Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
総量や，資源枯渇加速係数などの新たな指標が提案されている。関与物質総量とは，鉱石の採掘における土砂などの隠れた物質フローまでを考慮する量で貴金属やレアアースなどでは高い数値が示されている³）。また資源枯渇加速係数は，鉄を基準としてある金属元素を1トン使用することは鉄を何トン使用したのに匹敵する程度資源枯渇を早めるのか，という数値である⁴）。関与物質総量と資源枯渇加速係数の観点から考えると，特に金，銀，白金，パラジウムなど貴金属に関しては資源枯渇の面でも，環境へのインパクトの面でも非常に大きな位置を占めており，代替材料の開発や，循環型利用システムの構築が急務となっている。また，鉱業審議会が定めたレアメタル31鉱種⁵)に含まれるアンチモンに関しても，関与物質総量は貴金属と比べると10分の1程度まで落ちるものの，資源枯渇加速係数は非常に高く，既存埋蔵量可採年数は12年と金属の中で最も逼迫している⁴)。これまでに述べた金属種のリサイクルに関しては，自動車触媒としてパラジウム，プラチナの回収⁶)や，平成23年に使用済携帯電話からの金，銀の回収促進を目的に，環境省を中心として設立された「携帯電話リサイクル推進協議会」など⁷)，官民一体となって様々な取り組みが進められている。携帯電話リサイクル推進協議会の報告によると，参画企業等における平成22年度使用済み携帯電話回収は，回収された店舗数が約10,900店舗，回収された数は約762万台となった⁸)。しかしながら，現時点では回収システムがあるパソコンや携帯電話などの製品でも製品回収率はそれぞれ8%⁹)，¹⁰)(回収台数/出荷台数×100)，17%¹¹)程度であり十分であるとは言いがたい。したがって，リサイクルされずに廃棄された製品中に含まれる貴金属およびレアメタルが都市ごみ熱処理残渣中に存在していると考えられる。

一方，下水污泥についても2008年には長野県の污泥処理施設から排出される溶融飛灰が金精錬業者に年間1,000万円以上で売却されるなどの事例があり，今後静脈系システムに流入し，最終的な熱処理工程で濃縮される廃棄物熱処理残渣中貴金属およびレアメタルの資源的価値を評価する必要があろう。

### 1.2 研究目的

廃棄物熱処理残渣中の貴金属やレアメタルの資源的価値を評価する場合，まずその濃度を正確に求める必要がある。都市ごみ焼却残渣中の貴金属やレアメタル濃度に関する研究ではその濃度が微量であるがゆえに，スクリーニング的に複数の金属を同じ前処理方法を用いて測定した例が多い。濃度は金属種によっては干渉物質の影響を受けるため誤差が大きくなってしまう場合がある $ ^{12} $ 。例えば，都市ごみ焼却残渣を対象試料としてICP質量分析により濃度測定を行った樋口 $ ^{13} $ の報告によると，パラジウムについては焼却飛灰，焼却灰の濃度がそれぞれ12mg/kg，13mg/kgと鉱石品位である0.2～3.2mg/kg $ ^{14} $ よりかなり高い。

一方, 藤森ら $ ^{15} $ は白金族元素および金(Au)のICP質量分析による濃度測定における干渉物質を除去する前処理方法として, テルル共沈法を提案している。テルル共沈法はICP質量分析の際に目的元素と同じ質量電荷比を持つ多原子イオンの誤認識により過大に濃度が測定される原因となる干
渉物質を前処理の段階で共沈分離によって除去することで, より正確に濃度を測定するための前処理である。藤森らは類似サンプルである食品を主とした産業廃棄物焼却残さを対象にテル共沈法という前処理を用いて測定したパラジウム濃度は, 0.125～0.517mg/kgであり, 樋口の結果と比較すると大きな差異が認められている。対象としている物質が都市ごみ焼却残渣と産業廃棄物焼却残渣で異なるものの分析方法の違いが影響していると想定される。そこで, 本研究では、まず、テル共沈法を前処理とした濃度測定方法の確立を行って、都市ごみ焼却残渣および下水汚泥焼却灰の貴金属の濃度測定にテル共沈法を適用し, より正確な貴金属濃度の把握および賦存量の評価を第一の目的とした。

また、下水污泥溶融に関連しては、長野県での金回収事例があったものの、他地域の下水污泥溶融施設においては溶融処理過程で発生する残渣中の金の挙動に関する知見がほとんどないため、下水污泥熱処理残渣の資源的価値は定まっていない。そこで、本研究ではテルル共沈法を前処理として下水污泥溶融施設残渣の金濃度の把握、賦存量の評価を第二の目的とした。

さらに、これまで，廃棄物熱処理残渣中の有価金属の抽出という観点から，焼却残渣中に高濃度で含まれる亜鉛，鉛を対象として都市ごみ焼却飛灰や溶融飛灰に対して各種溶媒を用いて回収阻害物質を除去，あるいは目的元素を抽出する方法に関する研究が盛んに行われてきた $ ^{16} $ ~ $ ^{22} $ 。このように広く実用化促進に向けた研究が行われてきた結果，実際に溶融飛灰が亜鉛，鉛の回収源として資源化されてきた。しかし，廃棄物熱処理残渣中には貴金属およびレアメタルが含まれており，溶融炉への負荷削減を考慮した場合に、これら元素の水洗や、各種溶媒抽出における举動はまだ十分な知見が得られていない。そこで，本研究では水洗および各種溶媒抽出操作が各種熱処理残渣の減容効果や貴金属，レアメタル，水溶性元素の举動などに与える影響を把握することを第三の目的とした。

### 1.3 報告書: 第2編の構成

本報告書の第2編は5章から構成される。

第2章では本研究で対象とする廃棄物熱処理残渣, 各種金属, 回収の実例や研究に関する知見を得るために文献調査を行い, 日本の廃棄物熱処理残渣の現状やレアメタルおよび貴金属の現状, 課題, さらに有価金属回収の実例や研究についてまとめた。

第3章では本研究で用いた試料およびその前処理や測定の方法, 分析機器, 実験条件や方法などに関してまとめた。

第4章では各種対象元素の濃度測定の前処理方法の比較検討を行った後，廃棄物熱処理残渣の濃度実測および抽出，濃縮方法の検討を行った。

第5章では, 以上のことをまとめ, 今後の展望と課題について述べた。
## 参考文献

1) 環境省大臣官房廃棄物・リサイクル対策部廃棄物対策課：日本の廃棄物処理(平成21年度版)，http://www.env.go.jp/recycle/waste_tech/ippan/h21/data/env_press.doc 2012.01.27 閲覧

