Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
7.3 QNOC による塩酸溶液からの金属イオンの吸着特性 155
7.3.1 QNOC によるPd(II)の平衡到達時間 155
7.3.2 QNOC による塩酸溶液からの金属イオンの吸着選択性 155
7.3.3 QNOC によるPd(II)およびCu(II)の吸着等温線 156
7.3.4 QNOC からのPd(II), Au(III)およびPt(IV)の脱離 157
7.3.5 Pd(II)の吸着/脱着線り返し実験の耐久性評価 160
7.4 QNOC による塩酸溶液からのPd(II)の吸着機構の解明 161
7.5 緒言 161
7.6 実験操作 163
7.7 結果および考察 164
7.7.1 QNOC によるPd(II)の吸着速度に及ぼす塩化物イオン濃度の影響 164
7.7.2 QNOC によるPd(II)の吸着速度に及ぼす水素イオン濃度の影響 167
7.7.3 QNOC によるPd(II)の吸着速度に及ぼす攪拌速度の影響 168
7.7.4 QNOC によるPd(II)の吸着速度機構の解明 170
7.8 QNOC 充填カラムを用いたPd(II)のパーフュージョンクロマトグラフィーによる高速回収システムの構築 170
7.9 緒言 171
7.10 実験操作 171
7.11 結果および考察 172
7.11.1 吸着破過曲線に及ぼす空間速度の影響 174
7.11.2 Pd(II)で飽和されたQNOC充填カラムからのPd(II)の濃縮・回収 176

第8章 銅イオンを鋳型にしたピリジルメチルキトサン誘導体(CuIPMC)によるレアメタルの吸着特性
8.1 緒言 178
8.2 銅イオンを鋳型にしたピリジルメチルキトサン誘導体（CuIPMC）の調製 181
8.3 実験操作 182
8.4 結果および考察 182
8.4.1 硝酸アンモニウム溶液からの CuIPMC による金属吸着に及ぼす pH の影響 182
8.4.2 CuIPMC による硝酸アンモニウム溶液からの Pd(II)と Co(II)の分離 184
8.4.3 CuIPMC による Cu(II)の吸着等温線と吸着温度の影響 186

第9章 架橋キトサンコーティングフィルターの開発と ITO エッジング廃液からの In(III)および Sn(IV)の高速回収

9.1 緒言 190

9.2 結果と考察 190

9.2.1 フィルターのコットン糸を用いたキトサンコーティング法の開発 190

9.2.2 カートリッジフィルターを用いたキトサンコーティング量の最適化 191

9.2.3 カートリッジの半径方向へのキトサンコーティング量および糸密度との関係 192

9.2.4 コーティングのためのキトサン溶液濃度と巻き目の違いによるコーティング量への影響 193

9.2.5 キトサンコーティングしたカートリッジの流量特性 194

9.3 架橋キトサンコーティングフィルターによるITOエッジング液再生への応用 195
9.4 緒言 195
9.5 実験操作 197
9.6 結果および考察 198
9.6.1 架橋キトサンコットン糸によるシュウ酸溶液からの
In(III)の吸着等温線 198
9.6.2 キトサンカートリッジによる In(III)の吸着速度に及ぼす通液
(吸着)速度の影響 200
9.6.3 架橋キトサンカートリッジによる In(III)単一溶液および In(III)と Sn(IV)
を混合したシュウ酸溶液からの各種金属イオンの吸着選択性 201
9.6.4 架橋キトサンカートリッジの再利用技術の開発 202
9.6.5 水酸化物沈殿によるインジウム回収システムの構築 203

