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日本虽然稀贵金属匮乏，却采取多种方式积极提取，成了另一种意义上的“富国”。本文介绍了其中三项从废弃物中提炼稀贵金属的技术。
稀有金属是一种埋藏量非常少、用技术和经济手段都难以提取的稀少金属。据日本经济产业省的定义，稀有金属包括在液晶显示器中使用的铟，手机和电脑电池中所使用的钻等31种。在全世界的钨产量中，中国约占86%；白金的世界总产量中，南非占80%。而资源匮乏的日本，却是另一种意义上的“富国”。 “深挖”稀有金属 废弃的手机、计算器、数码相机，分别用不同的纸箱装好。10个纸箱中所装的废弃物重量达120公斤。在日本福冈县大牟田市一家工业废弃物处理公司的仓库中，堆积着许多从外面收集到的已经坏掉的家用电器。在这些废弃的小型家电中，含有金银等贵金属和铟等稀有金属。而该处理公司收集这些废旧电器的主要目的是将它们用于分离和回收稀贵金属的研究事业。 据川崎市石油天然气和金属矿物资源机构称，2006年，日本的钻消费量占世界的25%，镍占13%。另外，其它稀有金属的消费量也较大，在家电制品中的“埋藏量”居世界第一位，可以称之为“城市矿山”。在这一“宝山”中所含的稀有金属，现在几乎是当作垃圾丢弃。虽然制订了针对空调等电器制品的《家电回收法》，但手机等都是由通讯公司自主回收，而且回收率也无法提高。同时，这些电器产品如果混入可燃垃圾中燃烧还会产生二噁英等有害气体，会造成环境污染。 对稀贵金属的回收研究是在2008年12月由日本经济产业省和环境省发起，从大牟田市、茨城县日立市、秋田县大馆市等地开始的，主要方向是对稀有金属和贵金属的种类和数量进行调查，以及探索回收方法及处理技术。 日本对稀有金属的供求趋势感到担心。2006年9月，中国取消了以提高大部分金属的出口量为目的的免税制度，使得稀有金属的出口量减少，造成稀有金属价格上涨，2008年9月，稀有金属的价格与5年前相比，铟约为3.1倍，钨约为3.7倍。之后，价格虽然有所回落，但供应不稳定的状况却并没有改变。日本经济产业省推进科断言：“能否确保稀有金属数量，将左右着产业的竞争力。” 而茨城县茨城市物质材料研究机构称，日本的“城市矿山”中蕴藏着约6800吨金。这个数量约占全世界总储量的约16%，比世界上黄金产量居首位的南非还多。银的数量大约有6万吨，铟的数量也约有1700吨，这些数量都居世界首位。该研究机构材料研究室主任原田幸明(57岁)指出，“城市矿山中稀有金属的储量均超过了天然储量，应该尽快组织全国范围内的回收行动。” 大牟田市的煤炭产业曾经非常繁荣。它不仅拥有矿石精炼技术，还有一个大型港口。该企业业务主管鹤对稀有金属回收事业抱有信心，他说：“我们希望办妥《限制废弃物越境转移条例》所规定的手续，从整个亚洲地区收集废旧家电并将其形成事业化。” 向垃圾要“宝藏” 一块块约1米见方的电极板从溶解了金属的电解液中提起，上面布满了已经变成灰色凝固物的金属镍。在茨城县日立市日矿金属公司的稀有金属回收厂，是日本最大的以湿法冶炼回收稀有金属的工厂。该厂去年投资约100亿日元(14.7日元约合1元人民币)开始部分生产。目前，除了镍外，该厂还可以提炼出锡和锑等7种金属。4月以后如果全部生产，将可以回收提取铟和白金等金属，使种类增加到16种。 该公司环境回收事业部副部长日野顺三(56岁)骄傲地说：“根据金属种类的不同，提炼方法也不同。我们将铜精炼技术也用于提炼稀有金属。”该公司的前身日本矿业于1905年成立，5年后其铜产量就占全国第四。最强盛时期，该公司员工约达8000人，并建有供2000名孩子上学的小学和医院。然而，由于国外廉价铜矿石的源源进入，该公司于1981年将矿山关闭，公司的规模也缩小了许多。 