2) 環境省廃棄物・リサイクル対策部産業廃棄物課：産業廃棄物の排出及び処理状況等（平成20年度実績）について，

http://www.env.go.jp/press/file_view.php?serial=16960&hou_id=133772012.1.24 閲覧

3）原田幸明：希少資源・元素の現状，まてりあ46(8)，pp.543-548(2007)

4）物質・材料研究機構：元素戦略アウトルック「材料と全面代替戦略」，pp5-21(2007)

5) 資源エネルギー庁資源・燃料部鉱物資源課：「レアメタル確保戦略」の公表について, http://www.meti.go.jp/press/20090728004/20090728004.html 2012.1.26 閲覧

6) PGM（白金系メタル）その11〜パラジウムの供給，経済ニュース，サーチナ HP http://news.searchina.ne.jp/disp.cgi?y=2009&d=0904&f=business_0904_012.shtml 2011.12.20 閲覧

7) 環境省 HP，報道発表資料，平成 23 年 6 月 28 日 携帯電話リサイクル推進協議会の設立について（お知らせ）http://www.env.go.jp/press/press.php?serial=13937 2012.01.06 閲覧

8) 携帯電話リサイクル推進協議会 HP，平成 22 年度使用済み携帯電話の回収実績，http://www.meti.go.jp/policy/kaden_recycle/kra/result_2010.htm 2012.01.27 閲覧

9) 使用済みパソコンの回収および再資源化実績，パソコン 3R 推進センター http://www.pc3r.jp/center/recycle_result_old.html 2011.12.20 閲覧

10) 電気情報技術産業協会 HP，我が国におけるパーソナルコンピュータの平成18年度第3四半期(18年10～12月)出荷実績，http://it.jeita.or.jp/statistics/pc/h18_3q/index.html 2010.1.13 閲覧

11) 平成 20 年度の携帯電話・PHS におけるリサイクルの取り組み状況について，社団法人電気通信事業者協会 http://www.tca.or.jp/press_release/2009/0721_321.html 2011.12.20 閲覧

12) 貴田晶子，宮崎徹，倉持英敏：製品中のレアメタルを含む多元素分析法，廃棄物資源循環学会誌，Vol.22，No.1，pp.19-27(2011)

13) 樋口能士：焼却灰，焼却飛灰，溶融飛灰におけるレアメタルの賦存量と回収可能性に関する調査研究，「大阪湾圏域における廃棄物・海域水環境保全に係る調査研究助成事業」調査研究報告書（2008）

14) JOGMEC Virtual 金属資源情報センター HP, http://www.jogmec.go.jp/mric_web/ 2011.12.20 閲覧

15) Eiji Fujimori, Kazuaki Minamoto, Hiroki Haraguchi: Comparative Study on the Distributions of Precious Metals (Ru, Rh, Pd, Pt, and Au) in Industrial Waste Incineration Ashes as Determined by Tellurium Coprecipitation and ICP-MS, Bull. Chem. Soc. Jpn., vol.78,
pp.1963-1969(2005)

16) 河端博昭，木成寿秀，片山学：溶融飛灰からの重金属分離回収技術，第7回廃棄物学会研究発表回講演論文集，pp.488-490(1996)

17) Seham Nagib, K. Inoue: Recovery of lead and zinc from fly ash generated from municipal incineration plants by means of acid and/or alkaline leaching, Hydrometallurgy, vol.56, pp.269-292 (2000)

18) 河合利幸：溶媒抽出法による溶融飛灰からの亜鉛および鉛の回収，京都大学修士論文(2003)

19) 齋藤千愛，岡田治樹，Monica Joy Titus，吉岡敏明，溝口忠昭：有機酸を用いた都市ごみガス化溶融飛灰からの重金属浸出，廃棄物学会論文誌，Vol.18，No.3，pp.157-166(2007)

20) Chang-Hwan Jung, Masahiro Osako: Leaching characteristics of rare metal elements and chlorine in fly ash from ash melting plants for metal recovery, Waste Management, Vol.29, Issue 5, pp.1532–1540 (2009)

21) 武田信生: 揮発法を用いたごみ焼却飛灰からの重金属の分離回収技術に関する研究, 平成7年度～平成8年度科学研究費補助金(基盤研究(A)(2))研究成果報告書(1997)

22) 岡田敬志，松藤敏彦，東條安匡：Ca，Si含有量に基づく溶融飛灰からのPb，Zn回収方法選択に関する研究，廃棄物学会論文誌，Vol.18，No.1，pp.8-19(2007)
第2章 マイクロバブル浮選による焼却飛灰中重金属の分離回収に関する基礎検討

### 2.1 研究の背景と目的

浮選は 19 世紀から鉱山での選鉱プロセス(石炭のクリーニングや、各種鉱山における目的鉱物の分離回収)として用いられてきており、泡により、水中に分散している親水性の粒子と疎水性の粒子(未燃炭素、あるいは重金属の硫化物)とを分離・浮上させる技術である。常温で行うため、エネルギー消費量が低く、また、界面活性剤などの捕集剤も少量の添加で済むため、化学薬品などへの依存度も低い。近年では、この技術を用いて重金属で汚染された土壌および底質の無害化処理に応用する研究もみられる。しかし、これまで、都市ごみ焼却飛灰に対する浮選の適用についてはHuangらの研究 $ ^{1} $ 以外にほとんど検討されていない。本研究の概念図を図2.1に示す。浮選は湿式処理であり、飛灰のうち多くを占め、現在の山元還元で問題となっている水溶性塩類を溶解させることによる除去が可能となり、さらに、多くの有機塩素化合物が濃縮されている疎水性の未燃炭素を分離除去することにより、飛灰中の有機塩素化合物濃度を低減することができる $ ^{1} $ 。加えて、重金属の分離・濃縮が達成できるならば、省エネルギーで、山元還元が可能となるプロセスとなり得る。また、残渣を溶融する場合にしても、アルカリ金属、塩素などが低減されていることから、溶融への負荷を削減できる可能性がある。

Huangらはカラム浮選装置を用いて都市ごみ焼却飛灰から未燃炭素の除去を行っている $ ^{1)} $ 。具体的には、加圧空気を、多孔板に通過させ浮選を行っており、その孔径を変えることで、異なる気泡径の浮選効率に与える影響を検討している。その結果、用いる多孔板の孔径が小さいほど、気泡径は小さくなり、未燃炭素の回収率が高くなると報告している。したがって、より径の小さな気泡を用いることができれば、未燃炭素、あるいは重金属硫化物の回収の効率化が期待できる。

そこで、本研究では径の小さな気泡径としてマイクロバブルに注目した。マイクロバブルは超音波、旋回流等によって形成された直径 $ 10\mu m $ 前後の超微細気泡のことであり、1990 年代後半から排水処理分野で注目され始めている $ ^{2)} $ 。

