PGM製錬

１．ＰＧＭの歴史

　白金族金属(ＰＧＭ:Platinum Group Metals)とは，しばしば鉱物として一緒に産出し，共通する性質をもつ白金，ルテニウム，ロジウム，パラジウム，オスミウム，イリジウムの６元素の金属グループを総称する。ＰＧＭの歴史としては，1735 年にスペインの海軍士官ウロアが白金を発見したのが最初で，南米コロンビア国のチョコ(Choco)地方ピント(Pinto)河畔で銀に似た白い金属の白金を発見して，本国に報告された。その記録では，白金は「ピント川の卑小な銀 (platina del Pinto)」と呼ばれており，元素名『Platinum』 の語源となっている．

　また，ＰＧＭの主要資源国として南アフリカとロシアの歴史が重要である。ロシアでは1825年にウラル山脈の東側の河川で白金鉱床が発見され，大規模な採掘が開始された。当初は民間企業による操業であったが，ほどなくロシア政府は白金資源を独占し，国営生産体制とした。しかし，白金の用途はまだ限られており，白金の需要は低調であった。そのため，白金市場の拡大に向けて1828年には白金硬貨を発行するが，ロシア国民は新たな白金硬貨を疑わしく思ってあまり普及せず，白金の需要は相変わらず低迷したままであった。ロシアの白金生産量は増加し，コロンビアからの白金供給も再開されていたため、白金価格は下落した。このため，白金硬貨は原料の価値が硬貨の額面価格を下回ってしまい，偽造硬貨が流通するようになったことから，ロシア政府は1846年に発行したすべての白金硬貨およそ16トンを回収した。その結果，国家の独占は廃止され、すべての白金在庫は英ジョンソン・マッセイ社に売却されることとなった。

　一方，南アフリカでは地質学者Hans Merensky氏が1924年に大規模な白金鉱床を発見し，翌年から白金鉱石の採掘が開始された。その当時，20社以上の鉱山会社がヨハネスブルク証券取引所に上場され，活発な白金資源の生産が始まった。20世紀初頭はロシアが世界の白金生産の90%を占めていたが，1954年には南アフリカが世界最大の白金生産国となった。しかし，白金事業は幾度もの経済的な困難に遭遇し，順調には発展しなかった。南アフリカの他に，ロシアやカナダからの白金生産も増加したために，白金は供給過剰となり，世界経済の大恐慌が重なったことで，1931年には白金価格が25ドルから4.5ドルに暴落した。そのため，南アフリカのＰＧＭ鉱山全体が18カ月の操業停止を余儀なくされたこともあった。

　また，現在のＰＧＭの主要生産国は南アフリカとロシアであるが，それぞれの鉱山資源に特徴がある。南アフリカではＰＧＭのほとんどがブッシュフェルト複合岩体中にあるクロム鉄鉱岩に含有されている。クロム鉄鉱岩の鉱体には下部よりＵＧ１，ＵＧ２（Upper Group Chromitites 2）があり，その上に硫化鉱主体のMerensky Reefが存在する。ＵＧ１や下部のクロム鉄鉱岩の鉱体にも低濃度のＰＧＭは含まれるが，現状ＵＧ２とMerensky ReefのみがＰＧＭ鉱として採掘され，ＰＧＭ製錬所にて製錬されている。ＰＧＭ製錬所では白金とパラジウムが売上の中心で，クロムは製錬されていない。尚，クロム資源の鉱山はＰＧＭ鉱山とは異なり，別個に採掘され，製錬されている。南アフリカに賦在するＰＧＭ含有する資源は多いが，近年ＵＧ２中のＰＧＭ濃度が低下する傾向があり，経済的に採掘・選鉱コストが増加する傾向が見られる。

　一方，ロシアの場合は硫化銅・ニッケル鉱に含有するＰＧＭを精製したもので，主にノリルスク・ニッケル社が生産している。ノリルスク・ニッケル社はニッケル・銅が主要生産物であり，ＰＧＭはあくまでもニッケル・銅製錬の副産物である。その他，カナダのSudbury鉱山の鉱石もニッケル・銅の硫化鉱にＰＧＭが含有されている。