第10章 総括 205

付録 研究発表等 222

謝辞 231
## 第 1 章 序論

### 1. 1 緒言

我が国の国策として、2002年12月に「バイオマスニッポン総合戦略」が閣議決

定された。この総合戦略は、元来、地球温暖化ガスとされている二酸化炭素の排出抑制

のため、カーボンニュートラルの考えの下に化石燃料の代替物としてバイオマスを利用

することを主な目的としたものであるが、バイオマス資源のより広範な有効利用も奨励

されている。今までは、バイオマスは廃棄物として海洋投棄され、また一部は飼料とし

て利用されてきた。しかしながら、ロンドン条約により海洋投棄が禁止されたことより、

バイオマス廃棄物の有効活用法の開発が望まれている。バイオマス廃棄物の中には、現

在、化石資源から製造されている化学物質や材料と比較してもはるかに優れた機能を有

する天然物が存在している。そのような優れた機能をもったバイオマス資源を見出し、

それをそのまま有効利用する、あるいはそれをさらに化学修飾することによって高機能

化し、化石資源から合成された物質、材料の代替物質として有効活用することにより、

自然に適用した環境に優しい循環型社会の構築が達成できる。すなわち、我々は農林水

産業の分野から大量に発生し、現在廃棄され、その利用法が不十分にしか行われていな

いさまざまなバイオマス廃棄物を重金属や貴金属の分離材として有効利用することに

より、バイオマス廃棄物の資源化と、水質環境汚染の浄化や資源のリサイクルを同時に

達成する分離システムの構築を目指している。

一方では、現在我が国においては、エネルギー、情報、航空・宇宙、医療等の分野で

革新的技術開発が進められている。こうした各種の技術開発において、開発の成否を握

るのは新素材の開発であり、開発の鍵となる原料はレアメタルと言っても過言ではない。

レアメタルはその機能の多様性から広い先端科学技術を支える材料として注目されて

いるが、それぞれがもつ潜在的特徴が発現されるには高純度化が必要である。高純度化
の意義としては既存の材料の機能性の高性能化や新機能の発見や発現の可能性を秘めており、その高度化プロセスの開発が求められている。小型廃電子機器，電気自動車や廃触媒には有価なレアメタルが数多く使われており，これらを含むスクラップからの資源回収・リサイクル技術の開発は，ゼロエミッションの観点からも極めて重要であり，技術立国日本の持ち味を活かす道である。

例えば、インジウムに関して言えば、インジウム全体の需要の8割強を占める透明電極用 ITO（Indium Tin Oxide：酸化インジウム錫）ターゲット材の需要が拡大している。液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイパネルなどの薄型ディスプレイの大型化と市場拡大に伴って透明電極用 ITO ターゲット材向けインジウム需要が拡大しており、その他にボンディング、半導体素子、電池材料などにもインジウムは多くの分野で使用されている。しかしながらインジウムの地殻存在量は 0.1ppm 程度と言われており、他の金属と比較しても非常に少ない。またその 100%が亜鉛等の副産物として生産されており、単体で存在することはない。なお、インジウムを含む鉛物の中で経済的な資源として最も重要なのは、亜鉛の主産鉛物である閃亜鉛鉱に随伴する Zn-In 硫化鉛である。日本は数年前に閃亜鉛鉱の採掘が終了したために国内産鉛石での供給はなくなってしまった。そのため海外からの輸入に頼らざるを得なくなり、その安定供給は懸念されているところである。

また、タングステン、モリブデンやバナジウムなどは国家備蓄レアメタルの中でも、備蓄積み増しの優先度が大きいためにリサイクル技術の構築が急務である。タングステンの利用は、耐熱性や硬度などの特徴を活かして超硬合金や切削工具、白熱電球のフィラメント、携帯電話の振動子など様々な分野で用いられている。需給状況では日本におけるタングステンの自給率はほぼ0%である。バナジウムの需給状況は、生産量を南アフリカに多く依存しているため、供給が不安定となることがある。リサイクル状況については使用済み合金が20%程度とかなり低い値となっている。またタングステン同様、
リサイクル製品は天然資源と比べると品位が高いため、リサイクル工程への負担を減らした再生利用が必要である。