本研究では、マイクロバブルによる浮選を都市ごみ焼却飛灰に適用し、あらかじめ硫化剤を添加して、飛灰中の重金属を硫化させた後、浮選操作を行い、重金属等の分配挙動を明らかにすることを目的とした。具体的には、まず、対象となる飛灰のキャラクタリゼーションを行った。次に、硫化剤添加による飛灰中重金属の硫化実験を行った。さいごに、浮選の

図 2.1 浮選実験の手順と基本構想
原理は、対象物質のスラリーに気泡を分散させて気泡に付着し、浮上した粒子をフロスとして回収するものであることから、小型のマイクロバブル浮選装置により、一定条件の下で浮選実験を行い、得られたフロスおよび残渣に対し、重金属含有量測定などを行い、その結果によって浮選実験の評価を行った。重金属としてはPb、Zn、Cd、Cu、Feを主対象とした。

### 2.2 実験方法

本研究では、浮選を飛灰の溶融前処理、重金属回収処理として利用する可能性を検討する。

そこで、清掃工場にてサンプリングした実飛灰に対して、硫化実験、および浮選実験を行った。最終的には、浮選実験で得られたフロスおよび残渣に対し、重金属含有量測定を行い、その結果によって浮選実験の評価を行った。重金属としてはPb、Zn、Cd、Cu、Feを中心に測定を行った。

以下に使用した飛灰、硫化実験、および浮選実験の操作方法、使用機器の分析方法と分析原理を示した。

#### 2.2.1 用いた試料

試料は、都市ごみ焼却飛灰を用いた。これは、A市クリーンセンターでサンプリングした。具体的には、活性炭噴霧を実施し、消石灰の吹き込みを行わずに、バグフィルターにより捕集された都市ごみ焼却飛灰である。

#### 2.2.2 浮選実験装置

本研究では、マイクロバブル発生装置(OHR流体工学研究所:MTB-15型;図2.2.1)を用いて浮選実験を行った。マイクロバブル発生装置は主にアクリル水槽、マイクロバブル発生部であるラインミキサー、出力を調節できるポンプ、そして空気と水の流量計によって構成されている。マイクロバブル発生装置に関する主な仕様を表2.2.1に示した。気泡生

図 2.2.1 マイクロバブル浮選装置図

成フロー図を図2.2.2に示した。図2.2.2により、空気はポンプの手前で供給される。ポンプの送液口とタンクの間に設けられたミキサーに水と空気が流れ込み、ミキサー内部の衝突体によって高速に流れる気液2相流を形成し、マイクロバブルを発生させた $ ^{3)} $ 。また、本装置を浮選に適用し、気泡の上昇
表 2.2.1 装置の主要諸元

型式	MBT-15型
マイクロバブル水生成量	約15Ω/min
気体の吸引量	0.7~1.5Ω/min
装置サイズ
(幅×奥行き×高さ)	650W×350D×1400H
装置重量	72kg
ポンプ制御	手動ON-OFF、およびインバータ制御
タンク寸法	内寸:350W×220D×800H
タンク容量	約50Ω
附属計器	H₂O用流量計、圧力計、air流量計

図 2.2.2 気泡生成フロー図

図 2.2.4 フロス層の写真

図 2.2.3 浮選裝置概念図

空間を設けるために、タンクの高さを図2.2.1で示した元の装置の二倍に改造した。改造後の浮選装置の概念図を図2.2.3に示した。このように発生した気泡群は循環水よりタンクの四隅まで行きわたり、ゆっくりと上昇する。また、タンクの上部に濃縮されたフロスの写真を図2.2.4に示す。マイクロバブル浮選により、タンク上部には、フロスが形成され、飛灰中の重金属は浮上分離されることになる。

#### 2.2.3 実験操作

本研究で行った浮選実験と各実験の操作条件を表2.2.2に示した。浮選実験の流れと基本構想は、図2.1に示したとおりである。以下に具体的な実験方法を述べる。

表 2.2.2 浮選実験条件

投入飛灰濃度	g/L	5
SDS濃度	F	0.002
浮選時間	min	30
## 1 ) 硫化前处理

まず、浮選によって重金属を回収するため、重金属を浮選に適する硫化物形態に変化させる必要がある。都市ごみ焼却飛灰中の重金属は、硫化物として存在する量は非常に少ないと考えられ $ ^{4)} $ 、硫化処理でよく使用される $ Na_{2}S^{5)} $ を用いて硫化前処理を行うこととした。

硫化前処理を行うため、まずNa₂S溶液と飛灰の接触時間を決める実験を行った。ここで、Na₂S溶液と飛灰の混合溶液中には、硫化物イオンが存在しており、これと重金属が結合することで、硫化が達成される。ここでは、硫化物イオンを、日本工業規格(JIS)K0102（工場排水試験方法)39.1 $ ^{6)} $ にしたがって測定した。測定方法の詳細は、2.2.5にて示した。

硫化前処理における接触時間は、以下の操作で実験を行って決定した。

100mLの試料瓶に飛灰1gをとり、適量の硫化物イオン標準液を添加し、水平振動機によって10min～6h振動させ、反応後は1μmのろ紙によってろ過し、ろ液を溶存酸素を含まない水で100mLまでメスアップした。添加する硫化物イオンの量は、飛灰の性状分析の際、ICP-AES測定によるZn、Pb、Cu、Cd、Feの量により、それぞれZnS、PbS、CuS、CdS、Fe_{2}S_{3}が生成することを想定し、所要する硫化物イオン量の1.2倍量を添加した。

重金属の硫化による転換率Xは以下のように定義した。

$$ X=\frac{n_{Sa}-n_{Sb}-n_{Sc}}{n_{Me}}\times100 $$

X: 重金属転換率 (\%)

$ n_{Sa} $ : 添加した硫化物イオン量(mol)

$ n_{Sb} $ : ブランク実験時に消費した硫化物イオン量(mol)

$ n_{Sc} $ : 残留硫化物(mol)

$ n_{Me} $ : 計算による金属の物質量(mol)

接触時間による重金属転換率の変化を図2.2.5に示した。図2.2.5によると、重金属転換率は10minの時点で80%を越え、10分でほぼ完結していることが示唆された。飛灰中の重金属の多くは塩化物など可溶性塩類で存在している可能性が高いと考えられた。

以上の結果から、接触時間を10分と決

図 2.2.5 重金属の硫化物転換率-時間曲線
定し、硫化前処理を行った。具体的には、1Lのポリ瓶に飛灰250gをとり、適量の硫化物イオン標準液を添加し、液固比を3:1にした。試料瓶を水平振動機にかけ、10min振動させた。

