固相変態によるスコロダイトの生成

銅製錬をはじめとして非鉄製錬では、しばしばヒ素が鉱石中に含まれており、製錬工程で分離されている。ヒ素は有害金属であり、厳しい環境規制が導入されているために大きな市場を持たず、通常は安定化して保管されている。結晶質のヒ酸鉄であるスコロダイトは安定であるためヒ素固定のための適切な化合物といえる。本研究ではスコロダイトを生成するための安定で安価な新規プロセスの開発を目指す。そのために、非晶質のヒ酸鉄を経由して気相中にて結晶化させる方法、すなわち固相変態によるスコロダイトの生成を対象として取り上げ、結晶化の挙動と生成物の性状に及ぼす各種の結晶化条件の影響を系統的に明らかにすることを目的としている。今年度は、まず、出発原料として非晶質のヒ酸鉄を作製した。30℃に保った Fe 0.43 mol/L の硫酸鉄水溶液 350 mL に NaOH 1.7 mol/L を含む As 1.0 mol/L のヒ酸水溶液 150 mL を滴下し、300 rpm で 24 h 保持した。懸濁溶液から残渣を遠心分離により回収し72 h 乾燥させたものを非晶質ヒ酸鉄試料とした。次に、非晶質ヒ酸鉄試料を加圧下で保持する結晶化実験を実施した。結晶化実験については、初年度の研究で構築した実験方法の改良を行った。具体的には、結晶化実験に用いるプレス機を油圧式からねじ式に変更し、時間経過による加圧力の減衰を少なくした。さらに、密閉に用いるゴムをシリコンゴムからフッ素ゴムに変更し、加圧下での密閉性を向上した。結晶化実験の保持温度を 95℃、保持時間を 24 h、加圧力を 0, 32, 64, 96 MPa とした。非晶質ヒ酸鉄は 0.1 um 程度の粒子であったが、結晶化実験後の試料表面近傍に粒子の凝集あるいは成長が見られ、2 um 以上となっていた。

銅製錬をはじめとして非鉄製錬では、しばしばヒ素が鉱石中に含まれており、製錬工程で分離されている。ヒ素は有害金属であり、厳しい環境規制が導入されているために大きな市場を持たず、通常は安定化して保管されている。結晶質のヒ酸鉄であるスコロダイトは安定であるためヒ素固定のための適切な化合物といえる。本研究ではスコロダイトを生成するための安定で安価な新規プロセスの開発を目指す。そのために、非晶質のヒ酸鉄を経由して気相中にて結晶化させる方法、すなわち固相変態によるスコロダイトの生成を対象として取り上げ、結晶化の挙動と生成物の性状に及ぼす各種の結晶化条件の影響を系統的に明らかにすることを目的としている。今年度は、まず、出発原料として非晶質のヒ酸鉄を作製した。30℃に保った Fe 0.43 mol/L の硫酸鉄水溶液 350 mL に NaOH 1.7 mol/L を含む As 1.0 mol/L のヒ酸水溶液 150 mL を滴下し、300 rpm で 24 h 保持した。懸濁溶液から残渣を遠心分離により回収し72 h 乾燥させたものを非晶質ヒ酸鉄試料とした。次に、非晶質ヒ酸鉄試料を加圧下で保持する結晶化実験を実施した。結晶化実験については、初年度の研究で構築した実験方法の改良を行った。具体的には、結晶化実験に用いるプレス機を油圧式からねじ式に変更し、時間経過による加圧力の減衰を少なくした。さらに、密閉に用いるゴムをシリコンゴムからフッ素ゴムに変更し、加圧下での密閉性を向上した。結晶化実験の保持温度を 95℃、保持時間を 24 h、加圧力を 0, 32, 64, 96 MPa とした。非晶質ヒ酸鉄は 0.1 um 程度の粒子であったが、結晶化実験後の試料表面近傍に粒子の凝集あるいは成長が見られ、2 um 以上となっていた。