JP2007231378A - Method for collecting rare earth - Google Patents

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浩之 城後
Masahiro Egashira
正浩 江頭
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for inexpensively collecting a large amount of rare earths while preventing the contamination due to impurities. <P>SOLUTION: The collecting method comprises: the first step of supplying a scrap of a rare earth magnet produced in a process of manufacturing a magnet, to a sulfuric acid solution having a concentration of higher than 3.0 mol/L but 6.5 mol/L or lower, dissolving at least the rare earth in the scrap of the rare earth magnet into the sulfuric acid solution, and precipitating the dissolved rare earth as a rare earth sulfate; the second step of separating precipitates containing the precipitated rare earth sulfate, from the solution; and the third step of redissolving the precipitates to remove an undissolved component in the precipitates to obtain a rare earth solution containing the dissolved rare earth sulfate. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、レアアースマグネットの製造工程で発生するスラッジ及び微粉末のレアアースマグネット屑中からレアアースを回収する方法に関する。 The present invention relates to a method for recovering rare earth from sludge generated in a rare earth magnet manufacturing process and fine powder rare earth magnet scrap.

従来、レアアースマグネットの製造工程において、切断及び研磨等によりレアアース(希土類元素)を含むスラッジ及び有形屑が大量に発生している。また、レアアースマグネット(希土類磁石)を使用した製品(例えば、ハードディスクのモータ等)が市中に廃棄されている。これらのレアアースマグネット屑には、レアアースが30質量%程度含まれており、これを回収する方法が開発されている。
例えば、特許文献1には、レアアースを含有する合金スクラップを溶解炉の加熱部に投入しながら溶解させ、下部から凝固した合金を徐々に引き下げて合金を回収する方法が開示されている。
Conventionally, in the process of manufacturing a rare earth magnet, a large amount of sludge and tangible waste containing rare earth (rare earth elements) are generated by cutting and polishing. In addition, products using rare earth magnets (such as hard disk motors) are discarded in the city. These rare earth magnet scraps contain about 30% by mass of rare earth, and a method for collecting the rare earth has been developed.
For example, Patent Document 1 discloses a method in which an alloy scrap containing rare earth is melted while being put into a heating part of a melting furnace, and the alloy solidified from the lower part is gradually lowered to recover the alloy.

また、特許文献2には、レアアースマグネット中のレアアースを硝酸希釈溶液に溶解させ、この溶液にフッ素化合物又はシュウ酸等を添加して、レアアースを塩として沈殿させ、溶液中の鉄と分離する方法が開示されている。また、特許文献3には、塩酸によってレアアースを溶解させる方法が開示されている。
更に、特許文献4には、2種類以上のレアアースを含む水溶液と、抽出試薬を含む非水系の有機溶媒とを混合して、レアアースを有機溶媒に移動させた後、有機溶媒中のレアアースを逆抽出して得る方法が開示されている。
Patent Document 2 discloses a method in which a rare earth in a rare earth magnet is dissolved in a dilute nitric acid solution, a fluorine compound or oxalic acid is added to the solution, the rare earth is precipitated as a salt, and separated from iron in the solution. Is disclosed. Patent Document 3 discloses a method of dissolving rare earth with hydrochloric acid.
Furthermore, in Patent Document 4, an aqueous solution containing two or more types of rare earths and a non-aqueous organic solvent containing an extraction reagent are mixed to move the rare earths to the organic solvent, and then the rare earths in the organic solvent are reversed. A method obtained by extraction is disclosed.

特開平11−241127号公報JP-A-11-241127 特開平9−217132号公報JP-A-9-217132 特開平5−287405号公報JP-A-5-287405 特開平11−100622号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-100522

しかしながら、特許文献1の発明では、レアアースマグネットの切削時及び研磨時に使用する研削機等から炭素及びケイ素、及び、レアアースマグネットの酸化防止のために施されている塗料が残渣として同時に回収されるので、回収したレアアースの純度が低下し、このレアアースを再使用したレアアースマグネットの性能が低下するという問題があった。また、特許文献2及び3の発明では、硝酸又は塩酸を使用してレアアースを溶解しているので、反応容器の腐食対策が必要となるという問題があり、また、硝酸又は塩酸の液量当たりのレアアースの溶解量が少なく実用的ではないという問題もあった。更に、特許文献4の発明では、溶媒抽出及び逆抽出という複雑な操作、及び有機溶媒の処理が必要となるという問題があった。 However, in the invention of Patent Document 1, carbon and silicon and paint applied to prevent oxidation of the rare earth magnet are simultaneously collected as a residue from a grinding machine or the like used when cutting and polishing the rare earth magnet. There has been a problem that the purity of the collected rare earth is lowered, and the performance of the rare earth magnet using the rare earth is lowered. In addition, in the inventions of Patent Documents 2 and 3, since rare earth is dissolved using nitric acid or hydrochloric acid, there is a problem that countermeasures against corrosion of the reaction vessel are necessary, and the amount of nitric acid or hydrochloric acid per liquid amount There was also a problem that the amount of rare earth dissolved was small and not practical. Furthermore, in the invention of Patent Document 4, there is a problem that complicated operations such as solvent extraction and back extraction and processing of an organic solvent are required.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、不純物の混入を防止し、安価に大量のレアアースを回収するレアアースの回収方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a rare earth recovery method that prevents contamination of impurities and recovers a large amount of rare earths at low cost.

