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レアメタルの最新動向

  • The Latest Technological Trend of Rare Metals
★鉱物資源をほぼ輸入にたよる日本。資源確保のための投資政策、資源セキュリティー政策など現状と展望を解説!
★日本の技術が世界に先行するレアメタルのリサイクル技術について詳述!
★航空・宇宙機産業、次世代自動車、エネルギー関連に使用される注目のレアメタルの製法からリサイクルまでを詳細に解説!

商品コード: T0866

  • 監修: 岡部徹、野瀬勝弘
  • 発行日: 2012年10月
  • 価格(税込): 77,760 円
  • 体裁: B5判、316ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0621-6

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  • チタン/ニオブ/タンタル/インジウム/貴金属/白金/ネオジム/ジスプロシウム/コバルト/シリコン/レアアース/リサイクル/リチウムイオン電池/太陽電池

刊行にあたって

 生活の豊さや便利さを目指せば、それにつれて必要となるレアメタルの量は増大する。これまでは、レアメタルの多くは電子機器や通信機器、一部の高性能合金などに使われてきた。これからは、次世代自動車や航空機、エネルギー変換のための材料としてのレアメタルの需要がさらに増大するものと予想される。
 鉱物資源のほぼ全量を輸入している日本にとって、ハイテク産業に不可欠なレアメタルの資源確保のための投資政策に加え、資源セキュリティの観点から、備蓄制度の充実やリサイクル技術の開発、社会基盤システムの整備もきわめて重要な政策課題である。
 2001年までは、レアメタルの製錬やリサイクルについては、材料の専門家からでさえも「そんな研究やって意味があるのか?」という見方が大勢を占めていた。2006年あたりからレアメタルの供給障害や価格高騰が産業界・経済界の話題となり始め、いわゆる「レアメタルブーム」が現出した。
 当初、メディアではレアメタル→希少資源→枯渇という短絡的見解に基づく見方が多く、ともすると間違った認識の報道が行われていた。2010年には、尖閣諸島領有問題に端に発した外交問題が契機となり、中国によるレアアースの輸出停止にまで発展した。この結果、レアアースを必要とする日本の産業界はハイテク産業を中心に一時的なパニックに陥った。この「レアアースショック」により、今では、小学生や主婦までもが、これまで馴染みのなかったレアメタルやレアアースといった専門用語を一般名詞として知るようになった。
 この10年間に起った、このような急激な状況変化は、世間の耳目を集めたという点では、大きな意義があったが、レアメタルの研究開発をめぐる本質的な状況は以前と何も変わっていない。日本は、レアメタルを使用する部品の製造やリサイクルについては、今も世界のトップランナーである。今後も、日本が競争力のあるレアメタル産業を維持して発展させ、世界をリードするためには、一層の研究と技術開発が重要であることは論を俟たない。
 レアメタルの種類はじつに多いので、すべてを拾い上げることはできない。そこで、日本の産業にとって重要性が特に高いレアメタル、あるいは、供給障害や価格高騰により日本の産業がダメージを受ける可能性が高いいくつかのレアメタルを拾い上げて、「レアメタルの最新動向」として本書にとりまとめた。
 とくに、チタンに代表される航空・宇宙機産業に使われる「空飛ぶレアメタル」の製造技術については、今後も日本の産業が世界に貢献する役割は大きい。さらに、次世代自動車に使用される電池やモータ、触媒などの材料となる「走るレアメタル」の動向も重要であり、これらのレアメタルについては製造技術に加え、リサイクル技術の開発も重要となる。また、省エネや発電に使用される「エネルギー関連レアメタル」は、エネルギー政策の見直しなどにより今後も爆発的な需要の増大が予想される。
 本書が、レアメタルの製造やリサイクルの技術開発を行う関係者にとって新しい知見や方向性などを得ていただくヒントを与えるきっかけとなれば幸いである。

