ガラスの分相現象を利用した
新規のレアメタル分離技術の提案
レアメタル
レアメタル 「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、工業需要が現に存在する（今後見込 まれる）ため、安定供給の確保が政策的に重要であるもの。
３１鉱種（レアアースは１７鉱種を総括して１鉱種）を対象
I A II A III B IV B V B VI B VII B I B II B III A IV A V A VI A VII A O アルカリ 金属 アルカリ 土類金属 希土類 チタン族 バナジウ ム族 クロム族 マンガン 族 銅族 亜鉛族 アルミニ ウム族 炭素族 窒素族 酸素族 ハロゲン 族 不活性ガ ス族 1 H 水素 2 He ヘリウム 3 Li リチウム 4 Be ベリリウ ム 5 B ホウ素 6 C 炭素 7 N 窒素 8 O 酸素 9 F フッ素 10 Ne ネオン 11 Na ナトリウ ム 12 Mg マグネシ ウム 13 Al アルミニ ウム 14 Si ケイ素 15 P リン 16 S 硫黄 17 Cl 塩素 18 Ar アルゴン 19 K カリウム 20 Ca カルシウ ム 21 Sc スカンジ ウム 22 Ti チタン 23 V バナジウ ム 24 Cr クロム 25 Mn マンガン 26 Fe 鉄 27 Co コバルト 28 Ni ニッケル 29 Cu 銅 30 Zn 亜鉛 31 Ga ガリウム 32 Ge ゲルマニ ウム 33 As ヒ素 34 Se セレン 35 Br 臭素 36 Kr クリプト ン 37 Rb ルビジウ ム 38 Sr ストロン チウム 39 Y イットリ ウム 40 Zr ジルコニ ウム 41 Nb ニオブ 42 Mo モリブデ ン 43 Tc テクネチ ウム 44 Ru ルテニウ ム 45 Rh ロジウム 46 Pd パラジウ ム 47 Ag 銀 48 Cd カドミウ ム 49 In インジウ ム 50 Sn スズ 51 Sb アンチモ ン 52 Te テルル 53 I ヨウ素 54 Xe キセノン 55 Cs セシウム 56 Ba バリウム 57～71 ランタノ イド 72 Hf ハフニウ ム 73 Ta タンタル 74 W タングス テン 75 Re レニウム 76 Os オスミウ ム 77 Ir イリジウ ム 78 Pt 白金 79 Au 金 80 Hg 水銀 81 Tl タリウム 82 Pb 鉛 83 Bi ビスマス 84 Po ポロニウ ム 85 At アスタチ ン 86 Rn ラドン 87 Fr フランシ ウム 88 Ra ラジウム 89～103 アクチノ イド ランタノイド 57 La ランタン 58 Ce セリウム 59 Pr プラセオ ジム 60 Nd ネオジム 61 Pm プロメチウ ム 62 Sm サマリウ ム 63 Eu ユウロピウ ム 64 Gd ガドリニウ ム 65 Tb テルビウ ム 66 Dy ジスプロ シウム 67 Ho ホルミウ ム 68 Er エルビウ ム 69 Tm ツリウム 70 Yb イッテルビ ウム 71 Lu ルテチウ ム VIII 鉄族（ 4周期） 白金族（5･6周期）
小型家電とレアメタル
• 液晶テレビ、携帯電話等の電子機器、電気・ハイブリッド自動車、 太陽電池パネル、LED照明等の環境対策製品に不可欠。 • 小型家電には、ベースメタル、レアメタル、貴金属が集積 • 鉱種によっては、天然の鉱石よりも高品位 • 「都市鉱山」、重要な金属資源として期待 • 「小型家電リサイクル法」が施行（平成２５年４月１日） 電話機、ファクシミリ、携帯電話、ＰＨＳ、ラジオ受信機、カメラ、ビデオカメ ラ、DVD、CD、MD、PC、プリンター、電子書籍端末、電動ミシン、電気グライ ンダー、電気ドリルその他の電動工具、電子計算機、ヘルスメーター、電動式吸 入器、炊飯器、電子レンジ、扇風機、電気除湿機、電気アイロン、電気掃除機、 電気こたつ、電気ストーブ、ヘアドライヤー、電気かみそり、電気マッサージ器、 ランニングマシン、電気芝刈機、蛍光灯器具、時計、電子楽器、ゲーム機 など既存技術の特徴