前記目的に沿う本発明に係るレアアースの回収方法は、レアアースマグネットの製造工程で発生するレアアースマグネット屑を濃度が3.0mol/Lを超えかつ6.5mol/L以下(好ましくは5.0mol/L以下、より好ましくは4.5mol/L以下)の硫酸溶液に供給し、該レアアースマグネット屑中の少なくともレアアースを該硫酸溶液に溶解させて、該溶解したレアアースをレアアース硫酸塩として析出させる第1工程と、
前記析出したレアアース硫酸塩を含む析出物を溶解液から分離する第2工程と、
前記析出物を再度溶解させて該析出物中の不溶解成分を除去し、前記レアアース硫酸塩が溶解したレアアース溶液を得る第3工程とを有する。
なお、Lはリットルを表す(以下同様)。
In the rare earth recovery method according to the present invention that meets the above-mentioned object, the concentration of rare earth magnet waste generated in the manufacturing process of the rare earth magnet exceeds 3.0 mol / L and is 6.5 mol / L or less (preferably 5.0 mol / L). The following is a first step in which at least a rare earth in the rare earth magnet scrap is dissolved in the sulfuric acid solution, and the dissolved rare earth is precipitated as a rare earth sulfate. When,
A second step of separating the precipitate containing the precipitated rare earth sulfate from the solution;
A third step of obtaining a rare earth solution in which the rare earth sulfate is dissolved by dissolving the precipitate again to remove insoluble components in the precipitate.
L represents liters (the same applies hereinafter).

ここで、レアアースマグネット(RE−Fe)は、例えば、ネオジム(Nd)−鉄−ボロン(B)系、又はサマリウム(Sm)−コバルト(Co)系があり、ネオジム、サマリウム、ジスプロシウム(Dy)、テルビウム(Tb)、プラセオジム(Pr)、及びセリウム(Ce)等のいずれか1又は2以上のレアアース(希土類元素)が含まれている。レアアースマグネットを硫酸溶液に供給すると、(1)式のように反応して、レアアース及び鉄が溶解する。
RE−Fe+nH2SO4→RE3++Fe2++nSO4 2-+nH2↑ ・・・(1)
Here, the rare earth magnet (RE-Fe) includes, for example, a neodymium (Nd) -iron-boron (B) system or a samarium (Sm) -cobalt (Co) system, and includes neodymium, samarium, dysprosium (Dy), One or more rare earths (rare earth elements) such as terbium (Tb), praseodymium (Pr), and cerium (Ce) are included. When the rare earth magnet is supplied to the sulfuric acid solution, it reacts as shown in formula (1), and the rare earth and iron are dissolved.
RE-Fe + nH 2 SO 4 → RE 3+ + Fe 2+ + nSO 4 2− + nH 2 ↑ (1)

更に、高濃度の硫酸溶液中では、(2)式のように反応して、レアアース硫酸塩が析出する。
RE3++Fe2++nSO4 2-→RE2(SO43↓+Fe2++(n−3)SO4 2-
・・・(2)
ここで、硫酸溶液の濃度が、3.0mol/L以下であると、硫酸の量が少なく、溶解したレアアースが硫酸塩となり難くなり、6.5mol/Lを超えると硫酸溶液中の水分が少な過ぎ、鉄イオン(Fe2+)が硫酸鉄として析出する虞がある。
また、第3工程で分離する不溶解成分としては、例えば、レアアースマグネットの切削時又は研磨時に、切削装置又は研磨装置から混入する炭素やケイ素等の不純物がある。
Furthermore, in a high-concentration sulfuric acid solution, a rare earth sulfate is precipitated by reacting as shown in equation (2).
RE 3+ + Fe 2+ + nSO 4 2− → RE 2 (SO 4 ) 3 ↓ + Fe 2+ + (n−3) SO 4 2-
... (2)
Here, when the concentration of the sulfuric acid solution is 3.0 mol / L or less, the amount of sulfuric acid is small, and the dissolved rare earth hardly becomes a sulfate, and when it exceeds 6.5 mol / L, the water content in the sulfuric acid solution is small. Thus, iron ions (Fe 2+ ) may be precipitated as iron sulfate.
Moreover, as an insoluble component isolate | separated at a 3rd process, there exists impurities, such as carbon and silicon which are mixed from a cutting device or a grinding | polishing apparatus at the time of cutting or grinding | polishing of a rare earth magnet, for example.

