廃自動車触媒からの白金リサイクルに関する熱力学的研究

本研究では、世界に先駆けた自動車用触媒からの貴金属リサイクルを構築することを目指し、1)1450℃における銅飽和のCaO-SiO_2-Al_2O_3-Cu_2O系スラグの相平衡を明らかにする。2)1450℃でCaO-SiO_2-Al_2O_3スラグと酸素分圧を変化させながら、溶銅間の白金の分配比を測定する。3)得られた白金の分配比に基づき、スラグ中の白金の活量係数を明らかにすることを試みた。その結果は次のとおりである。(1) 1450℃の銅飽和におけるCaO-SiO_2-Al_2O_3-Cu_2O系スラグの相関係を調べた結果、スラグ中の銅濃度が18mass%程度となると、スラグ相が二液相分離を起こし、Cu_2Oを18～20mass%程度含むCaO-SiO_2-Al_2O_3系スラグ融体とCu_2Oを主成分とするスラグに分離する。(2) 1450℃でCaOとSiO_2の比率を変えたCaO-SiO_2-Al_2O_3スラグと溶銅間の白金の分配比を、酸素分圧を変化させて測定した。CaO-SiO_2-Al_2O_3-Cu_2O系スラグと溶銅間の白金の分配比0.0004～0.008程度の値をとり、白金はスラグ相に比べ溶銅中に100～2500倍多く分配する。酸素分圧がlogP_O2=-8.0より大きくなると酸素分圧の上昇に伴い白金の分配比は大きくなる。また、SiO_2濃度が高いスラグは、CaOが高いスラグに比べ、白金の分配比が小さくなる。得られたCaO-SiO_2-Al_2O_3スラグ溶銅間の白金の分配比に基づき、スラグにおけるPtO(s)の活量係数を算出した。PtOの活量係数は10^<-4>～10^<-5>の値を示す。(3) これらのことから、白金のコレクター金属として溶銅を用いることは、白金のスラグ損失を抑えることに有効である。また、スラグ組成としてはSiO_2濃度の高いスラグを選択した方が、白金のスラグ損失は、小さいことが分かった。

本研究では、世界に先駆けた自動車用触媒からの貴金属リサイクルを構築することを目指し、1)1450℃における銅飽和のCaO-SiO_2-Al_2O_3-Cu_2O系スラグの相平衡を明らかにする。2)1450℃でCaO-SiO_2-Al_2O_3スラグと酸素分圧を変化させながら、溶銅間の白金の分配比を測定する。3)得られた白金の分配比に基づき、スラグ中の白金の活量係数を明らかにすることを試みた。その結果は次のとおりである。(1) 1450℃の銅飽和におけるCaO-SiO_2-Al_2O_3-Cu_2O系スラグの相関係を調べた結果、スラグ中の銅濃度が18mass%程度となると、スラグ相が二液相分離を起こし、Cu_2Oを18～20mass%程度含むCaO-SiO_2-Al_2O_3系スラグ融体とCu_2Oを主成分とするスラグに分離する。(2) 1450℃でCaOとSiO_2の比率を変えたCaO-SiO_2-Al_2O_3スラグと溶銅間の白金の分配比を、酸素分圧を変化させて測定した。CaO-SiO_2-Al_2O_3-Cu_2O系スラグと溶銅間の白金の分配比0.0004～0.008程度の値をとり、白金はスラグ相に比べ溶銅中に100～2500倍多く分配する。酸素分圧がlogP_O2=-8.0より大きくなると酸素分圧の上昇に伴い白金の分配比は大きくなる。また、SiO_2濃度が高いスラグは、CaOが高いスラグに比べ、白金の分配比が小さくなる。得られたCaO-SiO_2-Al_2O_3スラグ溶銅間の白金の分配比に基づき、スラグにおけるPtO(s)の活量係数を算出した。PtOの活量係数は10^<-4>～10^<-5>の値を示す。(3) これらのことから、白金のコレクター金属として溶銅を用いることは、白金のスラグ損失を抑えることに有効である。また、スラグ組成としてはSiO_2濃度の高いスラグを選択した方が、白金のスラグ損失は、小さいことが分かった。