このように我が国はレアメタルの消費大国であり、世界の消費量の15〜20%を占めており、今後のハイテク社会化に伴い、その消費量はますます増加する傾向にある。しかしながら、レアメタル資源の国内生産はほとんどなく、資源の供給面を全面的に海外に依存しているのが現状である。従って、レアメタル資源の安定供給確保は今後のハイテク産業における技術革新の実現と経済安定保障上極めて重要な課題とされる。安定供給を図るためには、

① 国内外における探鉱開発

② リサイクル技術の開発

③ レアメタル備蓄

などの対策を総合的に推進する必要がある。このうち、①の探鉱開発は小資源国である日本においては非常に困難であり、かつ海外からの輸入においては、鉱物資源供給源が数か国に偏在しているため、供給国の政情不安や、鉱山や輸送機関などのトラブルにより供給が不安定である。また、しばしば価格の暴騰による供給不安定等も発生している。技術立国である我が国では、②の技術開発、すなわち廃棄対象の小型電子機器や触媒のスクラップからのレアメタル回収技術の開発が技術立国である我が国の残された唯一の道である。③については既に実行されているが、現在の備蓄量で十分かどうかは明らかではない。

### 1.2 研究の背景と研究の目標

廃小型電子機器や廃触媒には有価なレアメタルが数多く使われており, 殆ど鉱物資源のない日本にとって, これらを含むスクラップからの資源回収・リサイクル技術の開発は, ゼロエミッションの観点からも極めて重要であり, 技術立国日本の持ち味を活か
す道である。

一方，一次産業である農林水産業、水産加工業・食品加工業から大量のバイオマス廃棄物が発生しており，海洋投棄ができなくなった現在，その処理法や有効活用技術の開発も急を要する問題となっている。

これらの問題を解決するために、以下に示すような研究開発を行っていく。

## (1) 廃電子機器の適正処理技術の確立（資源循環社会の実現）

本研究は，湿式法によるレアメタルの回収技術の開発を目的としており，省エネタイプでしかも環境保全型の適正処理技術を確立することによって，世界中で発生している携帯電話やディスプレイなどの廃小型電子機器や廃触媒から希少金属元素を回収し，資源循環型社会を実現する。

## (2) 廃棄物低減および地球環境保全

廃電子機器には多くの有価金属元素が含まれているが，一方では鉛，ヒ素やビスマスなどの有害重金属も含まれており，これらを放置すると地球環境汚染につながる。スクラップ中の微量重金属を回収することによって，廃棄物の低減および無害化されたレアメタルの資源化につながる。

## (3) 資源の安定供給・産業基盤の充実

レアメタルは日本の競争力が強い高級特殊鋼や電子部品産業の原料であり，国内に存在するこれらのスクラップは，本質的に資源のない日本の備蓄の一部である。

## (4) 各県が管理している産業廃棄物処理場の残余年数の延命

(5)吸着剤としてバイオマス廃棄物を有効利用した地球環境保全およびバイオマス廃棄物の資源化

(6)間接的に期待されるものとしては，レアメタルは電子機器やそれらの材料として必須な原料であり，それを安定供給できることは，電気・電子・情報・機械・材料等の科学技術の発展につながる。
リサイクルを効率的に行うためには、対象物の発生状況や品位、形態等を把握することが重要であるが、レアメタルの場合はその利用の歴史が浅く市場が不安定であるため基本的なデータがほとんど公開されていないのが現状であり、その中から有価金属を回収する技術の確立は困難であることが予想される。しかし、活発な資源循環型社会への移行が求められている今日、廃電子機器や廃触媒などからのレアメタルのリサイクル技術の研究開発が急務である。

本プロジェクトの最終目標を達成するためには、以下に示す二つ大きな研究テーマをクリアすることが重要であり、その一つは「ターゲットリーチング法の開発」であり、もう一つは「ターゲット吸着材・吸着法の開発」である。