## 2 ) 捕集剤添加によるスラリーの準備

浮選実験には捕集剤として主にドデシル硫酸ナトリウム(SDS)を用いた。SDSは代表的な陰イオン界面活性剤であり、臨界ミセル濃度(F)は8.0×10^{-3}である。寺坂ら{7}は非イオン性、陰イオン性、陽イオン性三種類の界面活性剤を用いて、カーボン微粒子の浮選を行ったところ、陰イオン性界面活性剤であるSDSが正に帯電したカーボン粒子を、もっとも効率的にトラップしたと報告している。

具体的な操作は、硫化前処理が終了したサンプルを2Lのビーカーに入れ、所定量のSDSを添加した。SDSはあらかじめ蒸留水に溶解して、水溶液とした。スラリーを飛灰濃度250g/Lになるようにメスアップし、JAR-TESTERによって攪拌速度：500rpmで2min攪拌し、安定化した。

## 3 ）浮選操作

まず、マイクロバブル発生装置を起動し、安定したマイクロバブルを発生させ、タンク全体にマイクロバブルが充満し、白濁状態となった後、スラリーを投入した。スラリーの投入は、バブリングしているタンクの上部から直接投入した。粒子の一部は気泡の表面に吸着され、気泡と共に上昇し、水槽の上部にフロス(微粉を含む泡沫層)を形成した。

## 4 ）フロスと残渣の回収

フロス層は時間と共に厚さが増し、一定時間の浮選終了後、装置を停止し、バブルの浮上および残渣の沈殿を完全に行うため15分間静置した。フロスはヘラで乾燥したバットに掬い取り、室温において乾燥させ、水分がある程度蒸発したことを目視で確認した後、湿度5%以下のデシケーター内でさらに乾燥させた。タンク中の廃液は、ガラス繊維ろ紙(GF/B)で全量ろ過し、ろ紙上に残った飛灰を残渣とした。なお、廃ろ液は、活性炭カラムを通過させ有害物質を除去し、重金属濃度に加え、ダイオキシン類濃度が十分に低いことを確認した上で、pHを調整後放流した。

## 5 ) サンプルの分析

フロスおよび残渣は、適宜重量を測定し、その重量において、6時間以上での変化量が0.1%以内になる時点で乾燥が完了したとみなした。各実験条件下において得られたフロス、残渣に対し質量測定、重金属の含有量を測定した。本研究では、一回の実験において大量の粉体サンプルが発生するため、全量分析することは難しい。また、粉体試料は液体試料と異なり、粒度および比重の差によるサンプルの偏りが生じかねない。そこで、サンプルを均一化し、また全体のサンプルを代表する
一部の試料を採取するため円錐四分法 $ ^{8)} $ を用いた。具体的な方法を以下に示した。

図2.2.6(a)のようにアルミ箔を1,2,3,4の順に重ね合わせた。堆積の中心Cの上に篩をかざし、フロス、あるいは残渣を鉛直に落下させた。試料が堆積した後、図2.2.6(b),(c)のように堆積を円盤状に広げ、次にアルミ箔をずらして、四分割し、互い

(c)

図 2.2.6 円錐四分法 $ ^{8)} $

に向かいあった二つの部分をあわせ、1回の操作で粉体量を1/2にした。試料が分析に必要な量となるまで、この操作を繰り返した。得られた粉体を試料とした。

#### 2.2.4 浮選効率の評価方法

各実験条件における浮選効率の評価は重金属の回収率(物質回収率)と、濃縮係数(Concentration Factor: CF)の両者によって評価するものとし、式(2.2.2)～式(2.2.4)にて定義した。

$$ 質量回收率 (\%)=\frac{M_{froth}}{M_{froth}+M_{residue}} $$

$$ 物質 回收率 (\%)=\frac{C_{i,froth}\times M_{froth}}{C_{i,froth}\times M_{froth}+C_{i,residue}\times M_{residue}} $$

$$ 濃縮係数 (CF)=\frac{ 物質回収率 (\%)}{ 質量回収率 (\%)} $$

$$ M_{froth}\colon フロスの質量 (g) $$

$ M_{residue} $ : 残渣の質量(g)

$$ C_{i,froth}: フロス中物質 i\text{の} 含有量 (mg/g) $$

$$ C_{i,residue}: 残渣中物質 i\text{の} 含有量 (mg/g) $$

浮選前の飛灰(元飛灰)のキャラクタリゼーションによって、重金属の含有量は把握したが、本研究では、物質回収率、およびCFはフロスと残渣のデータで求めた計算値を用いた。理由は以下の二点が挙げられる。

1）飛灰は不均一である。ごみ質および焼却炉の燃焼状況により飛灰中の重金属量に変動が生じるため、同じ飛灰であっても実験を繰り返すごとに投入する飛灰中重金属の濃度が異なる可能性がある。
2）マスバランスの整合性を実現するためである。浮選過程では、飛灰中塩類の溶出および捕集剤の混入などによって、単純にフロスおよび残渣中重金属濃度の増減で浮選効率を評価するのは非合理的である。

CFは浮選過程の選択的分離能を評価するものであり、濃縮が行われるためには、その値が1より大きいことが求められ、また大きいほど分離能が良いと考えられる。

#### 2.2.5 分析方法

## 1 ）萤光X線分析法

蛍光X線分析法(以下XRF)は、試料にX線を照射した際に放出される各元素特有の蛍光X線を検出し、定性、定量を行うものである。前処理が簡単で、短時間で元素組成を測定することができる点が特徴である。本研究では、主に元飛灰および硫化前処理をした浮選実験の実験産物の組成分析に用いた。

本研究では波長分散型による理学電機工業株式会社製ZSX PrimusIIを使用し、SQX法により半定量分析を行い、質量分率を求めた。振動ミル(島津製:CMT TI-100)により粉砕した試料約5gを加圧成形機で30ton、20秒間プレスし、ブリケット状にしたものを測定した。

## 2 ）マイクロウェーブを利用した酸分解

飛灰、浮選により得られたフロス、残渣の元素組成分析および重金属含有量分析をするために、試料を完全分解するために、多種の酸を用いたマイクロウェーブ分解を行った。具体的な操作方法を以下に示す。

振動ミルで試料を粉砕し、この粉砕試料50mgをフッ素樹脂製の分解容器に入れて硝酸3mL、塩酸2mL、フッ化水素酸5mLの順に加えた後、マイクロウェーブ抽出装置(CEM社製:MARS5)を用いて190℃、1240kPa、15minの条件下で分解した。加熱加圧終了し、試料が完全に冷却してから、フッ化水素酸をマスキングするために飽和ホウ酸溶液を30mL添加し、再度マイクロウェーブ抽出装置で170℃、690kPa、5minの条件で加熱した。冷却後、孔径0.2μmのメンブレンフィルターでろ過した。分解液は以下に示すICP発光分析法で行った。