回收稀有金属事业对该公司来说是一项新的挑战。该公司事业部部长中村年孝(59岁)很有信心地说：“稀有金属的利润空间很大。将来我们将从台湾和东南亚进口废弃物，并将其作为原料。”秋田县小板町一家有色金属大型企业的分公司小坂冶炼公司于去年5月投资约120亿日元建造丁专门用来回收金属的反应炉。这种反应炉既可以提炼铜，也可以用来提炼废旧家电中混有的贵金属白金和铟等。建造了这种专用反应炉，可以使原来的年生产量(3万吨)提高5倍，即每年可以从15万吨废弃家电中提取17种稀有金属。 该公司1999年就开始从事稀有金属的回收事业，其强项是利用在长期的炼铜生产中获得的技术。据说，该公司还出售从含有塑料等杂质的手机中提炼稀有金属的技术。今年1月，该集团企业成功并购了印尼、泰国和新加坡的4家废弃物处理公司。从长远来说，其原料来源仍然在亚洲。 由于混在垃圾的再生资源频频出现环境问题，因此发达国家往往将这些产业垃圾出口到发展中国家。而现在日本反过来要从发展中国家进口废料。可以说，在今后的一段时间里，这种废弃物的需求量还会增加。比如，含有稀有金属的大容量锂电池如果被新一代电动汽车普遍使用的话，那么，稀有金属的回收生产将会急剧膨胀。 该公司技术人员称，“如果现在不种下这一经济‘种子’，将来可能就会跟不上前进的步伐了。”看来，竞争已经开始了。 用柿子皮炼金 一个小瓶子的溶液表面，浮着一层闪闪发光的金属粉末。在这种透明溶液中，加入了由柿子皮制成的茶色粉末状吸附剂，用来将已经溶解在溶液中的金离子全部吸附起来。 据正在研究如何提炼贵金属和稀有金属的佐贺大理工学部的井上胜利教授(65岁)说：“水果中含有的多酚具有吸附黄金的性质，而废纸中的纤维素则可以吸附白金和钯。”以往在利用吸附剂来提炼贵金属和稀有金属时，金属提取后还要进行加热处理才行，因此会产生二嗯英，而且，还要排放大量污水，这对环境的危害非常大。另外，这种方法只能同时吸附多种金属，不能只吸附指定的金属。 井上教授开发的这种简单方法，利用果实制成的吸附剂可以100%吸附黄金，由废纸中的纤维素制成的吸附剂可以吸取80%以上的白金和钯。这种方法的金属回收率要比以前高3倍以上。而且，吸附剂的制作也很简单：将果实榨干后的渣与硫酸反应后，对干燥物进行粉碎。废纸也是先与有机化合物反应，最后对其进行粉碎即可。制作吸附剂的成本也要比以前少一半。 对城市矿山的回收利用，虽然可以推进对金和银等家电中较常见的贵金属的回收，但却无法回收含量极少的稀有金属，其理由是提取相当困难。井上 教授说：“如何对稀有金属进行有效回收是成功的关键。”大阪府立大学的小西 康裕教授(54岁)目前正在开发一项新技术，他利用一种具有将水溶液中的金属离子吸食到体内的特性的细菌来回收白金、钯和铑等贵金属。 这项技术的研究是与企业共同完成的。在实验中，研究人员将金属以离子形式溶入水中，然后加入这种细菌，细菌将金属离子“吃”下，在体内发生化学反应，使金属离子变成颗粒状。最后，将细菌破坏，从其体内取出金属粒子。通过超声波检测，这种细菌每10—30分钟可以处理1升溶液，还能将指定的金属一一提取。而且，利用这种细菌还可以从工业废水中提取稀有金属。 日本环境省水环境科特别指出：“虽然目前尚未制订工业废水中含有稀有金属的基本标准，但回收稀有金属也是从对生态系统等的影响方面来考虑的。这对防止环境恶化具有积极作用。”不过，企业与大学共同投入资金的稀有金属研究，由于经济衰退的影响而规模渐渐缩小。因此，稀有金属的回收并不是件容易的事。小西教授说：“在实用化之前，还需要进行各种实验和检测。国家应该为占据将来市场的战略进行投资。” |
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