アルカリパイロメタラジーによるリサイクル技術へ向けた溶融炭酸塩中の物理化学の解明

本研究では、超硬工具の成分元素ならびに酸化剤として利用する元素について、炭酸溶融塩中における酸化／還元ならびに酸／塩基の反応の物理化学過程を解明し、タングステンの新リサイクルプロセスの構築へとつなげることを目的とした研究を行った。当該年度においては、Cu+イオンの溶解度測定、Cu+イオンの拡散係数の導出、各種超硬工具スクラップの酸化溶出などを行った。(1) 900℃のAr-X%O2-600ppmCO2雰囲気中において、Au作用極が示すO2/O2-電位とNi/NiO参照極が示す電位との差について酸素分圧依存性を測定し、Ni/NiO参照極が示す電位の妥当性を評価した。(2) 900℃のAr-600ppmCO2雰囲気中における溶融Na2CO3へのCu2Oの溶解度を測定した。また、前年度に測定したCu+/Cu電位の結果と組み合わせることで、溶融Na2CO3中におけるCu2Oの活量係数とCu+イオンの化学ポテンシャルを導出した。(3) 900℃の溶融Na2CO3-Cu2O中でサイクリックボルタンメトリー(CV)測定を行い、前年度に測定した同溶融塩の密度の値と組み合わせることで、Cu+イオンの拡散係数を導出した。(4) Cu2Oを添加したNa2CO3溶融塩中で、小型WC-Coチップ、大型WC-Coチップ、粉末スクラップといった各種の超硬工具について、酸化溶解を行った。副反応として析出する金属Cuの剥離、ならびに浴中のイオンの攪拌の促進を目的として、回転機構を有した反応管での酸化溶解を行ったところ、Cuの剥離や反応の高速化を達成することができた。

本研究では、超硬工具の成分元素ならびに酸化剤として利用する元素について、炭酸溶融塩中における酸化／還元ならびに酸／塩基の反応の物理化学過程を解明し、タングステンの新リサイクルプロセスの構築へとつなげることを目的とした研究を行った。当該年度においては、Cu+イオンの溶解度測定、Cu+イオンの拡散係数の導出、各種超硬工具スクラップの酸化溶出などを行った。(1) 900℃のAr-X%O2-600ppmCO2雰囲気中において、Au作用極が示すO2/O2-電位とNi/NiO参照極が示す電位との差について酸素分圧依存性を測定し、Ni/NiO参照極が示す電位の妥当性を評価した。(2) 900℃のAr-600ppmCO2雰囲気中における溶融Na2CO3へのCu2Oの溶解度を測定した。また、前年度に測定したCu+/Cu電位の結果と組み合わせることで、溶融Na2CO3中におけるCu2Oの活量係数とCu+イオンの化学ポテンシャルを導出した。(3) 900℃の溶融Na2CO3-Cu2O中でサイクリックボルタンメトリー(CV)測定を行い、前年度に測定した同溶融塩の密度の値と組み合わせることで、Cu+イオンの拡散係数を導出した。(4) Cu2Oを添加したNa2CO3溶融塩中で、小型WC-Coチップ、大型WC-Coチップ、粉末スクラップといった各種の超硬工具について、酸化溶解を行った。副反応として析出する金属Cuの剥離、ならびに浴中のイオンの攪拌の促進を目的として、回転機構を有した反応管での酸化溶解を行ったところ、Cuの剥離や反応の高速化を達成することができた。