に対して、酸・キレート(EDTA)
洗浄処理、固相吸着を行い、金属を回収する。回収残渣に対しては、埋立前の中間処理を行った後に埋立処分を行うというシナリオである。水洗浄による可溶性塩類の洗浄除去では、1.吸着剤と重金属との吸脱着効率を高める、2.溶融飛灰の容積を減少させる、3.溶融飛灰からの重金属類の吸着が高くならないようにする、などの効果が期待される。また今回の報告では系外として評価対象外となっているが、最終処分場に可溶性塩類を持ち込むと浸出水処理などに多くの問題が起きることも指摘されており、最終処分場の長期的な環境負荷を低減する点でも効果があると考えられる。

以上 3 つのシナリオについて、シナリオの概要、各プロセスで必要となる必要因子、モデル化に当たっての記号と単位を図 5-2-1～5-2-3 に示す。

$$ C_{ 通常埋立 }=\gamma_{water}\times\varepsilon_{ 中間処理 }+\gamma_{chelate}\times W_{ 中間処理 }+C_{land} $$

$$ \gamma_{water}( 円 /L) $$

$$ \gamma_{chelate}^{ 不同处理 }( 円 /kg) $$

図 5-2-1 現状シナリオ
武

図 5-2-2 金属回収シナリオ
- 水洗净
- 水道
- 電力
- 水道
- 薬剤
- 電力
- 固相抽出
- 固相抽出材
- 電力
- 溶脱溶媒·中和
- 金属壳却
このシナリオでの必要コスト

C水洗浄金属回收=C水洗浄+C洗浄液処理+C酸+C固相(酸)+C灰残渣-W_{metal}

C水洗浄金属回收=C水洗浄+C洗浄液処理+C_{EDTA}+C固相(EDTA)+C灰残渣-W_{metal}

また

C水洗浄=γ_{water}×λ_{水洗浄}+γ_{electricity}×h_{水洗浄}+γ_{electricity}×h_{乾燥}

C酸=γ_{酸}×λ_{酸}×(100-p)/100+γ_{electricity}×h_{酸}

C_{EDTA}=γ_{water}×λ_{EDTA}×(100-p)/100+γ_{EDTA}×λ_{EDTA}×ε/100×(100-p)/100+

γ_{electricity}×h_{EDTA}

C固相(酸)=(γ_{SPE}+γ_{electricity}×h_{抽出}×λ_{酸}+γ_{HCl}×λ_{HCl}×λ_{酸}+γ_{NaOH}×λ_{酸})×

C_{固相(EDTA)}=(γ_{SPE}+γ_{electricity}×h_{抽出}×λ_{EDTA}+γ_{HCl}×λ_{HCl}×λ_{EDTA})×(100-p)/100

C_{灰残渣}=(γ_{water}×ε_{中間処理}+γ_{chelate}×W_{中間処理})×(100-r)/100

W_{metal}=∑Wi·Ri

また

水道単価：γ_{water}(円/L)

電力単価：γ_{electricity}(円/KWh)

灰処理時溶媒添加率：ε_{中間処理}

キレート剤(中間処理)：γ_{chelate}(円/kg)

灰処理時キレート添加率：W_{中間処理}

残渣搬入価格(一般廃棄物)：C_{land}(円/kg)

EDTAの価格：γ_{EDTA}(円/kg)

固相抽出材価格(T-1)：γ_{SPE}(円/1回)

溶脱溶媒価格(6MHCl)：γ_{HCl}(円/L)

EDTA抽出の液固比：λ_{EDTA}(mL/g)

EDTA抽出の振とう時間：h_{EDTA}(h)

EDTA抽出のEDTA添加率：ε(%)

溶脱溶媒量：λ_{HCl}(L)

固相抽出時間：h_{抽出}(h)

金属iの売却価格：Wi(円/kg)

金属iの回收量：Ri(mg/kg)

抽出後の試料重量減少率：r(%)

酸抽出の液固比：λ_{酸}(mL/g)

酸価格(3MHCl)：γ_{酸}(円/L)

NaOH価格(3M)：γ_{NaOH}(円/L)

酸抽出の振とう時間：h_{酸}(h)

水洗浄後の試料重量減少率：p(%)

図 5-2-3 水洗浄－金属回収シナリオ
#### 5. 2. 4 コストの原単位

コスト算出に用いる水道単価や薬剤費などの原単位を表 5-2-1 に示す。また設定根拠などについて以下に列挙する。

● 洗浄処理に用いる洗浄用水は工業用水を使うこととした。単価は使用水量や地域により変動すると考えられるが、今回は東京都の工業用水道料金 $ ^{6)} $ を用いた。

● 電力単価も使用量や地域（電力会社）により異なるはずであるが、今回は OECD が作成している IEA World Investment Report $ ^{7} $ に記載されている日本の工業用電力価格の値を用いた。