本発明に係るレアアースの回収方法において、前記第1工程では、前記硫酸溶液の水の量が、前記レアアースマグネット屑1kgに対して、6L以上かつ16L以下となっている。
ここで、硫酸溶液の水の量が、レアアースマグネット屑1kgに対して、6L未満であると、レアアースを硫酸溶液に溶解する際に硫酸鉄が析出し、16Lを超えると、レアアース硫酸塩の析出量が減少する。
本発明に係るレアアースの回収方法において、前記第1工程で使用する前記硫酸溶液には、前記レアアースマグネット屑1kgに対して、2.4kg以上かつ5.0kg以下のH2SO4が含まれている。
ここで、H2SO4の量が2.4kg未満であると、レアアース硫酸塩が析出し難くなり、5.0kgを超えると、析出した結晶がスラリー状になり、硫酸溶液の撹拌が抑制され、未溶解物が増加する。
In the rare earth recovery method according to the present invention, in the first step, the amount of water in the sulfuric acid solution is 6 L or more and 16 L or less with respect to 1 kg of the rare earth magnet scrap.
Here, when the amount of water in the sulfuric acid solution is less than 6 L with respect to 1 kg of rare earth magnet scrap, iron sulfate precipitates when the rare earth is dissolved in the sulfuric acid solution, and when it exceeds 16 L, precipitation of rare earth sulfate The amount decreases.
In the rare earth recovery method according to the present invention, the sulfuric acid solution used in the first step contains 2.4 kg or more and 5.0 kg or less of H 2 SO 4 with respect to 1 kg of the rare earth magnet scrap. Yes.
Here, if the amount of H 2 SO 4 is less than 2.4 kg, the rare earth sulfate is difficult to precipitate, and if it exceeds 5.0 kg, the precipitated crystals become a slurry and the stirring of the sulfuric acid solution is suppressed. Undissolved material increases.

本発明に係るレアアースの回収方法において、前記第1工程では、前記レアアースを溶解した硫酸溶液の酸化還元電位を−50mV以上とするのが好ましい。
レアアースが溶解した硫酸溶液の酸化還元電位が−50mV未満であると、硫酸溶液が発泡し、この泡の中にレアアースが取り込まれてレアアースの回収率が低下する。なお、酸化還元電位は、+600mV以下にするのが好ましい。
本発明に係るレアアースの回収方法において、前記酸化還元電位の調整は、酸化物及び酸化性液体のいずれか一方又は双方の添加によって行ってもよく、特に前記酸化物がレアアースマグネットの有形屑の酸化物であるのが好ましい。
酸化物としては、過マンガン酸カリウム等があり、酸化性液体としては、過酸化物である過酸化水素等がある。また、レアアースマグネットの有形屑としては、レアアースマグネットの製造時の不良品等がある。また、レアアースマグネット屑と有形屑を同一の製造メーカーの製造工程で発生したものを使用して、回収したレアアースが同一組成となるようにすることもできる。なお、有形屑としては、金属レアアースも使用できる。
In the rare earth recovery method according to the present invention, in the first step, it is preferable that the oxidation-reduction potential of the sulfuric acid solution in which the rare earth is dissolved is −50 mV or more.
When the oxidation-reduction potential of the sulfuric acid solution in which the rare earth is dissolved is less than −50 mV, the sulfuric acid solution is foamed, and the rare earth is taken into the foam, thereby reducing the recovery rate of the rare earth. The redox potential is preferably +600 mV or less.
In the rare earth recovery method according to the present invention, the oxidation-reduction potential may be adjusted by adding one or both of an oxide and an oxidizing liquid, and in particular, the oxide is an oxidation of tangible waste of a rare earth magnet. It is preferable that it is a thing.
Examples of the oxide include potassium permanganate, and examples of the oxidizing liquid include hydrogen peroxide as a peroxide. In addition, examples of tangible scraps of rare earth magnets include defective products during the production of rare earth magnets. Moreover, the rare earth magnet scraps and tangible scraps generated in the manufacturing process of the same manufacturer can be used so that the recovered rare earths have the same composition. In addition, a metal rare earth can also be used as tangible waste.