### 1.3 廃電子機器からのターゲットリーチング法の開発とその応用

従来から貴金属・レアメタルの製錬・回収のために、高い選択性を有する吸着材の開発が行われてきた。しかし、多種多様な廃電子機器等から目的金属イオンだけを回収するには、今までと異なり20－30種類の共存する金属イオンの中から目的金属イオンだけをワンステップで吸着するような分離技術の開発が必要である。そこで、本プロジェクトでは吸着材で分離・回収する前に、特定の金属イオンだけを溶離したり、あるいは酸浸出する前にアルカリ処理することによって、特定の金属イオンだけを溶離するような「ターゲット浸出法の開発」を目指した。本年度は廃電子機器の中でも金の含有量の高い携帯電話の基板部分をターゲット浸出し、その浸出選択性を検討した。

### 1.4 バイオマスがもつ特異的な相互作用とその細孔構造制御によって革新的な分離

## 機能を発現する新規吸着材の開発とその実用化技術の構築

今までに、我々は様々なバイオマスを活用して、有価金属の回収および有害金属の除
去を行うことによって、資源循環および環境保全を同時に達成するための基礎研究から実用化を目指した応用研究を行ってきた。その結果、それぞれのバイオマスが持っている特徴を活かして、例えば鉛に高い選択性を示すアルギン酸やペクチン酸、貴金属、特に金に対して高い還元能力を有しているタンニンなど、興味ある結果を見出すことに成功してきた。このような我々の様々な研究結果から、多数のバイオマス（キチン、キトサン、ペクチン酸、アルギン酸、タンニン、樹皮等）の中でも、実用化を目指した吸着材の素材として最適なものが見えてきた。それは、工業的な吸着材を開発するための素材としての次のような条件であろう。

①高い吸着性能（吸着容量、吸着速度等）を有すること

②物理的耐久性、化学的な安定性が高いこと

③素材自身にキレート形成能を有し、化学修飾が容易であること

④分離プロセスの最適化するための吸着材の形状ビーズ、膜、中空糸、繊維な

ど）が選択できること

⑤素材の親水性と疎水性のバランスが自由にとれること

さらに、これらの素材をマトリックスにして新たに開発された吸着材の大きな特徴は、高分子集合体あるいは架橋構造を有する高分子ゲルである。このようなゲルは単なる材料としての機能発現のみならず、複数の相互作用が集積された「分離場」を形成する。

本研究では、上の条件を満足するバイオマス廃棄物として、蟹や海老の殻から得られる生体高分子であるキチン・キトサンを原料として、各種の架橋剤を用いて不溶化し、3次元の網目状に構造化したものを分離媒体として用いた。これらのバイオマスであるキチンおよびキトサンをゲル化するメリットは、水や酸性水溶液に可溶なキトサン等を不溶化することだけでなく、柔軟性のある3次元構造のゲルネットワークを形成することにある。このようにして形成されたゲルネットワークはさまざまな相互作用が集積することにより特異的な分離機能を発現することが期待される。
近年、生体物質を使用する金属の分離は鉱工業分野においても注目され、Biohydrometallurgyという新たな領域として国際的にも高く評価されている。筆者らは、このような天然に存在する物質による環境汚染浄化や資源回収技術を確立することによって、生ごみとしての蟹や海老の殻、あるいは蜜柑の皮、樹脂などのバイオマス廃棄物の有効利用と水圈中の有害物質の除去や有価資源の回収を同時に解決でき、一石三鳥の環境保全型循環社会の構築を目指したシステムの開発を目指している。

本プロジェクトでは、以下に示す研究戦略に基づいて、まず、廃電子機器や太陽光廃パネルからの「ターゲットリーチング法の開発」を検討した。本技術についての検討は今までほとんど行われておらず、これからの大きな検討課題として重要であると思われる。本技術が確立すれば、吸着材の性能だけでなくターゲット金属イオンに共存している他の金属イオンの数を減らすことができ、分離・精製を容易にすることができる画期的な方法となる。

