イオノメタラジー – 日本の辞書

Ionometallurgy

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鉱物処理と金属の抽出は非常にエネルギーを消費するプロセスであり、大量の固形残留物と廃水を生成することを免除されておらず、さらに処理して処分するためにエネルギーを必要とします。さらに、金属の需要が増加するにつれて、冶金産業は、一次（例えば、鉱物鉱石）および/または二次（例えば、スラグ、尾鉱、都市廃棄物）原料の両方からのより低い金属含有量の材料の供給源に依存しなければならない。したがって、鉱業活動と廃棄物のリサイクルは、より選択的で効率的で環境に優しい鉱物および金属の処理ルートの開発に向けて進化する必要が
鉱物処理操作は、最初に対象の鉱物相を濃縮し、定義された原材料に物理的または化学的に関連する不要な材料を排除するために必要です。ただし、このプロセスでは約30 GJ /トンの金属が必要であり、これは米国の鉱業に費やされる総エネルギーの約29％を占めています。一方、乾式製錬は、温室効果ガス排出と有害な煙道ダストの重要な生産者です。湿式製錬では、選択性の低いH 2 SO 4、HCl、KCN、NaCNなどのリキシビアントを大量に消費します。さらに、環境への懸念と一部の国による使用制限にもかかわらず、シアン化は依然として鉱石から金を回収するための主要なプロセス技術と見なされています。水銀はまた、その明らかな毒性にもかかわらず、経済的に発展していない国の職人の鉱夫によって鉱物から金と銀を濃縮するために使用されます。バイオハイドロメタラジーは、バクテリアや菌類などの生物を利用しており、大気からのO2とCO2の投入のみが必要ですが、固液比が低く、接触時間が長いため、大幅に削減されます。時空収量。
Ionometallurgyは、イオン液体（IL）や深共晶溶媒（DES）などの非水性イオン溶媒を使用します。これにより、閉ループフローシートの開発により、たとえば、浸出との冶金ユニット操作を統合することにより、金属を効果的に回収できます。電解採取。それは、金属のスペシエーションを制御することを可能にし、不純物を許容し、同時に適切な溶解性と電流効率を示す非水環境で中程度の温度で金属を処理することを可能にします。これにより、従来の処理ルートが簡素化され、金属処理プラントのサイズを大幅に縮小できます。

コンテンツ
1 イオン液体による金属抽出
1.1 イオノメタラジーによる貴金属の回収 1.2 イオノメタラジーによる硫化鉱物からの金属回収 1.3 Ionometallurgyによる酸化物化合物からの金属回収
2 見通し
3 参考文献

イオン液体による金属抽出
DESは、一般に2つまたは3つの安価で安全な成分で構成される流体であり、多くの場合水素結合相互作用を介して自己会合し、個々の成分の融点よりも低い融点を持つ共晶混合物を形成します。DESは通常、100°C未満の温度で液体であり、従来のILと同様の物理化学的特性を示しますが、はるかに安価で環境に優しいものです。それらのほとんどは、塩化コリンと水素結合供与体（例えば、尿素、エチレングリコール、マロン酸）の混合物、または塩化コリンと水和金属塩の混合物です。他のコリン塩（酢酸塩、クエン酸塩、硝酸塩など）は、コストがはるかに高いか、合成する必要があります。これらの陰イオンから配合されたDESは、通常、塩化コリンよりもはるかに粘性が高く、導電率が高くなります。これにより、めっき速度が低下し、スローイングパワーが低下します。このため、塩化物ベースのDESシステムが依然として好まれています。たとえば、Reline（塩化コリンと尿素の1：2混合物）は、混合金属酸化物マトリックスからZnとPbを選択的に回収するために使用されてきました。同様に、エタリン（塩化コリンとエチレングリコールの1：2混合物）は、鋼の電解研磨における金属の溶解を促進します。 DESは、Cu/ZnやGa/Asなどの複雑な混合物から金属を回収し、鉱物から貴金属を回収するという有望な結果も示しています。乾燥剤としてのDESと酸化剤の組み合わせを使用した電極触媒作用により、複雑な混合物から金属を回収できることも実証されています。一方、電解採取により、金属イオンを溶液から同時に分離することができます。