## 3 ）ICP発光分析法

マイクロウェーブを利用した酸分解液、浮選の試験廃液はICP発光分析法により各元素濃度を測定した。

ICP発光分析法(ICP-AES; Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry、以下ICP)とは)、誘導電場にアルゴンガスを導入して誘導結合プラズマ(ICP)を発生させ、この中に霧状にした
試料溶液を送りこんだ際、試料中の原子が励起されて原子線スペクトルを発光する原理を利用し、発光した原子スペクトル線を回折格子型分光器又は半導体受光素子で分離し計測するものである。本手法でも、多元素同時分析が可能である。

本研究では分光器としてポリクロメータを備えたサーモエレクトロン社製IRIS Intrepid Duoを使用し、検量線法で多元素の検量線を作成した上で、内標準としてY(イットリウム)を添加し測定した。Y補正については、測定波長が250nmより短い元素についてはY224.3nmのピーク強度を、250nmより長い元素についてはY360.0nm強度を用いて補正した。

## 4 ）炭素の定量

飛灰のキャラクタリゼーションのため、灰中の炭素の定量を行った。各サンプルは乳鉢で15minかけて細かく均一にした。無機由来の炭素(IC)を除去するため、粉砕した試料に10mL/g-flyashの比率で2mol/LHClを加え攪拌し、約2時間静置して炭酸塩を除いた。その後、ガラスフィルターろ紙(GB-140)でろ過した残渣を室温で48時間乾燥させたものを、全有機炭素計（島津製作所製：TOC-VCHS）および固形試料燃焼装置（島津製作所製：SSM-5000A）で測定した。全有機炭素を未燃炭素とみなした。標準物質として、濃度既知(TOC40%)のD-(+)グルコースC_{6}H_{12}O_{6}を用いて検量線を引いた。

## 5 ) 硫化物イオン測定

本研究における、灰中重金属の硫化実験では、硫化物イオンを測定することで、反応時間の決定を行った。硫化物イオンの測定は、日本工業規格(JIS)K0102（工場排水試験方法）39.1 $ ^{6)} $ に基づくメチレンブルー吸光光度法およびヨウ素滴定法を適用した。

硫化物イオン標準液は、Na₂S九水和物の結晶をとり、少量の水で表面を洗い、ろ紙にとって水を除いた後に、溶存酸素を含まない水に溶かして作成した。

標準液の標定は、ヨウ素液(50mmol/L)10mLをとり、共栓三角フラスコ300mLに入れ、塩酸(1+1)を加える。硫化物イオン標準液をピペットで10mLとり、ピペットの先端をヨウ素溶液の中に加え、直ちに密栓して振り混ぜて数分間放置する。0.1mol/Lチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定する。指示薬としてでんぷん溶液を用い、生じた青い色が消えるまで滴定する。この時に消費したチオ硫酸ナトリウムの量をaとする。別にヨウ素溶液10mLを0.1mol/Lチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定し、消費したチオ硫酸ナトリウム溶液の量をbとする。

硫化物イオン標準液の濃度は以下の式により算出できる。

$$ \mathrm{S}=(\mathbf{b}-\mathbf{a})\times\mathbf{f}\times\frac{1}{20}\times1.603 $$
S:硫化物イオン標準液濃度(mg/mL)

a: 滴定に要したチオ硫酸ナトリウム溶液(mL)

b: ヨウ素液10mLに相当するチオ硫酸ナトリウム溶液(mL)

$$ \mathrm{f}:0.1\mathrm{mol/L} チオ硫酸ナトリウム溶液の力価 $$

また、検量線の作成や試料の測定は以下の操作による。

試料をメスシリンダー(50mL、有栓型)にとり、溶存酸素を含まない水を加え、硫酸(1+1)を加え、緩やかに振り混ぜる。また、N,N-ジメチル-p-フェニレンジアンモニウム溶液(8g/L)0.5mL、振り混ぜた後、塩化鉄(III)溶液(100g/L)1mLを添加し、緩やかに振り混ぜてから約1分間放置する。最後に第二鉄イオンによる色を除くため、リン酸水素ニアンモニウム溶液(400g/L)1.5mLを添加し、緩やかに振り混ぜた後、約五分間放置する。最後に、吸光光度計(島津製作所製:Uvmini-1240)を用い、波長670nmで吸光度を測定した。図2.2.7に検量線を示した。

図 2.2.7 メチレンブルー吸光光度法による検量線
### 2.3 実験結果

焼却飛灰の組成と、飛灰中重金属の浮選実験結果について実験結果を以下に示した。

#### 2.3.1 焼却飛灰の組成

焼却飛灰の組成を、表 2.3.1 に示す。Cl 濃度は 15.5% であり、アルカリ金属の Na、K はそれぞれ、8.75、6.31% であった。これらは水溶性塩類として飛灰中で存在していると考えられ、単純に合計すると、飛灰の約 30% 強が水溶性塩類であると推測される。TC は 7% 程度であり、比較的高かったが、これは活性炭が吹き込まれていることに起因すると考えられる。

#### 2.3.2 浮選実験結果

飛灰中の銅、鉛、亜鉛などの重金属が硫化物の形態で存在する量はごくわずかであるため、浮選が行われる前に$\mathrm{Na}_{2}\mathrm{S}$ 溶液を飛灰中に添加し、重金属の硫化物を形成させた。この硫化された飛灰、また、比較対象として硫化しない飛灰を用いて浮選実験を行い、得られたフロ

表 2.3.1 焼却飛灰の組成分析結果

元素	含有量	测定方法
O	33.4(%)	XRF
Cl	15.5(%)	XRF
Ca	12.6(%)	XRF
Na	8.75(%)	XRF
C	TC	7.05(%)	XRF
TOC	3.37(%)	TOC
K	6.31(%)	XRF
Si	5.35(%)	XRF
Al	2.69(%)	XRF
S	2.54(%)	XRF
Zn	20973(mg/kg)	ICP-AES
Mg	13903(mg/kg)	ICP-AES
Ti	9683(mg/kg)	ICP-AES
Fe	9281(mg/kg)	ICP-AES
P	6797(mg/kg)	ICP-AES
F	3443(mg/kg)	ICP-AES
Pb	3977(mg/kg)	ICP-AES
Cu	1045(mg/kg)	ICP-AES
Sn	891(mg/kg)	ICP-AES
Sb	838(mg/kg)	ICP-AES
Mn	701(mg/kg)	ICP-AES
Ba	747(mg/kg)	ICP-AES
Cr	248(mg/kg)	ICP-AES
Sr	201(mg/kg)	ICP-AES
Ni	93(mg/kg)	ICP-AES