次に重要な点は、ターゲット金属イオンに対する高い吸着選択性を有する吸着材の開発である。ここでは、海老や蟹の殻から得られるキチンおよびキトサンを出発原料として、多くの配位子を容易にワンステップで導入できる方法をいくつか見出し、その評価（吸着選択性、吸着平衡および吸着速度）を行った。すなわち、廃電子機器中の貴金属（金、パラジウム、白金など）およびレアメタル（インジウム、タングステン、モリブデン、バナジウム、コバルト、ニッケルなど）の濃縮・回収のための新規吸着材の開発を行い、「ターゲット金属に対する高い選択性および高い吸着速度を有する吸着材の分子設計・細孔構造設計」、および「キレート配位子の選択性と化学構造の最適化」を行った。

実用化のためには、これらの基礎データを基に工業的な分離回収プロセスへの応用技術の開発が重要である。すなわち、一つは「カラム法による超高速処理技術の開発」であり、これは吸着材が貫通孔をもち、超多孔性のキトサンに高密度の配位子を導入した
キトサン誘導体の簡易型合成法の確立を目指し、しかも「架橋と配位子導入を同時に達成する」ことができる優れた技術開発の検討である。また、このようなカラム法とは別に、ターゲット金属イオンに対する吸着選択性や分離・濃縮速度を大幅に増加させるために、現在使用されているろ過材にキトサンやキトサン誘導体をコーティングする技術開発について、その最適化を行い、工業化を目指す。

以下に、それらの「研究戦略の詳細」について述べる。

## 1 ．4．1　[研究戦略 その1]　小型廃電子機器から高選択的なリーチング法（ターゲットリーチング法）の開発

廃電子機器からの有用な貴金属、レアメタル、およびレアアースを回収するための最も重要な課題の一つは、ターゲット金属イオンに対して高選択性を示す吸着材の開発である。しかしながら、廃電子機器のような廃棄物から浸出された溶液中には20-30種類の金属イオンが溶解しており、その中から高選択的にターゲット金属イオンのみを吸着材の選択性だけで分離・回収するのは非常に困難である。したがって、吸着による選択性だけで分離・回収するのではなく、廃電子機器から浸出する際に、ターゲット金属イオンに対して高い選択性を発現する浸出法を開発することができれば、その後の吸着による選択的な分離・回収プロセスを簡略化することが可能となる。

本プロジェクトでは、以下に示す2種類の廃棄物について検討した。

①廃棄された携帯電話の浸出液からの金の回収のために、ターゲットリーチング法を活用できないか検討した。

②カルコパイライト系の太陽光廃パネルを対象にし、その廃パネルからのインジウム、ガリウムの高選択的な分離・回収を目的にした。廃パネルにはこれらのレアメタル以外に、銅、亜鉛、セレンなどいくつかの金属イオンが存在しており、これらを浸出の段階で分離できるような浸出液の選択が重要である。
## 着材の分子設計と合成

筆者らは新しいキレート樹脂の開発のために、本来それ自身がキレート形成能を有している蟹や海老の殻から得られるキチン・キトサンを吸着材の素材として利用した。これらは、カニやエビが外敵から自分たちの身を守るための外殻を形成するために、身体の一部として自然界から炭素や窒素を固定化して形成されたものである。このものは、多糖類の中で唯一の塩基性天然多糖類であり、環境にやさしい資源循環型の機能性材料として注目される。以下に、吸着材開発のための研究戦略を示す。

① キトサン由来のアミノ基（-NH_{2}）を、目的金属イオンとキレート錯体を形成するための一つの配位原子とする。

② 目的金属イオンに対して高選択性を発現させるためには、新たに導入される配位原子の種類（-NH-, -S-, -O- 等）を選ぶことが一つの重要なポイントである。