本発明に係るレアアースの回収方法において、前記第3工程で得たレアアース溶液中の前記レアアースを水酸化物、炭酸塩、又はシュウ酸塩として結晶化した後、該結晶を分離してレアアース塩を得てもよい。
本発明に係るレアアースの回収方法において、前記第2工程において、前記レアアース硫酸塩を含む析出物を回収した残りの前記溶解液を晶析して該溶解液中の鉄を析出させて除去した後、該鉄を除去した溶解液を前記第1工程で前記レアアースマグネット屑中のレアアースの溶解時に使用するのが好ましい。
本発明に係るレアアースの回収方法において、前記レアアースマグネット屑は、製造メーカー毎に分別したものを使用するのが好ましい。
In the rare earth recovery method according to the present invention, after the rare earth in the rare earth solution obtained in the third step is crystallized as a hydroxide, carbonate, or oxalate, the crystal is separated to obtain a rare earth salt. May be obtained.
In the rare earth recovery method according to the present invention, in the second step, after the remaining solution that recovered the precipitate containing the rare earth sulfate is crystallized, iron in the solution is precipitated and removed. The solution from which the iron has been removed is preferably used when the rare earth in the rare earth magnet scrap is dissolved in the first step.
In the rare earth recovery method according to the present invention, it is preferable to use the rare earth magnet waste sorted by manufacturer.

請求項1〜9に記載のレアアースの回収方法においては、レアアースマグネットの製造工程で発生するレアアースマグネット屑を、濃度が3.0mol/Lを超えかつ6.5mol/L以下の硫酸溶液に供給するので、硫酸溶液に溶解したレアアースマグネット屑中のレアアースが、硫酸と反応してレアアース硫酸塩を含む析出物として得られ、更に、析出物を溶解させて析出物中の不溶解成分を除去するので、実質的に不純物を含まないレアアース溶液を得ることができる。 In the rare earth recovery method according to any one of claims 1 to 9, the rare earth magnet scrap generated in the rare earth magnet manufacturing process is supplied to a sulfuric acid solution having a concentration of more than 3.0 mol / L and not more than 6.5 mol / L. Therefore, the rare earth in the rare earth magnet scrap dissolved in the sulfuric acid solution reacts with sulfuric acid to obtain a precipitate containing rare earth sulfate, and further dissolves the precipitate to remove insoluble components in the precipitate. Thus, a rare earth solution substantially free of impurities can be obtained.

特に、請求項2記載のレアアースの回収方法においては、第1工程では、硫酸溶液の水の量が、レアアースマグネット屑1kgに対して、6L以上かつ16L以下となっているので、硫酸溶液に溶解したレアアースをレアアース硫酸塩として析出させると共に、溶解した鉄イオンを硫酸鉄として析出させることがない。
請求項3記載のレアアースの回収方法においては、第1工程で使用する硫酸溶液には、レアアースマグネット屑1kgに対して、2.4kg以上かつ5.0kg以下のH2SO4が含まれているので、レアアース硫酸塩が析出し易い。
Particularly, in the rare earth recovery method according to claim 2, in the first step, the amount of water in the sulfuric acid solution is 6L or more and 16L or less with respect to 1kg of the rare earth magnet waste, so that it is dissolved in the sulfuric acid solution. The rare earth is precipitated as rare earth sulfate, and the dissolved iron ions are not precipitated as iron sulfate.
In the rare earth recovery method according to claim 3, the sulfuric acid solution used in the first step contains 2.4 kg or more and 5.0 kg or less of H 2 SO 4 with respect to 1 kg of rare earth magnet scrap. Therefore, rare earth sulfate is easy to deposit.

請求項4記載のレアアースの回収方法においては、第1工程でレアアースを溶解した硫酸溶液の酸化還元電位を−50mV以上とするので、硫酸溶液の発泡を防止することができる。
請求項5記載のレアアースの回収方法においては、酸化還元電位の調整を酸化物及び酸化性液体のいずれか一方又は双方の添加によって行うので、酸化還元電位を調整し易い。
請求項6記載のレアアースの回収方法においては、酸化物がレアアースマグネットの有形屑の酸化物であるので、得られるレアアース溶液中のレアアースの組成を実質的に同じにすることができる。
In the rare earth recovery method according to the fourth aspect, since the oxidation-reduction potential of the sulfuric acid solution in which the rare earth is dissolved in the first step is set to -50 mV or more, foaming of the sulfuric acid solution can be prevented.
In the rare earth recovery method according to the fifth aspect, since the oxidation-reduction potential is adjusted by adding one or both of the oxide and the oxidizing liquid, the oxidation-reduction potential can be easily adjusted.
In the rare earth recovery method according to the sixth aspect, since the oxide is a tangible scrap oxide of a rare earth magnet, the composition of the rare earth in the obtained rare earth solution can be made substantially the same.