2012年8月
東京大学 生産技術研究所  
岡部 徹  
野瀬勝弘  

著者一覧

岡部徹   東京大学 生産技術研究所 教授
野瀬勝弘  東京大学 生産技術研究所 特任助教
星野岳穂  経済産業省 製造産業局 非鉄金属課 課長
中村繁夫  アドバンストマテリアルジャパン(株) 代表取締役社長
山本日登志  (株)KRI 磁石材料研究室 室長
柴山敦   秋田大学 大学院工学資源学研究科 環境応用化学専攻 教授
大和田秀二  早稲田大学 理工学術院 教授
村上進亮  東京大学 大学院工学系研究科 システム創成学専攻 准教授
杉村佳寿  環境省 リサイクル推進室 室長補佐
姜正信   東京大学 大学院工学系研究科 マテリアル工学専攻 博士課程
石外伸也  日本エアロフォージ(株) 取締役工場長
新家光雄  東北大学 金属材料研究所 教授・所長
鈴木敏夫  昭和メタル(株) 直江津事業所 技術顧問
金子照男  昭和メタル(株) 直江津事業所
松岡良輔  グローバルアドバンストメタルジャパン(株) 研究開発部 新製品研究室 スーパーバイザー
泉知夫   グローバルアドバンストメタルジャパン(株) 常務執行役員 技術統括
松崎健嗣  三井金属鉱業(株) 総合研究所 研究センター 主任研究員
中村崇   東北大学 多元物質科学研究所 サステナブル理工学研究センター 教授
遠藤小太郎  (社)産業環境管理協会 公害防止管理者試験センター 試験室長(工学博士)
菅克雄   日産自動車(株) 総合研究所 先端材料研究所 主管研究員
増田卓也  (独)物質・材料研究機構 ナノ材料科学環境拠点
魚崎浩平  (独)物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス拠点・ナノ材料科学環境拠点
成田弘一  (独)産業技術総合研究所 環境管理技術研究部門 金属リサイクル研究グループ 主任研究員
田中幹也  (独)産業技術総合研究所 環境管理技術研究部門 副研究部門長
廣田晃一  信越化学工業(株) 磁性材料研究所 第二部開発室 主任研究員
中村元   信越化学工業(株) 磁性材料研究所 第二部開発室 部長
馬場研二  (株)日立製作所 社会イノベーション・プロジェクト本部 ソリューション推進本部 新事業開発本部 資源循環推進室 室長
弘重雄三  (株)日立製作所 社会イノベーション・プロジェクト本部 ソリューション推進本部 新事業開発本部 資源循環推進室 担当部長
根本武   (株)日立製作所 社会イノベーション・プロジェクト本部 ソリューション推進本部 新事業開発本部 資源循環推進室 主任技師
白山栄   京都大学 大学院工学研究科 材料工学専攻 博士課程
山口勉功  岩手大学 工学部 マテリアル工学科 教授
小林弘典  (独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 蓄電デバイス研究グループ 研究グループ長
伊藤秀章  (株)レアメタル資源再生技術総合研究所 代表取締役会長 兼 CTO
河邊憲次  (株)レアメタル資源再生技術総合研究所 代表取締役社長 兼 CEO
荒谷復夫  (株)資源総合システム 技監
安田幸司  京都大学 環境安全保健機構(大学院エネルギー科学研究科兼任) 助教
吉川健   東京大学 生産技術研究所 准教授
森田一樹  東京大学 生産技術研究所 教授
北良行   (独)石油天然ガス・金属鉱物資源機構 希少金属備蓄部 担当審議役
南博志   (独)石油天然ガス・金属鉱物資源機構 金属ファイナンス部 鉱害防止課 担当調査役
関本真紀  (独)石油天然ガス・金属鉱物資源機構 希少金属備蓄部 企画課 課長代理
松田哲志  (財)ファインセラミックスセンター 材料技術研究所 主任研究員
松原秀彰  (財)ファインセラミックスセンター 材料技術研究所 所長代理