● 処理後の残渣の搬入価格も地域によってかなり異なると考えられるが、今回は大阪湾広域臨海環境整備センター $ ^{8} $ で発表されている一般廃棄物の処分時の受入料金の価格を用いた。

● 固相吸着剤は、今回は汎用的な吸着剤 T-1 を用いることとし、その価格は GL サイエンスの製品カタログを参考にして設定した。カタログに記載されている固相吸着剤は、サイズが小さいためにそのままでは工業用への適用は難しいと考えられ、実プラントに適用するとすれば実規模の抽出剤を作成する必要がある。なお、前項の検討結果より、固相吸着剤 T-1 は繰り返し使用しても元素吸着能力は低下せず、100回程度の繰り返し利用は可能である。そこで本研究では、固相抽出材は1 L の溶媒を100回繰り返し固相抽出できるものと仮定した。

● 溶脱溶媒の6MHCl、工業用EDTA、酸抽出の3M HCl、HNO_{3}の薬剤価格及び中間処理に用いるキレート剤の価格は、ヒアリング調査の結果を用いた。

一方、金属類の売却価格は表 5-2-2 のように設定した。売却価格に関して、Pb、Zn、Cu、Al は LME（London Metal Exchange）の 2011 年 2 月時点の取引価格を用いた。Fe は日本鉄源協会 HP より 2011 年 2 月時点の価格を用いた。
表 5-2-1 コスト原単位

項目	記号	単位	価格	引用元、出典など
水道単価	$ \gamma_{\text{water}} $	円/L	0.029	東京都水道局
電力単価	$ \gamma_{\text{electricity}} $	円/KWh	12	OECD IEA
薬剤価格(EDTA)	$ \gamma_{\text{EDTA}} $	円/kg	692	メーカーへのヒアリング調査
薬剤価格(塩酸)	$ \gamma_{\text{酸}} $	円/L	40	メーカーへのヒアリング調査
固相抽出剤(T-1)	$ \gamma_{\text{SPE}} $	円/1回	37	GL サイエンス
溶脱溶媒(6M HCl)	$ \gamma_{\text{HCl}} $	円/L	80	メーカーへのヒアリング調査
残渣搬入価格(一般廃棄物)	$ \gamma_{\text{land}} $	円/kg	5.3	大阪湾広域臨海環境整備センター
キレート剤(中間処理)	$ \gamma_{\text{chelate}} $	円/kg	420	国内B自治体へのヒアリング調査
薬剤価格(NaOH)	$ \gamma_{\text{NaOH}} $	円/L	20	メーカーへのヒアリング調査

表 5–2–2 金属壳却価格(kg/円)

元素	記号	価格(円/kg)
Pb	WPb	246
Cu	WCu	870
Zn	WZn	260
Al	WAl	252
Fe	WFe	26

#### 5. 2. 5 処理プロセスの設定

以下の条件の下で金属回収に関するコストを試算し、評価するために溶融飛灰を対象として、水洗浄－溶媒回収に関する実験を試験的に行った。その際の実験条件を表5-2-3に示す。いずれも灰試料1kgを対象として処理するときの実験条件の換算値である。
表 5-2-3 処理操作の諸条件

項目	記号	单位	值
液固比(蒸留水洗净)	$ \lambda_{\text{蒸留水}} $	mL/g	5
振とう時間	h_{蒸留水}	h	0.50
EDTA 抽出 液固比(EDTA 洗净)	$ \lambda_{\text{EDTA}} $	mL/g	20
振とう時間	h_{EDTA}	h	6
EDTA 添加率(%)	$ \varepsilon $	-	7
液固比(蒸留水洗净)	$ \lambda_{\text{蒸留水}} $	mL/g	5
酸抽出 振とう時間	h_{蒸留水}	h	0.50
液固比(酸抽出)	$ \lambda_{\text{酸}} $	mL/g	20
振とう時間	h_{酸}	h	2
固相抽出 溶脱溶媒(6M HCl)	$ \lambda_{\text{HCl}} $	L	40
抽出時間	h_{抽出}	h/L	0.33

#### 5. 2. 6 金属回收に伴うコストの試算

以上の条件の下での溶融飛灰に関する3つのシナリオの試算結果を、表5-2-4および図5-2-4に示す。

表 5-2-4 コスト試算結果

(円/kg-灰)

水洗净	溶媒抽出-固相吸着	处分
·	·	·	EDTA/·	·	·	·	·	·	·	·
シナリオ1 従来埋立	溶融飛灰	0	0	0	0	0	0	42	5	0	47
シナリオ2 水洗净無	EDTA抽出	0	0	0	770	834	0	6	1	-13	1599
硝酸抽出	0	0	0	823	834	408	6	1	-16	2057
塩酸抽出	0	0	0	823	834	408	6	1	-12	2061
シナリオ3 水洗净有	EDTA抽出	6	13	276	476	484	0	5	1	-18	1242
硝酸抽出	6	13	276	487	484	237	5	1	-23	1485
塩酸抽出	6	13	276	487	484	237	5	1	-20	1488