請求項7記載のレアアースの回収方法においては、第3工程で得たレアアース溶液中のレアアースを水酸化物、炭酸塩、又はシュウ酸塩として結晶化した後、結晶を分離するので、効率的にレアアース塩を得ることができる。
請求項8記載のレアアースの回収方法においては、第2工程において、レアアース硫酸塩を含む析出物を回収した残りの溶解液を晶析して溶解液中の鉄を析出させて除去した後、鉄を除去した溶解液を第1工程でレアアースマグネット屑中のレアアースの溶解時に使用するので、レアアースを溶解させる硫酸溶液の使用量を減らすことができると共に、第2工程でレアアース硫酸塩の結晶(析出物)を回収した残りの溶解液中に残存するレアアースを回収できる。
請求項9記載のレアアースの回収方法においては、レアアースマグネット屑として、製造メーカー毎に分別したものを使用するので、回収したレアアース中に他の組成のレアアースが混入せず、このレアアースから再生したレアアースマグネットの性能低下を防止することができる。
In the rare earth recovery method according to claim 7, since the rare earth in the rare earth solution obtained in the third step is crystallized as a hydroxide, carbonate or oxalate, and then the crystals are separated. A rare earth salt can be obtained.
In the rare earth recovery method according to claim 8, in the second step, the remaining solution from which the precipitate containing the rare earth sulfate is recovered is crystallized, and iron in the solution is precipitated and removed. In the first step, when the rare earth magnet is dissolved, the amount of the sulfuric acid solution for dissolving the rare earth can be reduced, and in the second step, the rare earth sulfate crystals (precipitation) are used. The rare earth remaining in the remaining solution from which the product is recovered can be recovered.
In the rare earth recovery method according to claim 9, since rare earth magnet wastes sorted by manufacturer are used, rare earths of other compositions are not mixed in the collected rare earth, and the rare earth regenerated from this rare earth is used. The performance degradation of the magnet can be prevented.

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図1は本発明の一実施の形態に係るレアアースの回収方法のフローチャートである。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
Here, FIG. 1 is a flowchart of a rare earth recovery method according to an embodiment of the present invention.

図1を参照して、本発明の一実施の形態に係るレアアースの回収方法について説明する。
レアアースを回収するレアアースマグネット屑として、例えば、同一の製造メーカーにおいて同一の組成を有するネオジム−鉄−ボロン系のレアアースマグネットの製造工程で切断及び研磨等により発生するスラッジを使用した。これによって、回収したレアアースから再生したレアアースマグネットに他の組成のレアアースが混入せず、レアアースマグネットの性能の低下を防止できる。なお、予めレアアースマグネット屑中のレアアースをICP(誘導結合プラズマ)装置、又は原子吸光装置等によって分析した結果、レアアースマグネット屑には、30質量%程度のレアアース(例えば、ネオジム19.3質量%、プラセオジム7.1質量%、及びジスプロシウム2.8質量%)が含まれていた。
With reference to FIG. 1, a rare earth recovery method according to an embodiment of the present invention will be described.
As rare earth magnet scraps for collecting rare earth, for example, sludge generated by cutting, polishing, etc. in the manufacturing process of a neodymium-iron-boron rare earth magnet having the same composition in the same manufacturer was used. As a result, rare earths of other compositions are not mixed in the rare earth magnets regenerated from the collected rare earths, and the performance of the rare earth magnets can be prevented from deteriorating. In addition, as a result of analyzing the rare earth in the rare earth magnet scrap in advance by using an ICP (inductively coupled plasma) apparatus, an atomic absorption apparatus or the like, the rare earth magnet scrap contains about 30 mass% rare earth (for example, 19.3 mass% neodymium, Praseodymium 7.1% by mass and dysprosium 2.8% by mass).

(第1工程)
レアアースマグネット屑を、例えば、3.0mol/Lを超えかつ6.5mol/L以下の濃度の硫酸溶液に供給して、前記(1)式に示す反応により溶解させる。ここで、硫酸溶液の水の量は、レアアースマグネット屑1kgに対して、例えば、6L以上かつ16L以下となっている。硫酸溶液中の水の量が、レアアースマグネット屑1kgに対して、6L未満であると、レアアースが硫酸溶液に溶解する際に硫酸鉄が析出し、16Lを超えると、レアアース硫酸塩の析出量が減少する。また、3.0mol/Lを超えかつ6.5mol/L以下の濃度の硫酸溶液中の水の量が、レアアースマグネット屑1kgに対して、6L以上かつ16L以下である場合には、硫酸溶液中のH2SO4が、2.4kg以上かつ5.0kg以下含有されるのが好ましい。H2SO4の量が2.4kg未満であると、レアアース硫酸塩が析出し難くなり、5.0kgを超えると、析出した結晶がスラリー状となり、硫酸溶液の撹拌が抑制され、未溶解物が増加する。
(First step)
For example, the rare earth magnet scrap is supplied to a sulfuric acid solution having a concentration of more than 3.0 mol / L and not more than 6.5 mol / L, and is dissolved by the reaction shown in the formula (1). Here, the amount of water in the sulfuric acid solution is, for example, 6 L or more and 16 L or less with respect to 1 kg of rare earth magnet scrap. When the amount of water in the sulfuric acid solution is less than 6 L with respect to 1 kg of rare earth magnet scrap, iron sulfate precipitates when the rare earth dissolves in the sulfuric acid solution, and when it exceeds 16 L, the precipitation amount of the rare earth sulfate is increased. Decrease. Further, when the amount of water in the sulfuric acid solution having a concentration exceeding 3.0 mol / L and not more than 6.5 mol / L is 6 L or more and 16 L or less with respect to 1 kg of rare earth magnet scrap, It is preferable that H 2 SO 4 is contained in an amount of 2.4 kg or more and 5.0 kg or less. If the amount of H 2 SO 4 is less than 2.4 kg, the rare earth sulfate is difficult to precipitate, and if it exceeds 5.0 kg, the precipitated crystals become a slurry, and the stirring of the sulfuric acid solution is suppressed and undissolved matter Will increase.