目次

【総論編 レアメタルの現状理解】
第1章 レアメタルの将来と資源・リサイクル政策
1 レアメタル政策の意義
2 中国政府のレアアース生産・輸出管理
2.1 中国のレアアース輸出規制
2.2 中国のレアアース生産規制
2.3 輸出価格高騰と内外価格差問題
3 レアアース問題への政策的対応
3.1 レアアース輸出管理等に対する世界貿易機関(WTO)への提訴
3.2 レアアースの研究開発に関する日米欧ワークショップの開催
3.3 日中レアアース官民交流会議(仮称)の創設
4 資源調達先の多様化
5 使用量削減・代替技術開発政策
5.1 希少金属代替材料開発プロジェクト(平成19年度~現在)
5.2 レアアース総合対策(平成22年度補正予算)
5.3 レアアース・レアメタル使用量削減・利用部品代替支援事業(平成23年度補正予算)
5.4 次世代自動車向け高効率モーター用磁性材料技術開発(未来開拓研究開発制度:平成24~33年度)
6 レアメタルのリサイクル政策

第2章 レアメタルの動向と市場 
1 はじめに
2 日本はレアメタル素材の世界のプラットフォームだ
3 レアメタルの特徴を分類すると最新動向が見えてくる
4 レアメタル産業の海外移転と産業の空洞化?
4.1 日中レアメタル資源摩擦の影響
4.2 レアメタルのサプライチェーンの変化はオセロゲームに似ている
4.3 レアメタル産業の空洞化ではなく国際という見方もある?
5 レアメタル産業の動向が素材産業を強くする
5.1 東日本大震災でパラダイムが替わったレアメタル産業
5.2 産業の空洞化ではなく日本産業のグローバル化だ
5.3 リサイクル戦略の重要性
6 おわりに

第3章 中国レアアースの動向 
1 世界のレアアース資源
2 中国のレアアース資源
2.1 北方希土
2.2 南方希土
3 中国のレアアース政策
4 中国Nd磁石の市場
5 中国Nd磁石メーカー

第4章 レアメタル資源の現状と中長期展望 
1 はじめに
2 Value of Nature について
3 リサイクルと廃棄物処理
4 レアメタル資源の物質フローに関する不透明性
5 レアメタルのフローの安定化に必要な対策
6 レアメタルのフローに関する長期的展望
7 おわりに

第5章 鉱山資源および都市鉱山資源の開発
1 鉱物資源と選鉱処理 
1.1 はじめに
1.2 レアアース
1.2.1 レアアース鉱石の概要
1.2.2 レアアース鉱石の処理法―選鉱分野を中心に―
1.3 白金族鉱石の選鉱
1.4 タングステンの選鉱
1.5 チタン,ジルコンなどのミネラルサンド型レアメタルの選鉱
1.6 ベースメタルに共存する副産物型レアメタル
2 都市鉱山からのレアメタルリサイクル―現状と課題― 
2.1 はじめに
2.2 レアメタル資源戦略
2.3 レアメタルリサイクルの現状
2.4 小型廃電子機器からのレアメタル回収システム
2.4.1 特殊破砕
2.4.2 部品選別
2.4.3 部品選別と粉体選別の組合せ
2.5 日欧における小型家電リサイクルの比較
3 海外へのレアメタル流出 
3.1 「見えないフロー」:環境問題からもったいないへ
3.2 レアメタルのマテリアルフローと「流出」の背景
3.3 流出するレアメタルの量とまとめ
4 使用済小型電気電子機器からのレアメタル回収システム―インフラ,法整備について― 
4.1 小型電気電子機器リサイクル制度検討の経緯
4.2 小委員会での審議―リサイクルの必要性と制度の必要性―
4.3 小型電気電子機器リサイクル制度の内容
4.3.1 基本的な考え方
4.3.2 関係者の役割分担
4.3.3 制度の詳細
4.4 まとめ
5 レアメタル回収モデル事業の紹介 
5.1 はじめに
5.2 モデル事業の概要
5.3 モデル事業の結果
5.3.1 使用済小型電気電子機器の回収結果
5.3.2 使用済小型電気電子機器に含まれるレアメタル
5.4 まとめ