③ それに加えて二つめの配位原子を、いかにキレート環を形成しやすい位置に配置できるかが極めて重要である。安定なキレート形成場を形成するためには、5 員環や6 員環のキレート環を形成するように配置し、分子設計されなければならない。

④ キトサンは各種の有機酸に容易に溶解するため成形が容易であり、真球状体、ナノファイバー、および膜として利用することができ、その分離機能性を十分に発揮できる形態の最適化が可能である。

⑤ キレート配位子がもっている一般的性質に加えて、担体（素材）の構造特性や表面特性も重要であり、その特性を活かす工夫が重要である
1．4．3　[研究戦略 その3]　各吸着材による金属イオン吸着選択性および廃電子機器や廃触媒等からのレアメタル回収への応用

本報告では特に実用化プロセスの構築を目指して、安価でしかも反応ステップが少なくてすむ合成プロセスを確立し、工業用吸着材の開発を行った。本研究では、廃電子機器からのレアメタル（V, Mo, W 等）や貴金属（Au, Pd, Pt 等）の回収はもちろんのこと、亜鉛精錬残渣に数百 ppm 存在しているインジウム(In)およびガリウム(Ga)の回収、および重金属（Cd, Pb, Cr 等）の除去のために、高選択的でしかも高吸着容量を達成でき、それらの実用化を目指した。そのための研究戦略を以下に示す。

① 工業化を実現するために、原料として安価なキチンを出発原料とし、これを各種の架橋剤を用いて架橋後、脱アセチル化することにより架橋キトサン(CLAC)の合成法を確立する。さらに、これを基体とすることによって、ワンステップで新規のキレート配位子を導入する省エネタイプの合成プロセスを確立する。

② 架橋キトサン(CLAC)やキトサンを基体として新規なキトサン誘導体を合成し、これによる金属イオンの吸着特性を検討する。

③ キトサンを利用した吸着材の合成は、一般に架橋反応とキレート配位子導入を別々に行っており、ステップ数が多く工業化が困難であった。そこで「架橋反応とキレート配位子導入を同時に達成する簡易型合成プロセス」の開発を行う。

1．4．4　[研究戦略 その4] 貫通孔を有する超多孔性キトサン誘導体を充填剤としたパーフュージョンクロマトグラフィー開発と貴金属・レアメタルの高速分離、濃縮

キトサンを用いてエマルション法により調製した「貫通孔を有する超多孔性キトサン真球状体（OWOC）」を合成する。この吸着材は強制対流を利用することができ、通液性が高く、レアメタルの超高速分離、回収、濃縮への応用が期待される。

① OWOCの細孔構造は、キトサン溶液を含んだO/W/Oエマルションから容
易に調製できる。内相の有機相の液滴サイズとキトサン水溶液との混合割合を制御することによって、その細孔構造を制御する。

② OWOCに新たな配位子を導入することによって、高い選択性、高い吸着容量、そして高い吸着速度を発現するキトサン誘導体の合成を行い、短時間で高効率的なレアメタルの分離、回収システムが構築される。

③ 工学化を目指して、超多孔性キトサン誘導体 (貫通孔を有するキトサン誘導体) を合成し、パーフュージョンクロマトグラフィー $ ^{*} $ )への応用・実用化を目指す。貫通孔による従来の処理速度の10倍から100倍の吸着速度を実現し、高い吸着選択性、高い吸着速度、高い吸着容量の三拍子揃った資源循環システムを構築する。

$ ^{*} $ 貫通孔の大きな細孔 (数 $ \mu $ ) を有しており、本吸着材をクロマトグラフィーに応用したとき、空塔流速を $ 100\ h^{-1} $ 以上の値で操作することが可能な分離操作であり、最近注目されている高速分離・精製方法である。