スと残渣のサンプルをマイクロウェーブで分解し、ICP-AESで重金属の濃度を測定した。

図 2.3.1 に、各元素の回収率と濃縮倍率を一つの図にプロットしたものを示す。硫化しない場合で

も、フロス中 Cu, Cd, Zn, Pb の回収率は、全体的に 80% 以上であり、高い値を示したが、硫化すると、少なくとも 85% 以上を示した。硫化によって、重金属の疎水性、不溶性が向上した影響であると考えられる。また、Fe については、回収率、CF ともに低く、特に CF は1より大きくならなければいけないことから、Fe は浮選によって回収できていないことが示唆された。Fe 以外の重金属に関しては、硫化した場合では、前述したように、回収率が

図 2.3.1 硫化、未硫化における金属

回収率-濃縮係数の比較
向上し、CF も 1.1～1.3 まで向上したことから、硫化により重金属粒子の疎水性が増加し、浮選の選択性分離効率が向上したことが示唆された。

また、硫化を行うか否かで金属における浮選効率の優劣順に変化が生じた。硫化を行わないときでは、Cu>Pb>Zn>Cd でしたが、硫化を行ってからは Cd>Pb>Cu>Zn になった。この理由ははっきりしなかったが、解明するには金属の化学形態分析を行う必要があると考えられた。

以上により、硫化前処理を行った浮選により、飛灰中の重金属を回収分離できる可能性が示された。今後は、CFをさらに上昇させるため、飛灰濃度、最適な捕集剤の選定、添加量の決定等が必要である。

### 2.4 まとめ

本章では、硫化処理を行った焼却飛灰について、マイクロバブル浮選により、重金属の分離濃縮試験を行った。その結果、一定条件の下で、硫化処理により、回収率および濃縮係数が上昇し、回収率は85%以上、濃縮係数は1.1～1.3であり、浮選により飛灰中重金属を分離濃縮できる可能性が示された。今後は、飛灰濃度、最適な捕集剤の選定、添加量の決定等、最適な浮選条件を明らかにし、濃縮係数をさらに上昇させる必要がある。

## 参考文献

1) Huang, Y., Takaoka, M., Takeda, N. and Oshita, K.: CBzs and PCBs from Municipal Solid Waste Incineration Fly Ash by a Column Flotation Process, Environmental Science and Technology, Vol.41, No.1, pp.257-262 (2007)

2）大成博文:マイクロバブルのすべて、日本実業出版社(2006)

3) 株式会社 OHR 流体工学研究所ウェブサイト: http://www.ohr-labo.com/mixer2.html (2011 2.19 閲覧)

4) M. Takaoka, T. Yamamoto, T. Tanaka, N. Takeda, K. Oshita, T. Uruga: Direct Speciation of Lead, Zinc and Antimony in Fly Ash from Waste Treatment Facilities by XAFS spectroscopy, Physica Scripta. Vol. T115, pp.943-945(2005)

5) F. Rashchi, A. Dashti, M. Arabpour-Yazdi, H. Abdizadeh: Anglesite flotation: a study for lead recovery for zinc leach residue. Miner Engineering, Vol.18, 205-215(2005)

6) 日本工業規格(JIS)K0102(工場排水試験方法)39.1、135~138 (平成20年3月20日改定)

7) 寺坂宏一、新保康行: マイクロバブルを用いた水相中懸濁微粒子の浮上分離、混相流、Vol.21、No.1、pp.77-83 (2007)

8）三輪茂雄、日高重助：粉体工学実験マニュアル、日刊工業新聞社(1984)
## 第2章 文献調査

本章では, まず日本における廃棄物熱処理の現状について述べる。次に, レアメタルの現状, 課題や本研究で対象とした各金属に関する需給, 相場動向を整理した。最後に有価金属回収の実例と溶媒抽出法に関する先行研究をまとめた。

### 2.1 日本における廃棄物熱処理残渣の現状

廃棄物は都市ごみと産業廃棄物に大別されるが，本章では都市ごみと下水污泥の焼却処理および溶融処理に関して調査した。下水污泥は産業廃棄物の約43.6%(平成20年度)を占める代表的な産業廃棄物であり，処理状況を見ても減量化処理の占める割合が86%と産業廃棄物の中でも最も多い $ ^{1} $ 。そのため，焼却および溶融処理を現状調査の対象とした。

#### 2.1.1 都市ごみ焼却および溶融 $ ^{2)} $

廃棄物の処分方法として世界的には埋立処分が主流であるが，日本は国土が狭く人口が大都市に集中することから，埋立量削減のための中間処理として一般に焼却処理を行っている。国内におけるごみの年間総排出量は，平成21年度は4625万トンと平成12年以降減少の一途をたどっており，その量は平成12年の約84％となっている。また，平成21年度における日本の都市ごみの焼却率は74.6％であり，焼却処理に伴って生成した都市ごみ焼却残渣は約467万トンにのぼる。図2.1.1に平成21年度の全国のごみフローを示す。埋立処分量と資源化量に着目すると，資源化量は671万トンであり，これは埋立処分量である507万トンを上回っている。平成16年度の資源化量と埋立処分量はそれぞれ約670万トンと約800万トンであり，この5年間で逆転している。しかし，焼却残渣に限定すると，約100万トンが資源化されているものの，依然としてその3倍以上の360万トンが埋立処分されている。また，埋立処分されるものは直接最終処分，焼却処分，中間処理残渣の3つであるが，焼却残渣が約70％を占めているため，焼却残渣の有効利用が埋立削減に与える影響は大きい。最終処分場の残余年数は平成10年度以降増加傾向にあり，平成21年度現在で全

図2.1.1 日本のごみ処理フロー(平成21年) [単位: 千トン]
国平均 18.7 年となっている。しかし，最終処分場の数は増減を繰り返しながらも減少傾向にあり，最終処分場の確保や資源の有効利用の観点から，さらなる最終処分量の減容化に対する努力が不可欠であり，焼却残渣のさらなる資源化，再利用が求められている。

図 2.1.2 に平成 19 年から平成 21 年の都市ごみ焼却灰, 焼却飛灰の資源化量の推移を示す。この図からは約半数以上が溶

図2.1.2 一般廃棄物焼却灰・飛灰の資源化量

融スラグとして利用されていることがわかる。また, スラグの有効利用率は平成 14 年以降上昇し, 平成 21 年度は 85.5% に達している $ ^{3)} $ 。

溶融スラグ以外の焼却残渣の有効利用では, セメント原料化が大きな割合を占めている。しかし, 我が国のセメント生産量は平成12年度が8237万トンであったものが, 2009年度には5838万トンまで落ち込んでいる $ ^{4} $ 。その間に, セメント工場でのリサイクル技術の発達で, 1トンあたり450kgまで廃棄物, 副産物が利用可能となっているものの, 今後も安定的に焼却残渣の受け入れが行われるかどうかは不透明な部分がある。

飛灰の山元還元に関しては, 図 2.1.2 より過去 3 年増加傾向にあることがわかる。また, 図 2.1.3 $ ^{3)} $ に溶融施設の稼働推移を示す。この図を見てもわかるとおり, 現在も溶融処理施設は都市ごみ溶融, 下水汚泥溶融共に増加傾向にあり, 都市ごみ溶融処理残渣の発生量の観点からも, 有効利用を促進することは非常に重要であると言える。