　2014年の白金の鉱山生産量は146トンで，南アフリカが65%，ロシアが15%を占め，ジンバブエや北米の鉱山を含めると97%を占有する。生産企業レベルで見ても，Anglo American platinum（南ア），Impala platinum（南ア），Lonmin（南ア），Norilsk Nickel（ロシア）の４社の寡占状態にある。 続いてパラジウムの2014年の鉱山生産は188トンで，このうちロシアが44%、南アフリカが31%、ジンバブエや北米を含めた4つの国・地域では96%であった。企業レベルではNorilsk Nickel（ロシア），Anglo American platinum（南ア），Impala platinum（南ア），Lonmin（南ア），Stillwater(米国) Vale S.A.(ブラジル)の6社で世界のパラジウム生産の80%以上を占めている。従って，ＰＧＭの資源及び資源生産は南アフリカとロシアが占有しているため，製品の安定供給には不安が残る。

２．ＰＧＭの資源埋蔵量と資源生産量

　ＰＧＭの埋蔵量と2016年度の白金とパラジウムの資源生産量を表１に示す。ＰＧＭの埋蔵量はロシア，南アフリカ，ロシア，ジンバブエに多く，世界全体で67,000トンが確認されている。特に，南アフリカの埋蔵量が多い。2016年の白金の資源生産量は南アフリカ120トン，ロシア23トン，ジンバブエ13トン及びカナダ9トンで，世界全体で172トンであった。一方，パラジウムの資源生産量は，ロシア82トン，南アフリカ73トン，カナダ23トンで，世界全体で208トンであった。従って，ＰＧＭ資源の埋蔵量と生産は南アフリカ，ロシア，ジンバブエに偏っており，特に南アフリカに多い。　　　　　　　　　　　　　　               出展 ： U. S. Geological Survey,Mineral Commodiyty Summaries 201

（３）ロジウムの需要と供給

　2012～2016年の世界ロジウム需要と供給量推移を表４に示す。2016年の世界のロジウム供給量（生産）は 32tで，この５年間で徐々に増加してきている。資源生産量が多いのは，南アフリカとロシアでそれぞれ19ｔ，2.6ｔで，ジンバブエと北米が1.3ｔ，0.7ｔであった。触媒からのリサイクルは8.5ｔと多い。ロジウムの需要は自動車排ガス触媒が25ｔと多く，ガラス，電気は2.5ｔ，0.2ｔであり，2017年度の需要合計は31ｔであった。

４．ＰＧＭの製錬技術

（１）ＰＧＭ鉱石の製錬法

南アフリカのＰＧＭ含有鉱石には，メレンスキーリーフ(Merensky Reef)やクロム鉄を含むＵＧ２があり，図２に示すように電気炉により溶融し，転炉にて酸化してPGMを濃縮したマットを分離し，湿式処理によりPGMの金属元素を各々精製している。銅，ニッケルが濃縮される鉱石の場合には，副産物として回収するが，クロムは通常回収していない。南アフリカの場合には，クロムを生産する鉱山はPGM鉱山とは別に存在している。

PGM鉱石 → 溶融(アーク炉) → 酸化(転炉) → マット → 選鉱 → PGM濃縮粒子 → PGM精製

図２．ＰＧＭ含有鉱石の処理プロセス概念図

　PGM製錬プロセスの例として，Anplats社で実施されているPGM鉱石の製錬プロセスのフローシートを図３に示す。Anplats社ではNi/Cuマットを回収して金属まで精製している。

（６）リサイクル製錬

白金の製錬の原料として，使用済み白金製品のリサイクルは極めて重要である。日本で生産される白金のほぼ全てがリサイクル原料であるのが現状である。白金のリサイクルプラントとして有名なのは同和鉱業と田中貴金属が設立した日本ピージーエム社で，秋田県小坂に工場があり，自動車排ガス触媒等の白金，パラジウム，ロジウム等のＰＧＭ含有物を原料として図７に示すローズプロセスにより，ＰＧＭ元素をリサイクルしている。その他，銅製錬所では他のリサイクル原料と一緒に製錬し，アノードスライムに濃縮して，ＰＧＭ元素を精製してリサイクルしている。また，自動車排ガス触媒のリサイクル方法として，米国のMultimetco社では図8に示すプラズマアーク製錬プロセスが稼働している。鉄合金は銅合金と比較して融点は上昇するが，ＰＧＭ元素は銅よりも鉄との親和力が強く，吸収能が高いことから，ＰＧＭの抽出剤に適している。ＰＧＭの精製時には鉄は容易に酸化除去され，酸化鉄として廃棄される。