ここで、レアアースの溶解した硫酸溶液の酸化還元電位が、−50mV未満である場合には、例えば、レアアースマグネットの製造時に発生するレアアースマグネットの有形屑の酸化物を供給し、硫酸溶液の酸化還元電位を−50mV以上まで上げる。この際には、レアアース等が溶解した硫酸溶液のpHが上昇するが、硫酸溶液中の硫酸濃度が高いためにpHは5以下に保たれるので、硫酸溶液中の鉄イオンが硫酸鉄として析出するのを防止できる。なお、レアアースの溶解した硫酸溶液の酸化還元電位が−50mV以上である場合には、酸化物を添加しなくてよい。
ここで、硫酸溶液中の硫酸の濃度が高いため、溶解したレアアース及び硫酸が、前記(2)式のように反応してレアアース硫酸塩の8水和物(RE2(SO43・8H2O)の沈殿が生じる。なお、この際には、例えば、炭素やケイ素等の硫酸に溶解しない成分(不溶解成分)も溶け残り沈殿となり、レアアース硫酸塩及び不溶解成分を含む析出物となる。
Here, when the oxidation-reduction potential of the sulfuric acid solution in which the rare earth is dissolved is less than −50 mV, for example, the oxide of the tangible scrap of the rare earth magnet generated during the production of the rare earth magnet is supplied, and the oxidation reduction of the sulfuric acid solution is performed. Increase the potential to -50 mV or higher. At this time, the pH of the sulfuric acid solution in which rare earth or the like is dissolved rises, but since the sulfuric acid concentration in the sulfuric acid solution is high, the pH is maintained at 5 or lower, so that iron ions in the sulfuric acid solution precipitate as iron sulfate. Can be prevented. In addition, when the oxidation-reduction potential of the sulfuric acid solution in which the rare earth is dissolved is −50 mV or more, it is not necessary to add an oxide.
Here, since the concentration of sulfuric acid in the sulfuric acid solution is high, the dissolved rare earth and sulfuric acid react as shown in the above formula (2), and the rare earth sulfate octahydrate (RE 2 (SO 4 ) 3 · 8H precipitation of 2 O) is produced. In this case, for example, a component (insoluble component) that does not dissolve in sulfuric acid such as carbon or silicon also dissolves and remains as a precipitate, resulting in a precipitate containing a rare earth sulfate and an insoluble component.

(第2工程)
析出したレアアース硫酸塩を含む析出物を濾過によって溶解液から分離する。析出物の分離は、遠心分離によって行ってもよい。なお、析出物を分離した溶解液中に含まれる鉄を晶析により硫酸鉄として析出させた後、分離し、その残りの溶解液中に残存するレアアースを回収するために、第1工程で、次のレアアースマグネット屑からのレアアースの回収時に、硫酸溶液の代わり又は新たな硫酸溶液と混合して使用することができる。これによって、第1工程で使用する硫酸の量を減らせると共に、レアアースの回収率が向上する。また、レアアースマグネットの酸化を防止するためにレアアースマグネットに施しためっき塗料に含まれるニッケルも、溶解液に溶解しているので除去できる。回収した硫酸鉄は、下水処理剤として使用できる。
(Second step)
The precipitate containing the precipitated rare earth sulfate is separated from the solution by filtration. Separation of the precipitate may be performed by centrifugation. In order to recover the rare earth remaining in the remaining dissolved solution in the first step, the iron contained in the dissolved solution from which the precipitate was separated was precipitated as iron sulfate by crystallization, and then separated. When the rare earth is recovered from the next rare earth magnet scrap, it can be used instead of the sulfuric acid solution or mixed with a new sulfuric acid solution. As a result, the amount of sulfuric acid used in the first step can be reduced, and the rare earth recovery rate can be improved. In addition, nickel contained in the plating paint applied to the rare earth magnet to prevent oxidation of the rare earth magnet can be removed because it is dissolved in the solution. The recovered iron sulfate can be used as a sewage treatment agent.