【各論編 レアメタル別に見る材料プロセス】
第6章 チタン
1 チタンの製錬技術の将来展望について 
1.1 はじめに
1.2 チタンの還元プロセスについて
1.3 様々なチタンの還元プロセス
1.4 チタン製錬における工業電解について
1.5 クロール法における塩素ロスについて
1.6 世界をリードする日本が取り組むべき研究課題
1.7 おわりに
2 チタンと航空・宇宙材料 
2.1 航空機分野でのチタン適用の最近の動向
2.2 航空機の機体構造材でのチタン適用部位
2.3 エンジンにおけるチタン適用部位
2.4 宇宙分野でのチタン適用
2.5 航空分野でのチタン溶解法
2.6 航空機材料のリサイクル
3 チタンと医療材料 
3.1 はじめに
3.2 低弾性率生体用β型チタン合金
3.3 弾性率自己調整機能性生体用β型チタン合金
3.4 再置換型低弾性率生体用β型チタン合金
3.5 弾性率自己調整機能性再置換型生体用β型チタン合金
3.6 侵入型ユビキタス元素の利用
3.7 おわりに
4 チタンスクラップのリサイクル 
4.1 はじめに
4.2 スクラップの発生源
4.3 発生スクラップの種類と用途
4.3.1 スポンジ製造工程
4.3.2 スポンジチタン~インゴット溶製工程
4.3.3 インゴット~展伸材製造工程
4.3.4 展伸材~最終形状品製作工程
4.3.5 解体屑(使用済最終形状品の解体工程で発生)
4.3.6 微細研削屑等の扱い(現状産業廃棄物の対象)
4.4 チタンスクラップのグレードアップ
4.5 おわりに

第7章 ニオブ,タンタル
1 ニオブ,タンタルの精錬技術および技術動向 
1.1 ニオブとタンタルの性質
1.1.1 歴史的資料
1.1.2 物理・化学特性、使用領域
1.2 ニオブとタンタルの製造方法
1.2.1 ニオブとタンタルを含む鉱石
1.2.2 パイロクロア選鉱及び製錬
1.2.3 タンタライトからの選鉱及び製錬
1.3 ニオブとタンタルの最近の研究話題
1.3.1 ニオブの最近の研究話題
1.3.2 タンタルの最近の研究話題
1.4 おわりに
2 コンデンサスクラップからのタンタルリサイクル 
2.1 はじめに
2.2 コンデンサスクラップからのタンタル分離回収の研究
2.2.1 タンタルコンデンサについて
2.2.2 アノードスクラップからのタンタル濃縮
2.2.3 コンデンサスクラップからのタンタルリサイクル
2.3 タンタルコンデンサを含む廃電子素子からのタンタルリサイクル
2.4 おわりに

第8章 インジウム
1 大根の葉っぱ理論 
1.1 はじめに
1.2 大根の葉っぱ理論
1.3 インジウムやガリウムの製造プロセスとリサイクル
1.4 おわりに
2 インジウムのマテリアルフローとインジウム低減技術 
2.1 はじめに
2.2 インジウムのマテリアルフロー
2.3 低減化技術
2.3.1 削減技術
2.3.2 代替技術
2.4 まとめ
3 インジウムの回収・リサイクル 
3.1 インジウムのリサイクルの特徴
3.2 インジウムリサイクルに関する技術開発動向
3.2.1 使用済ITOターゲットの再生利用
3.2.2 廃パネルガラス等からのインジウム回収

第9章 貴金属
1 貴金属を用いた自動車用排ガス触媒の動向と低減技術 
1.1 はじめに
1.2 排ガス浄化触媒に使用される貴金属量
1.3 排ガス浄化触媒の構成
1.4 貴金属使用量低減技術
1.4.1 ハニカム担体
1.4.2 触媒成分
1.5 近年のトピックス
1.6 おわりに
2 貴金属を用いた燃料電池電極触媒の動向と貴金属フリー触媒 
2.1 はじめに
2.2 燃料極の反応
2.2.1 水素酸化反応
2.2.2 メタノール酸化反応
2.2.3 CO被毒耐性のメカニズム
2.3 空気極の反応
2.3.1 酸素還元反応
2.3.2 酸化膜形成が酸素還元反応に及ぼす効果
2.3.3 合金触媒
2.4 貴金属フリー触媒への展開
2.5 まとめと今後の展望
3 湿式法による貴金属の分離精製 
3.1 はじめに
3.2 貴金属溶液
3.2.1 貴金属の浸出
3.2.2 貴金属クロロ錯体
3.3 貴金属の分離精製
3.3.1 分離フロー
3.3.2 沈殿分離法
3.3.3 溶媒抽出法
3.3.4 吸着分離法・イオン交換法
3.3.5 電解精製法
3.4 最近の貴金属抽出分離研究
3.5 おわりに
4 白金族金属の乾式製錬とリサイクル 
4.1 はじめに
4.2 白金族金属の乾式製錬
4.3 白金族金属のリサイクル
4.4 おわりに