## 1 ．4．5　[研究戦略 その5] キトサンコーティングフィルターの開発と貴金属・レアメタルの分離、回収

工業化を目指して、高速で大量処理を実現できる方法の開発の一つにろ過材にキトサンやキトサン誘導体をコーティングする方法を検討した。このフィルターの調製法は簡単であり、さらに本フィルターは強制対流を利用することができ、通液性が高く、レアメタルの超高速分離、回収、濃縮への応用が期待される。

① キトサンをコーティングしたフィルターカートリッジを浸漬法により合成する。このフィルターは通液性が高く、レアメタルの超高速分離、回収への応用が期待される。

② キトサンコーティングフィルターは架橋を伴うコーティング法を開発することによって再利用が可能となる。
③ さらにキトサンに新たな配位子を導入することによって、高い選択性を有するキトサン誘導体のコーティングフィルターの合成を行い、短時間で高効率的なレアメタルの分離、回収システムが構築される。

以上述べたような研究戦略に基づいて、本プロジェクトの研究を進めた。
## 第2章 廃棄された携帯電話の基板のターゲットリーチング法の開発

### 2.1 緒言

本章では、廃携帯電話の基板からレアメタルを回収する技術を構築することを目的とし、これらの廃棄物の粉砕条件およびリーチング液の検討をおこなった。粉砕は遊星ボールミルにて行い、粉砕条件は回転数およびボール数の変化により形状を評価した。リーチング液は、①3M 塩酸と3M 硝酸の混合溶液、②3M 塩酸と過塩素酸、の混合溶液の2種類を用いた。また、リーチングの前処理として1M の水酸化ナトリウムと接触させた後、①および②のリーチング液にてリーチング実験を行った。

### 2.2 実験操作

廃携帯電話を手作業で分解し、IC チップなどが多数用いられた電子基板、液晶画面部分、外枠などのプラスチック部分、また携帯電話の充電池であるリチウムイオン電池などを分離した．得られた電子基板はボールミルに装填できる程度の大きさ(5 mm～8 mm角)まで手作業で粗粉砕した。

【実験操作フローチャート】

⑤各粒度の収率を計算
粉砕条件の違いによる粉末の粒度分布を測定するために、まず遊星ボールミルを200rpm あるいは300rpm で回転させたときのジルコニアボールの個数を検討した。

[粉碎条件]
投入試料重量：8g、ジルコニアジャー、10mm ジルコニアボール×5個
20mm ジルコニアボール×2、3および4個
公転スピード：200rpm あるいは300rpm、粉砕時間：8h

得られた試料は粉砕後に分析ふるいにより、500μm 未満、500μm から 1000μm、および 1000μm 以上の大きさの 3 種類に分級し、各粒度の収率を求めた。公転スピード 200rpm の実験結果を Fig.2-1 に、公転スピード 300rpm の実験結果を Fig.2-2 に示す。

Fig.2-1 Relationship between zirconium ball number and weight of crushed electronic board at 200rpm.
Fig.2-2 Relationship between zirconium ball number and weight of crushed electronic board at 300rpm.

この結果、レアメタルが多く含まれる500μm以下の粉末が多く得られた条件は、回転数300rpm、ジルコニアボール20mm×4個と10mm×5個の組み合わせであった。これ以上ボール数および回転数を増やすことは装置の都合上好ましくないことから、本組み合わせで粉砕した試料を用いて今後の実験を行った。

### 2.3 携帯電話の基板からのレアメタルターゲットリーチング液の検討

### 2.4 実験操作

2．2 により得られた $ 500 \mu m $ 以下のサイズの微粉末と、 $ 500 \mu m \sim 1000 \mu m $ サイズの小片について、1 g を精秤し、3 M の塩酸と 3 M の硝酸の等量混合溶液を 20 ml 三角フラスコにいれ、30℃で 24 時間振とうした。24 時間後にろ過により固体を除き、得られたろ
液を 400ml メスフラスコで 200 倍希釈した。それを試料溶液として ICP により金属濃度を測定した。また、1 M 水酸化ナトリウム 20ml と 24 時間振とうさせた小片及び微粉末でも同様の操作を行い、金属の濃度を測定した。