(第3工程)
析出物を例えば、水洗した後、析出物中のレアアース硫酸塩を水に溶解させると共に、不溶解成分を沈殿させ、この沈殿を濾過等により除去して、レアアース硫酸塩が溶解したレアアース溶液を得る。
(Third step)
For example, after washing the precipitate with water, the rare earth sulfate in the precipitate is dissolved in water and insoluble components are precipitated, and the precipitate is removed by filtration or the like to obtain a rare earth solution in which the rare earth sulfate is dissolved. .

第3工程で得たレアアース溶液中にシュウ酸を添加して、レアアースをシュウ酸塩として結晶化した後、レアアースシュウ酸塩の結晶を濾過等により分離してレアアース塩を得る。なお、レアアース溶液中に、水酸化ナトリウムを添加して水酸化物としてもよく、炭酸ナトリウムを添加して炭酸塩としてもよい。更に、得られたレアアースシュウ酸塩を700℃以上で焼成して、酸化レアアースとした後、酸化レアアースを溶融塩電解により金属レアアースを得ることができる。なお、鉄は硫酸鉄(鉄硫酸塩)として析出しないので、溶融塩電解によって鉄を還元させる必要がなく、大幅に電力を削減することができる。 Oxalic acid is added to the rare earth solution obtained in the third step to crystallize the rare earth as an oxalate, and then the rare earth oxalate crystals are separated by filtration or the like to obtain a rare earth salt. Sodium hydroxide may be added to the rare earth solution to form a hydroxide, or sodium carbonate may be added to form a carbonate. Furthermore, after the rare earth oxalate obtained is baked at 700 ° C. or higher to form a rare earth oxide, a rare earth metal oxide can be obtained by molten salt electrolysis of the rare earth oxide. In addition, since iron does not precipitate as iron sulfate (iron sulfate), it is not necessary to reduce iron by molten salt electrolysis, and electric power can be significantly reduced.

本発明のレアアースの回収方法を適用して行った実施例について説明する。まず、同一製造メーカーによって製造され、同一組成を有するネオジム−鉄−ボロン系のレアアースマグネットの製造工程で切断及び研磨等により発生するスラッジ及び微粉末を有するレアアースマグネット屑を回収した。回収したレアアースマグネット屑をICPによって測定したところ、鉄を68.9質量%、ネオジムを19.3質量%、プラセオジムを7.1質量%、及びジスプロシウムを2.8質量%含有していた。 Examples carried out by applying the rare earth recovery method of the present invention will be described. First, rare earth magnet scraps having sludge and fine powder generated by cutting and polishing in the manufacturing process of a neodymium-iron-boron rare earth magnet having the same composition manufactured by the same manufacturer were collected. When the collected rare earth magnet scraps were measured by ICP, they contained 68.9% by mass of iron, 19.3% by mass of neodymium, 7.1% by mass of praseodymium, and 2.8% by mass of dysprosium.

まず、このレアアースマグネット屑230kg(レアアースを60kg含む)を、4mol/Lの硫酸溶液3000Lに供給し、レアアース及び鉄を溶解させた。なお、硫酸溶液は、2500Lの水に、98wt%の硫酸1200kgを溶解して作成した。硫酸溶液中のH2SO4(硫酸純分)は1182kgである。また、硫酸溶液の酸化還元電位は、−200mV程度であった。次に、レアアースの溶解した硫酸溶液に、レアアースマグネットの製造時に発生するレアアースマグネットの有形屑の酸化物を61kg(レアアースを16.2kg含む)供給し、硫酸溶液の酸化還元電位を−50mV以上に上げた。溶解したレアアースは、硫酸と反応してレアアース硫酸塩として析出する。 First, 230 kg of this rare earth magnet scrap (including 60 kg of rare earth) was supplied to 3000 L of a 4 mol / L sulfuric acid solution to dissolve the rare earth and iron. The sulfuric acid solution was prepared by dissolving 1200 kg of 98 wt% sulfuric acid in 2500 L of water. H 2 SO 4 (pure sulfuric acid) in the sulfuric acid solution is 1182 kg. Further, the oxidation-reduction potential of the sulfuric acid solution was about -200 mV. Next, 61 kg (including 16.2 kg of rare earth) of rare earth magnet tangible oxide generated during the production of the rare earth magnet is supplied to the sulfuric acid solution in which the rare earth is dissolved, and the oxidation-reduction potential of the sulfuric acid solution is set to -50 mV or more. Raised. The dissolved rare earth reacts with sulfuric acid and precipitates as rare earth sulfate.

