タングステンの高効率リサイクル技術を開発　No.010

背景
　タングステンは、地球上の埋蔵量が少ない一方で、需要が増しています。安定した供給を保つには、使用済みの超硬工具などからタングステンを効率的に回収・再生する技術の開発が求められます。
　タングステンの回収にはさまざまな方法がありますが、イオン交換カラムを用いる方法は、従来法と比べて小規模で、環境負荷の低い方法として期待できます。効率的にイオン交換をおこなうには、タングステンがイオン交換樹脂により多く吸着し、これがすべて溶出されるのが理想です。しかし実際には、結晶が析出してカラムに詰まってしまい、きれいに溶出することができないという問題がありました。

成果の詳細
　SPring-8の放射光を用いたXAFS測定では、試料中に存在する物質の電子状態や化学構造を知ることができます。そこで、タングステン（W）の3つのイオン種、WO₄^2-、HW₆O₂₁^5-、H₂W₁₂O₄₀^6-をそれぞれカラムに通して吸着・溶出をおこないXAFSを測定しました。すると、Ｗ原子を多く含むH₂W₁₂O₄₀^6-の場合、樹脂中に未溶離の吸着イオンがあることがわかりました。さらに詳しく調べると、H₂W₁₂O₄₀⁶-は、一部が分解して各イオン種が一定の割合で残っていることが明らかになりました。
　この結果から、吸着と溶出の最適な条件を導き出し、タングステンの回収効率を向上させることに成功しました。

SPring-8でのXAFS測定

細長い筒がイオン交換カラム。オレンジ色のフィルムの部分に放射光を当てます。

H₂W₁₂O₄₀^6-としてイオン交換したときの未溶離の吸着イオンに対するXAFS測定結果

白い丸が実測値。3つのイオン種の標準試料のスペクトル（オレンジ、青、緑）を用いて分析すると、それぞれのイオン種の割合が32％、13％、55％のとき、未溶離の吸着イオンのスペクトル（白い丸）に等しくなります。このことから、各イオン種の残存の割合がわかりました。