イオノメタラジーによる貴金属の回収
貴金属は希少で、経済的価値の高い天然に存在する金属化学元素です。化学的には、貴金属はほとんどの元素よりも反応性が低い傾向がそれらには、金と銀だけでなく、いわゆる白金族金属（ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、および白金（貴金属を参照））も含まれます。対応するホスティング鉱物からこれらの金属を抽出するには、通常、処理ルートとして乾式製錬（たとえば、焙焼）、湿式製錬（シアン化）、またはその両方が必要になります。初期の研究では、エタリンへの金の溶解速度は、酸化剤としてヨウ素を添加することでさらに向上するシアン化法と比較して非常に有利であることが示されています。工業プロセスでは、ヨウ素は電極触媒として使用される可能性があり、それによって、電気化学セルのアノードでの電気化学酸化によって、還元されたヨウ化物からその場で連続的に回収されます。電極電位を調整することにより、溶存金属を陰極に選択的に堆積させることができます。この方法では、脈石の一部（黄鉄鉱など）の溶解が遅くなる傾向があるため、選択性も向上します。
スペリーライト（PtAs 2）とモンシェイト（PtTe 2）は、多くのオルソマグマ堆積物で通常より豊富な白金鉱物ですが、ジスルフィド（黄鉄鉱）、ジアルセニド（スペリーライト）、またはジテルリド（カラベライト）であるため、エタリンでは同じ条件下では反応しません。およびモンシェイト）鉱物、特にヨウ素の酸化に耐性が白金鉱物の溶解が起こっている反応機構はまだ調査中です。

イオノメタラジーによる硫化鉱物からの金属回収
金属硫化物（例えば、黄鉄鉱FeS 2、硫砒鉄鉱FeAsS、黄銅鉱CuFeS 2）は、通常、水性媒体または高温のいずれかで化学酸化によって処理されます。実際、アルミニウム、クロムなどのほとんどの卑金属は、高温で（電気）化学的に還元する必要があり、それによってプロセスは高いエネルギー需要を伴い、時には大量の水性廃棄物が生成されます。たとえば、水性媒体では、表面効果（多硫化物種の形成）のために、カルコパイライトは銅藍や輝銅鉱よりも化学的に溶解するのが困難です。Cl-イオンの存在は、形成された硫化物表面の形態を変化させ、不動態化を防ぐことによって硫化物鉱物をより容易に浸出させることが示唆されています。 DESは、高いCl-イオン濃度と低い含水量を提供すると同時に、高い追加の塩または酸濃度の必要性を減らし、ほとんどの酸化物化学を回避します。したがって、硫化鉱物の電気溶解は、不動態化層のないDES媒体で有望な結果を示しており、溶液から回収できる金属イオンの溶液への放出が
エタリンを用いて硫化銅鉱物から銅を抽出する際、輝銅鉱（Cu 2 S）と銅藍（CuS）は黄色の溶液を生成し、 2-複合体が形成されていることを示します。一方、黄銅鉱から形成された溶液では、カソードで還元性のFe 2+種が生成されるため、Cu2 +とCu +種が溶液中に共存します。黄銅鉱からの銅（> 97％）の最良の選択的回収は、20 wt。％ChCl-シュウ酸と80 wt。％エタリンの混合DESで得られます。

Ionometallurgyによる酸化物化合物からの金属回収
酸化物マトリックスからの金属の回収は、一般的に鉱酸を使用して実行されます。ただし、DESでの金属酸化物の電気化学的溶解により、pH中性溶液での溶解を最大10000倍まで高めることができます。
研究によると、ZnOなどのイオン性酸化物は、ChCl：マロン酸、ChCl：尿素、およびエタリンへの溶解度が高い傾向があり、HClなどの酸性水溶液への溶解度に似ている可能性がただし、TiO 2などの共有結合酸化物は、ほとんど溶解性を示しません。金属酸化物の電気化学的溶解は、HBDからのプロトン活性、すなわち、酸素受容体として作用するプロトンの能力、および温度に強く依存します。ChCl：シュウ酸やChCl：乳酸などの低いpH値の共晶イオン性流体は、高いpH（たとえば、ChCl：酢酸）よりも優れた溶解性を可能にすることが報告されています。したがって、例えば、HBDとして異なるカルボン酸を使用することにより、異なる溶解度を得ることができる。

見通し
現在、実際の電気化学的条件下でのほとんどのイオン液体の安定性は不明であり、溶解度およびスペシエーションモデルに供給する金属イオンの熱力学に関するデータがほとんどないため、イオン液体の基本的な選択はまだ経験的です。また、利用可能なプールベ線図、標準酸化還元電位、およびスペシエーションまたはpH値の裸の知識はありません。イオン液体を含む文献で報告されているほとんどのプロセスには、技術準備レベル（TRL）3（実験的な概念実証）または4（ラボで検証された技術）があり、これは短期間の実装には不利であることに注意する必要が。ただし、イオノメタラジーは、環境に優しい溶媒、温室効果ガス排出量の削減、腐食性および有害な試薬の回避を考慮しているため、より選択的かつ持続可能な方法で金属を効果的に回収できる可能性が

参考文献
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