また、2．2 により得られた 500μm 以下のサイズの微粉末と、500μm～1000μm サイズの小片について、塩酸存在下で過酸化水素水を加えることで、含有貴金属を塩化物錯体に転化して溶解させる操作を行った。3g の粉末に 8M の塩酸を 15ml 加え、そこに 30% 過酸化水素水を 45ml 徐々に加えたのち、気泡の発生がなくなってからろ過により残渣を除いた。得られたろ液を 200ml にし、その溶液を 50 倍希釈して分析用試料溶液とした。それを試料溶液として ICP により金属の濃度を測定した。また、1M 水酸化ナトリウム 20ml と 24 時間振とうさせ、前処理した小片及び微粉末でも同様の操作を行い、金属の濃度を測定した。

### 2.5 結果と考察

2．5．1　3M 塩酸と 3M 硝酸の混合液による貴金属・レアメタルの浸出

3M 塩酸と 3M 硝酸の混合液によるレアメタルの浸出実験について検討した。Table 2-1 に 3M 塩酸と 3M 硝酸の混合液による微粉末（〜500μm）および小片（500μm〜1000μm）のレアメタル浸出の結果を示す。また、酸混合溶液でリーチングする前に 1N 水酸化ナトリウムで振とう処理したもの、および処理していないものについてもあわせて検討した。結果を Table 2-1 に示す。この結果より、Fe のリーチングの結果は微粉末および小片ともに 1N の NaOH で前処理した場合は、前処理しない場合と比較して 1/10 の濃度であった。Fe は基板中に多く含まれており、レアメタルを回収する際の阻害となるが、リーチング処理の段階で 1N-NaOH で前処理することによって Fe を除くことが可能であることが示唆される。また、レアメタルや貴金属に関しては 1N の NaOH で前処理していない微粉末の場合は、Pt がリーチング液に含まれないが、1N-NaOH で前処理した場合は 650ppm 含まれていることが分かった。一方、微粉末の Pd の場合は 1N-NaOH で前処理
した場合は 0ppm であり、1 N-NaOH で前処理しない場合の方が多くの濃度（60ppm）が含まれていた。

Table 2-1 Effect of treatment with 1N-NaOH before leaching with the 3N-HCl and 3N-HNO $ _{3} $ mixture solution.

金属	Cu	Fe	Zn	Mn	Ni	Pd	Pt	Au
1N-NaOH 処理なし [ppm]	微粉末	6886	4184	199	216	1056	60	0	79
小片	6115	460.8	0	0	295.4	2.5	556.3	17.3
1N-NaOH 処理あり [ppm]	微粉末	3739	399.8	96.3	19.1	594.1	0	649.7	36.8
小片	5115	34.8	0	0	280.2	2.2	428.3	12

## 2 ．5．2 8M 塩酸と過酸化水素水の混合液による貴金属・レアメタルの浸出

Table 2-2 に 8M 塩酸と過酸化水素水による金属の浸出の結果を示す。Zn は 1 N-NaOH で前処理しないと 200ppm 含まれるが、前処理をすると 20ppm と 1/10 以下の濃度となった。この結果より、ベースメタルをリーチングで分離するためには、酸でリーチングする前の 1 N-NaOH の処理は効果的であることが分かった。

小片からのリーチング液の結果、Ptは1 N-NaOH処理しなかった場合176ppm、処理した場合は0ppmという結果となった。Auに関しては小片の場合は1 N-NaOH処理をしない場合と比較して、1 N-NaOH処理をした場合は10倍の濃度であった。微粉末の結果に関しては、1 N-NaOHで前処理することによって、塩酸で溶出しやすくなっている。

以上のように、酸で浸出する際に、前処理として NaOH などのアルカリ処理をするだけで、酸の浸出挙動が異なっており、ターゲットリーチングの可能性を示唆している。