第10章 ネオジム,ジスプロシウム
1 Nd系焼結磁石の動向とDy低減技術 
1.1 はじめに:Nd系焼結磁石の動向
1.2 微細化による保磁力向上
1.3 結晶粒界面の改質
1.4 Dy/Tbを結晶粒界近傍にのみに偏在させる
1.4.1 粒界拡散法
1.4.2 供給形態による種々の粒界拡散技術
1.5 保磁力分布磁石
1.6 粒界拡散法以外のDy低減技術
1.7 おわりに
2 ハードディスク、エアコンなど使用済み製品からのリサイクル 
2.1 リサイクルの意義と位置づけ
2.1.1 都市鉱山
2.1.2 レアアース問題
2.1.3 対策
2.1.4 解決すべき課題
2.1.5 注目した製品
2.2 ハードディスクからのレアアース磁石回収
2.2.1 HDD磁石回収装置
2.2.2 性能実証
2.3 エアコンコンプレッサーからのレアアース磁石回収
2.3.1 コンプレッサー磁石回収装置
2.3.2 性能実証
2.4 レアアース抽出技術
2.5 おわりに
3 自動車モータスクラップからの希土類リサイクル 

第11章 コバルト
1 コバルトリッチクラストからのコバルト製造 
1.1 はじめに
1.1.1 コバルト資源動向
1.1.2 コバルトリッチクラスト
1.2 選鉱技術
1.3 製錬技術
1.4 コバルトリッチクラストの直接浸出
2 リチウムイオン二次電池用正極材料におけるコバルト代替材料の開発動向 
2.1 はじめに
2.2 リチウムイオン二次電池の基本原理
2.3 コバルトの価格動向と脱コバルト化の動向
2.4 実用材料の現状
2.5 新材料開発の現状
2.6 おわりに
3 リチウムイオン電池からのコバルトのリサイクル 
3.1 はじめに
3.2 廃電池とリチウムイオン電池のリサイクル
3.3 正極材料からのコバルトの回収技術
3.4 リチウムイオン電池のリサイクルとレアメタル資源回収への課題

第12章 シリコン
1 太陽電池用シリコンの現状と展望 
1.1 はじめに
1.2 太陽電池の現状とシリコン
1.3 太陽電池用シリコンの製造
1.4 太陽電池用シリコンの需給と展望
1.5 おわりに
2 金属熱還元法によるシリコン製造 
2.1 はじめに
2.2 ハロゲン化シリコンの金属熱還元
2.2.1 亜鉛還元法
2.2.2 アルミニウム還元法
2.2.3 アルカリ金属/アルカリ土類金属による還元法
2.3 二酸化ケイ素の金属熱還元
2.4 金属熱還元法における各還元剤の特徴
2.5 おわりに
3 シリコンのリサイクルと精製プロセス 
3.1 はじめに
3.2 シリコンスラッジからのシリコンの再資源化の可能性
3.3 太陽電池モジュールの再利用・再資源化とシリコンのリサイクル
3.4 シリコンのリサイクルのための精錬プロセス
3.4.1 凝固精製法
3.4.2 真空精製法
3.4.3 酸化精製法
3.5 おわりに

第13章 タングステン
1 タングステンの動向 
1.1 はじめに
1.2 タングステンとは
1.3 タングステンの用途
1.4 世界のタングステン市場
1.5 日本のタングステン市場
1.6 中国による市場支配
1.7 タングステン資源
1.8 今後の予測
2 タングステンの代替材料開発 
2.1 タングステンの用途
2.2 既存サーメットとその課題
2.3 超硬工具向けタングステン代替材料
3 タングステンの製錬技術とリサイクル 
3.1 はじめに
3.2 タングステンの製錬
3.3 タングステンのリサイクル技術
3.4 おわりに
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