本研究で対象とした都市ごみ溶融飛灰には灰溶融飛灰とガス化溶融飛灰の2種類があり,年間の発生量に着目すると,ガス化溶融飛灰は13万6千トン,灰溶融飛灰は5万9千トン,合計で19万5千トンが発生していると推計されて

おり,溶融施設に対して行ったアンケート調査によると約25%は溶融飛灰の山元還元を行っているという $ ^{8} $ 。

最後に，各種文献により調査された都市ごみ焼却残渣（焼却灰，焼却飛灰，灰溶融飛灰，ガス化溶融飛灰）に関して，各焼却残渣の発生量，本研究の対象元素である金，銀，白金，パラジウム，アン

図2.1.3 溶融施設の稼働推移
チモンの平均濃度, 各金属の鉱石品位をまとめたものを表 2.1.1 $ ^{5-8)} $ に示した。

表2.1.1 都市ごみ焼却残渣中のPd, Pt, Au, Ag, Sbの平均濃度および鉱石品位(単位:mg/kg)

n	烧却灰	n	烧却飛灰	n	灰溶融飛灰	n	冴又化溶融飛灰	鈦石品位 $ ^{5)} $
Pd	1	13 $ ^{5)} $	1	12 $ ^{5)} $	16	10 $ ^{8)} $	10	2.9 $ ^{8)} $	0.2-3.2
Pt	1	0.106 $ ^{6)} $	1	0.195-0.4 $ ^{5)} $	1	0.0804 $ ^{6)} $	-	0.19-4.53
Au	1	0.5-0.866 $ ^{5)} $	1	0.5-0.564 $ ^{5)} $	-	-	5
Ag	1	9.1 $ ^{5)} $	1	24 $ ^{5)} $	16	10 $ ^{8)} $	10	38 $ ^{8)} $	3.1-494
Sb	18	67 $ ^{7)} $	7	352 $ ^{7)} $	2	470 $ ^{7)} $	10	-	12100

#### 2.1.2 下水污泥烧却および溶融 $ ^{9)} $ ， $ ^{10)} $

下水道普及率の向上および高度下水処理プロセスの拡充によって, 発生污泥量は年々増加しており, その利用方法も様々である。表 2.1.2 に平成 19 年度の污泥の処理, 利用状況を示した $ ^{11)} $ 。こ

表2.1.2 下水污泥の処理及び利用状況(污泥発生時乾燥重量ベース、平成19年度、国土交通省調べ) [DS-t/年]

引き渡し先での
処理後の
汚泥形態	最終的な利用または処分形態	合計	%
埋立処分	緑農地利用	建設資材利用	固形燃料	その他
有効利用	海洋還元	場内ストック	その他
セメント化	セメント化以外
生汚泥	3	3	0	0	0	0	0	0	10	16	0.0
濃縮汚泥	65	132	22	16	0	0	0	0	0	235	0.0
消化汚泥	0	0	4721	0	1	0	0	0	0	4722	0.2
脱水汚泥	27872	34830	107136	16427	1305	3120	0	167	101	190958	8.5
移動脱水車汚泥	44	389	13	33	0	0	3	0	0	482	0.0
コンポスト	51	242784	0	344	0	0	0	48	0	243227	10.8
機械乾燥汚泥	5122	31681	8892	0	11660	0	0	0	0	57355	2.5
天日乾燥汚泥	145	623	0	0	0	0	0	85	0	853	0.0
炭化汚泥	1	1353	1605	259	1709	959	0	7	88	5981	0.3
焼却灰	483964	14454	733294	291972	0	1265	0	249	1797	1526995	67.8
溶融スラグ	5059	0	11959	199985	0	0	0	3132	131	220266	9.8
合計	522326	326249	867642	509036	14675	5344	3	3688	2127	2251090	100
%	23.2	14.5	38.5	22.6	0.7	0.2	0.0	0.2	0.1	100

の表によると, 污泥焼却灰は乾燥重量ベースで年間約 153 万トン発生しており, これは処理污泥全体約 225 万トンの約 7 割を占めている。図 2.1.4 $ ^{12)} $ に平成元年から平成 20 年までの下水污泥発生量(固形物量)とリサイクル率の推移を示す。この図を見ると, 90 年代以降, 建設資材利用が大きく進展し, 特

図2.1.4 下水污泥発生量（固形物量）とリサイクル率の推移

に 90 年代半ばからはセメント資源化が有効利用の大きな割合を占めるようになっており, 平成 20 年
現在, 全体の約 64% を占めている。しかし, セメント資源化は污泥運搬の点で地域が限定されること, また, セメント工場の周辺地域等では有効利用がセメント資源化だけに偏る傾向があり, リスク管理の観点から有効利用の多様化が課題とされている。

有効利用の割合が徐々に増えて 6 割を越えるようになる中で緑農地利用は約 14%と安定している。引き続き安定した利用が望まれるが, 最近では污泥からのリン回収の技術開発が注目されている。リンは窒素, カリウムと並んで植物の生育に必要な最も重要な元素の一つであり, 新しい利用分野の開拓も期待されている。その他利用としては污泥の嫌気性消化によるエネルギー回収や炭化による燃料化が検討されている。

下水污泥焼却に関しては, 焼却プロセスにおいて有機物, 無機物の様々な反応が高温で生じ, 酸性ガスや重金属, 有機汚染物質の排出を伴うため, 環境汚染対策が必須である。また, 近年地球温暖化防止の観点から積極的な廃熱回収により省エネルギー化, 排ガス量の低減化が求められるとともに, 温室効果ガスである一酸化二室素の発生抑制も求められている。焼却処理の中では流動床タイプが圧倒的に多く, 約 8 割を占め, 残りは多段焼却炉, 階段式ストーカ炉, その他としてロータリーキルン型焼却炉や炭化炉などが含まれている $ ^{13} $ 。

汚泥焼却処理後の有効利用においては, 灰やスラグを有償で売却することが条件となる。焼却灰については脱水汚泥の種類によって用途が分かれている。石灰系汚泥の焼却灰は, そのままで路盤材やセメント原料に使用される。高分子系汚泥の焼却灰は, 有機系高分子凝集剤を用いて脱水した汚泥を焼却したもので, 近年主流となっており, これらはそのままコンクリート二次製品製造に利用されるか, 焼成してタイルやブロックとして利用される。また, 焼却炉形式によっても用途は異なり, 流動床焼却炉の灰はパウダー状であり, ブロックやれんがなどの二次加工品に利用しやすく, 階段式ストーカ炉の灰は塊状で転圧が効き, 透水性や保水性に優れているため路床材や路盤材などに利用できる。