• 廃電子基板に、硅砂等の融剤を加えて溶融し、金属として比重分離 する方法が提案1) • 還元されにくい金属（希土類等）はガラス中に取り込まれて、化学 的に安定化され、回収が難しい。 • 小型家電等に含まれる多様な金属をリサイクルするには限界 • 非鉄精錬プロセスを活用する場合も、一般的にスラグに分配する金 属は回収が難しい2)。 • 多様な金属を分離回収する技術が必要 参考文献 1) 広吉直樹, 高谷佳寛, Hanthanon Prin, 伊藤真由美 , 稲野浩行：鉛ガラス の還元溶融過程を利用した,廃棄物からの各種金属の回収 2) 経済産業省、環境省：平成20年度使用済小型家電からのレアメタルの回 収及び適正処理に関する研究会第3回資料3-3【発明の名称】廃電子基板からの金属の回収方法
• レアメタル等の金属を含む電子基板に • ガラス、ホウ素等の分相剤
を添加して、溶融することで、 • 含まれる金属を還元
して分離するとともに、 • 残るガラスを酸水溶液と接触させ、ガラス中に残留する金属を酸に溶解
させて分離回収する方法 • この方法により、レアメタル等を廃電子基板から分離回収できる。ガラスの構造
シリカガラス
（SiO
2
）
分相とは
ガラスの例
ソーダ石灰ガラス
Na
2O-
CaO
-SiO
2ホウケイ酸ガラス
Na
2O-
B
2O
3-SiO
2鉛ガラス
K
2O-
PbO
-SiO
2K2O-PbO-SiO2 組成が均一 （単一相）
分相とは
• 単一相の過冷却液体が２つ以上の液相に分かれる現象 PbO-SiO2 組成が均一 （単一相） 組成が不均一 （複数の相） B2O3添加 溶融 PbO-B2O3 SiO2有用金属 Cu、Pb、Fe レアメタル Cr、Mn、Ni、Sr、Zr、Nb、Sb、Ba、Ta レアアース(希土類) Sc、La、Ce、Nd 貴金属 Au、Ag 回収資源 メタル相 廃小型家電等の 電子基板 溶融 1100℃ Cu、Pb Ni、Sb Au、Ag ガラス相 【還元分相工程】 分相剤（ホウ素等） ガラス（SiO2） 冷却 分相ガラス
回収資源 Cu、Pb Ni、Sb Au、Ag 酸処理 ガラス（SiO2） 電解・溶媒抽出等 （研究開発中） Fe Cr、Mn、Sr、Zr、Ba La、Ce、Nd Ta、Nb、 Sc 抽出液 分相ガラス 冷却 有用金属 Cu、Pb、Fe レアメタル Cr、Mn、Ni、Sr、Zr、Nb、Sb、Ba、Ta レアアース(希土類) Sc、La、Ce、Nd 貴金属 Au、Ag メタル相 廃小型家電等の 電子基板 溶融 1100℃ ガラス相 分相剤（ホウ素等） ガラス（SiO2） 分相ガラス 【酸抽出工程】
回収資源 Cu、Pb Ni、Sb Au、Ag 【溶融還元法】 冷却 有用金属 Cu、Pb、Fe レアメタル Cr、Mn、Ni、Sr、Zr、Nb、Sb、Ba、Ta レアアース(希土類) Sc、La、Ce、Nd 貴金属 Au、Ag メタル相 廃小型家電等の 電子基板 溶融 1100℃ ガラス相 ガラス（SiO2） Fe Cr、Mn、Sr、Zr Nb、Ba、Ta Sc、La、Ce、Nd ガラス（スラグ） 処分 または、 土木資材等 ガラス（スラグ）の 中で化学的に強く安 定化
実験の例
PCの電子基板 粉砕 PC電子基板粉砕物（<500µm） 原料を混合 PC電子基板粉砕物 分相剤（B2O3）、Na2CO3 溶融 1100℃ 1.5時間るつぼを割ると ガラス メタル メタルは回収 ２mol/Lの硝酸に浸漬 ガラス中 の金属が 溶出 溶液とガラスを分けて回収
