硫安ーメタノールストリップ新法を応用した革新的バナジウム電解液製造プロセスの開発

本研究では，製油所や発電所で発生する大量の燃焼灰中に含有される，バナジウム，ニッケル，マグネシウムなどの金属塩に着目し，申請者らが新規に開発した硫酸アンモニウムとメタノールを用いる金属塩の晶析技術を基に，燃焼灰からの金属塩を新たに生産する革新的プロセスの開発を行うと共に，これら技術の社会実装を目指すことを目的とする。今年度は，主に燃焼灰の浸出後の溶液から金属塩を分離することを目的として，金属を含む硫酸塩水溶液に所定量の硫酸アンモニウム，さらにはメタノール添加し，種々の操作条件下における金属塩の晶析挙動を追跡した。研究代表者らのこれまでの研究より，硫酸酸性雰囲気においては，バナジウムイオンは硫酸アンモニウム，メタンボール存在下では固相に沈澱を生じないことが明らかとなっていることから，他の夾雑成分となりえる金属塩にターゲットを絞り晶析現象の追跡を行った。その結果，ニッケル，コバルト，マグネシウムなどについては晶析速度は比較的速く，硫酸アンモニウム存在下でメタノールを添加すると迅速に沈澱が生成した。一方，一部の両性金属に関しては，硫酸アンモニウム存在下においてメタノールを添加したのみでは沈澱の生成は観測されなかった。しかし，所定の時間が経過した後，溶液を撹拌し始めると急激に沈澱を生成しする傾向がみられ，この両性金属に関する晶析現象は物質移動律速であることが示唆された。これらの結果を受けて，バナジウムを分離後に得られる金属類をある程度群分離が可能かどうかを調べるため，ニッケル，コバルトなどの遷移金属類と両性金属を含む混合溶液を調製後遷移金属と両性金属の群分離を試みたところ，両群の分離は比較的良好に進行することが明らかとなり，本手法は不純物として除去した金属類の一部の郡分離にも有効であることが明らかとなった。

本研究では，製油所や発電所で発生する大量の燃焼灰中に含有される，バナジウム，ニッケル，マグネシウムなどの金属塩に着目し，申請者らが新規に開発した硫酸アンモニウムとメタノールを用いる金属塩の晶析技術を基に，燃焼灰からの金属塩を新たに生産する革新的プロセスの開発を行うと共に，これら技術の社会実装を目指すことを目的とする。今年度は，主に燃焼灰の浸出後の溶液から金属塩を分離することを目的として，金属を含む硫酸塩水溶液に所定量の硫酸アンモニウム，さらにはメタノール添加し，種々の操作条件下における金属塩の晶析挙動を追跡した。研究代表者らのこれまでの研究より，硫酸酸性雰囲気においては，バナジウムイオンは硫酸アンモニウム，メタンボール存在下では固相に沈澱を生じないことが明らかとなっていることから，他の夾雑成分となりえる金属塩にターゲットを絞り晶析現象の追跡を行った。その結果，ニッケル，コバルト，マグネシウムなどについては晶析速度は比較的速く，硫酸アンモニウム存在下でメタノールを添加すると迅速に沈澱が生成した。一方，一部の両性金属に関しては，硫酸アンモニウム存在下においてメタノールを添加したのみでは沈澱の生成は観測されなかった。しかし，所定の時間が経過した後，溶液を撹拌し始めると急激に沈澱を生成しする傾向がみられ，この両性金属に関する晶析現象は物質移動律速であることが示唆された。これらの結果を受けて，バナジウムを分離後に得られる金属類をある程度群分離が可能かどうかを調べるため，ニッケル，コバルトなどの遷移金属類と両性金属を含む混合溶液を調製後遷移金属と両性金属の群分離を試みたところ，両群の分離は比較的良好に進行することが明らかとなり，本手法は不純物として除去した金属類の一部の郡分離にも有効であることが明らかとなった。