下水污泥の溶融処理の対象物は乾燥污泥と焼却灰の二つである。乾燥污泥の場合，焼却と溶融が同室内で行われるため，污泥そのものの発熱量での溶融が期待できる。一方，焼却灰の場合，有機分は既にほとんど熱分解しているため乾燥污泥に比べて污泥そのものの発熱量はあまり期待できないのが特徴である $ ^{14} $ 。溶融スラグはダイオキシン等の有害物質を含まず，重金属類の溶出についても土壌環境基準を満足した科学的に安定した物質であるものについては，主に建設資材に利用されることが多い。
2.2 レアメタル

#### 2.2.1 現状と課題

レアメタルは $ ^{15)} $ ，経済産業省の鉱業審議会レアメタル総合政策特別小委員会において，「地球上の存在量が稀であるか，技術的・経済的な理由で抽出困難な金属のうち，現在工業用需要があり，今後も需要があるものと，今後の技術革新に伴い新たな工業用需要が予測されるもの」と定義されている。31鉱種（レアアースは17鉱種を総括して1鉱種）を対象としているが、この定義を踏まえ、鉱種は資源探査の進展、技術の進展、工業用需要の動向等の情勢変化に応じて見直しがあり得るものである。通常は厳密に定義されずに使われており，産業上の用途の変化により取り上げられる金属種も変化するという特徴がある。

なお, 本研究では貴金属である金, 銀と, 一般にレアメタルと呼ばれる金属の中でも特に白金, パラジウム, アンチモンに注目した。なお, 白金, パラジウムはルテニウム, イリジウム, ロジウム, オスミウムと併せて白金族元素に分類され, 白金族元素は金, 銀と併せて貴金属にも分類されている。

レアメタルは耐熱，耐食，磁性，蛍光などの金属特性を活用して電子機器や電気部品，情報機器，通信部品などあらゆる製品に使用されており，日本のハイテクノロジー産業の国際競争力を維持，発展させるためには欠かせない素材であり，世界的に需要は著しく伸びている。世界のレアメタル市場の規模は2000年以降急拡大を続けており，我が国のレアメタルの消費量もITや自動車向けを中心とした主要な産業分野において拡大傾向を示すものが多い。さらに，レアメタルは地域偏在性が高く，急激な価格変動による供給リスクがあることから，その安定供給を確保することが必要である。一例として，中国は従来より多種の鉱物資源の生産・輸出国であったが，経済発展に伴う国内需要の増大で輸出奨励から国内需要を優先する方針に転換し，アンチモン，タングステン，希土類などの価格が高騰する大きな要因となっている $ ^{16} $ 。我が国でもレアメタルの確保が国家的課題となっており，1983年度から始まった備蓄制度では供給リスクが大きい7種類のレアメタルの備蓄を行っている $ ^{17} $ 。また，近年ではレアメタルの代替材料開発プロジェクトも進んでおり，2007年より対象となっていた「透明電極向けインジウム」「希土類磁石向けディスプロシウム」「超硬工具向けタングステン」に加え，2009年度より「排ガス浄化向け白金族」「精密研磨向けセリウム」「蛍光体向けテルビウム，ユーロビウム」の三鉱種が追加された $ ^{18} $ 。例として，ネオジム銅合金を原料に拡散することでディスプロシウムを使用せずに磁力保持することが可能になるなど，実際に成果を挙げている金属種も見られている $ ^{19} $ 。今後はレアメタルのリサイクル技術だけでなく，代替材料を用いることによるレアメタル依存の軽減と双方向で取り組んでいく必要があると言える。
#### 2.2.2 各種金属の需給・相場動向 $ ^{20,21} $

##### 2.2.2.1 貴金屬(金, 銀)

## (1) 金

表 2.2.1 に 2004 年から 2009 年までの金の需給推移を示した。かつて日本には新潟県の佐渡など有名な金山が複数あったが，現在稼働中であるのは鹿児島県の菱刈鉱山のほぼ一つのみである。同鉱山は金含有率が非常に高く，鉱石 1t 中に平均約 40g の含有量であるが $ ^{22)} $ ，これは世界の鉱山平均値のおよそ 10 倍といわれており，年間 7～9t の金が採掘されている。しかし我が国において純粋に金鉱山から採取される金は新産金のわずか 1 割程度となっており，新産金の多くは，銅，鉛，亜鉛鉱山から産出された鉱石を輸入し，貴金属スクラップなどの二次原料と共に処理し，亜鉛などの精錬工程で副産物として生産される。これら新産金は，最終工程が電気分解で産出されることから電気金とも呼ばれ，二次原料のみから生産される再生金とは区別されている。2009 年における我が国の新産金は 87t と対前年比約 7% 増となった。また，2009 年の再生金の総生産量は約 18 トンとなっており，これは同年総需要約 109 トンの約 17% であった。

国内需要は, 近年の金価格高騰の影響もあり, 需要は減少傾向にある。特に 2008 年から 2009 年にかけての消費需要の落ち込みはリーマンショックが大きく影響を与えていると考えられる。

金の相場動向としては, 2007 年 1 月時点で 1900～2200$/kg を推移していたが, 5 年後の 2012 年 1 月 18 日現在で 5000$/kg を超えており, 金価格は年を追うごとに高騰している。

表2.2.1 金の需給推移

2004	2005	2006	2007	2008	2009
供給	新産金	133	149	129	146	81	87
再生金	30	30	50	37	39	18
輸入	20	33	14	12	11	5
私的保有放出	47	67	102	65	51	28
供給計	230	279	295	260	182	138
需要	電気通信機, 機械部品	134	118	126	125	85	55
歯科, 医療	14	13	13	12	12	10
メッキ	17	14	18	22	14	5
その他(消費)	9	18	26	27	27	18
消費需要(小計)	174	163	183	187	138	88
宝飾品	27	25	22	23	22	16
美術, 工芸品	2	2	2	1	1	1
メタル	1	1	1	1	1	1
その他(退蔵)	2	2	3	4	4	4
私的保有	76	62	39	29	29	22
国内需要計	206	193	211	246	166	109
輸出	13	83	58	64	78	46
需要計	219	276	269	280	244	155
需要一供給	-11	-3	-26	20	62	17

## (2) 银

表 2.2.2 に 2004 年から 2009 年までの銀の需給推移を示した。国内では現在も銀を含有する鉱石が生産されているが生産量は年々減少しており，国内の供給全体に占める割合はわずかである。新産銀の多くは，金と同じく，亜鉛などの精錬工程で副産物として生産される。これら新産銀は，最終工程が電気分解で産出されることから電気銀ともよばれ，二次加工業者でスクラップのみを原料として製造される再生銀とは区別される。2009 年における我が国の新産銀は 1866t であった。また 2009