協同抽出効果を利用したレアメタル回収装置

技術概要

協同抽出効果を利用し、簡便にレアメタルを回収する装置です。従来技術に比べレアメタルへの選択性が向上し、吸着量の増加に成功しました。

用途・応用

レアメタルの回収

背景

　自国での資源が少なく海外輸入に依存している日本では、希少な金属元素を使用済製品
から回収している。希少な金属元素としてレアアースは廃電化製品の基板や液晶等の都市
鉱山や原子炉からの使用済核燃料に多く含まれている。
　これら製品を酸溶解した溶液からレアアースを回収するためには様々な方法がある。中
でも抽出剤を含浸した含浸吸着材による回収法は、他の回収法と比較し有機溶媒の使用が
少ないため環境負荷が小さいとされている。

　例えば含浸吸着材を用いたレアアースの回収として、使用済核燃料からの三価ランタノ
イド（Ｌｎ（ＩＩＩ））の回収がある。使用済核燃料を酸溶解し、ウランやプルトニウム
を分離回収した後の溶液は高レベル放射性廃液（ＨＬＬＷ）と呼ばれる。この酸性溶液中
にはＬｎ（ＩＩＩ）、三価マイナーアクチノイド（ＭＡ（ＩＩＩ）：Ａｍ（ＩＩＩ）及び
Ｃｍ（ＩＩＩ））、核分裂生成物（ＦＰ）が含まれている。
　従来、Ｌｎ（ＩＩＩ）はＭＡ（ＩＩＩ）と化学的挙動が非常に似ているため、Ｌｎ（Ｉ
ＩＩ）とＭＡ（ＩＩＩ）を分離回収することは難しいとされてきた。
　非特許文献１によれば、これら核種を分離回収する処理方法として、含浸吸着材を用い
た抽出クロマトグラフィ法による二段階のカラム処理工程が検討されている。
　しかしながら、非特許文献１の方法では、二段階カラムによりＬｎ（ＩＩＩ）の分離回
収が行われるため処理工程の複雑化、装置の長大化、吸着材の必要量の増大が課題となっ
ている。
【先行技術文献】
【非特許文献】

【 非 特 許 文 献 １ 】 S. Watanabe, I. Goto, K. Nomura, Y. Sano, Y. Koma, “ Extraction
chromatography experiments on repeated operation using engineering scale column
system” , Energy Procedia, 7, p.449 – 453,(2011)
【 非 特 許 文 献 ２ 】 Y. Wei, A. Zhang, M. Kumagai, M. Watanabe, N. Hayashi, “ Develop
ment of the MAREC Process for HLLW Partitioning Using a Novel Silica-Based CMPO
Extraction Resin” , J. Nucl. Sci., 41, 315-322,(2004)

課題

本発明はこれらの事情を鑑みてなされたもので、様々な金属元素を含む酸性溶液から抽
出剤を含浸した含浸吸着材を用いて特定の金属元素を分離回収する効率を向上させること
を課題とする。また、含浸吸着材を再利用するために、吸着された金属元素を含浸吸着材
から分離させることを課題とする。

手段

　上記課題を解決するため本発明では、通常二段階のカラム処理工程で用いられる２種の
抽出剤を混合して含浸させた含浸吸着材を調製し、以下のプロセスにより酸性溶液から特
定の金属元素を分離回収する。すなわち、本発明の一実施形態に係る特定の金属元素を選
択的に分離する方法は、以下の通りである。
　表面をポリマーで被覆された粒子に２種以上の抽出剤を含浸させてなる含浸吸着材を準
備する含浸吸着材の準備工程、特定の金属元素を含む酸性溶液を前記含浸吸着材に接触さ
せ、前記金属元素を前記含浸吸着材に吸着させる吸着工程、を含む、酸性溶液中から特定
の金属元素を選択的に分離する方法。

効果

本発明により、従来２種の抽出剤の含浸吸着材をそれぞれ別のカラムに充填し二段階で
行っていたカラム処理工程に代わり、２種以上の抽出剤を含浸した含浸吸着材を用いて一段階で処理を行うことが可能となる。それに伴い、二段階の場合と比較し処理装置の縮小
、カラム充填に必要な吸着材量の削減が可能となる。そのため特定の金属元素の分離回収
プロセスを効率的に行うことができる。
　また、吸着された金属元素を含浸吸着材から分離させ、含浸吸着材を再利用することが
できる。
　また、本発明を利用することで高レベル放射性廃液（ＨＬＬＷ）からＬｎ（ＩＩＩ）の
回収と同時にＭＡ（ＩＩＩ）の分離回収ができるため、高レベル放射性廃棄物の減容化に
より放射性廃棄物について安全性、信頼性、効率性等を高める技術を提供することができ
る 。 

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