次に、レアアース硫酸塩及び不溶解成分を含む析出物を濾過して溶解液を除去する。析出物は、1.8kgの不溶解成分を含む96kg得られ、鉄が0kg、ネオジムが20.1kg、プラセオジムが7.5kg、及びジスプロシウムが3.3kg含有されていた。
なお、析出物を分離した溶解液(2775L)中には、鉄が104.4kg、ネオジムが9.3kg、プラセオジムが3.3kg、及びジスプロシウムが1.2kg含有されていた。ここで、溶解液中に含まれる鉄を晶析して硫酸鉄として回収した。鉄を回収した残りの溶解液は、次のレアアースマグネット屑からのレアアースの溶解時に、硫酸溶液の代わり又は新たな硫酸溶液と混合して、溶解液中に残存するレアアースを回収する。これによって、第1工程で使用する硫酸の量を減らせると共に、レアアースの回収率が向上し、実質的に回収率が100%となった。
Next, the precipitate containing rare earth sulfate and insoluble components is filtered to remove the solution. The deposit was obtained as 96 kg containing 1.8 kg of insoluble components, and contained 0 kg of iron, 20.1 kg of neodymium, 7.5 kg of praseodymium, and 3.3 kg of dysprosium.
The solution (2775 L) from which the precipitates were separated contained 104.4 kg of iron, 9.3 kg of neodymium, 3.3 kg of praseodymium, and 1.2 kg of dysprosium. Here, iron contained in the solution was crystallized and recovered as iron sulfate. The remaining solution from which the iron has been recovered is mixed with a fresh sulfuric acid solution instead of the sulfuric acid solution when the rare earth is dissolved from the next rare earth magnet scrap, and the rare earth remaining in the dissolved solution is recovered. As a result, the amount of sulfuric acid used in the first step can be reduced, and the recovery rate of rare earth is improved, so that the recovery rate is substantially 100%.

析出物を、水洗した後、水に溶解させて、析出物中のレアアース硫酸塩を溶解させると共に、不溶解成分を沈殿させ、この沈殿を濾過等で除去して、レアアース硫酸塩が溶解したレアアース溶液を得た。更に、レアアース溶液中にシュウ酸を添加して、レアアースをシュウ酸塩として結晶化した後、レアアースシュウ酸塩の結晶を濾過により分離して、63kgのレアアースシュウ酸塩の10水和物(RE2((COO)23・10H2O)を得た。このレアアースシュウ酸塩においては、レアアースマグネット屑及び有形屑に含有されたネオジム、プラセオジム、及びジスプロシウムのそれぞれ96%、83%、及び100%を含んでいた。 The precipitate is washed with water and then dissolved in water to dissolve the rare earth sulfate in the precipitate and to precipitate insoluble components. The precipitate is removed by filtration or the like, and the rare earth sulfate dissolved in the rare earth sulfate is dissolved. A solution was obtained. Further, oxalic acid was added to the rare earth solution to crystallize the rare earth as an oxalate, and then the rare earth oxalate crystals were separated by filtration to obtain 63 kg of rare earth oxalate decahydrate (RE). 2 ((COO) 2 ) 3 · 10H 2 O was obtained. The rare earth oxalate contained 96%, 83%, and 100% of neodymium, praseodymium, and dysprosium contained in the rare earth magnet scrap and tangible scrap, respectively.

このレアアースシュウ酸塩を700℃以上で焼成し、酸化レアアースとし、更に、酸化レアアースを溶融塩電解により金属レアアースを得た。この金属レアアースは、同一の組成を有するレアアースマグネット屑から得られたので、他の組成のレアアースが混入しておらず、これを用いて製造したレアアースマグネットの性能は低下しない。 This rare earth oxalate was baked at 700 ° C. or higher to obtain a rare earth oxide, and a rare earth metal was obtained by electrolysis of the rare earth oxide by molten salt electrolysis. Since this metal rare earth was obtained from rare earth magnet scraps having the same composition, rare earths of other compositions were not mixed, and the performance of the rare earth magnet manufactured using this rare earth magnet was not deteriorated.

本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記した実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明のレアアースの回収方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、前記実施の形態のレアアースの回収方法において、レアアースマグネット屑としてネオジム−鉄−ボロン系のものを使用したが、サマリウム−コバルト系でもよい。また、酸化還元電位の調整を、レアアースマグネットの有形屑の酸化物で行ったが、酸化物及び酸化性液体のいずれか一方又は双方の添加によって行ってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed without changing the gist of the present invention. For example, a part or all of the above-described embodiment and modification examples are combined. Thus, the rare earth recovery method of the present invention is also included in the scope of the present invention.
For example, in the rare earth recovery method of the above embodiment, neodymium-iron-boron type was used as the rare earth magnet scrap, but samarium-cobalt type may be used. Moreover, although the oxidation-reduction potential was adjusted with the tangible scrap oxide of the rare earth magnet, the oxidation-reduction potential may be adjusted by adding one or both of the oxide and the oxidizing liquid.

本発明の一実施の形態に係るレアアースの回収方法のフローチャートである。It is a flowchart of the collection | recovery method of the rare earths concerning one embodiment of this invention.

Claims (9)

レアアースマグネットの製造工程で発生するレアアースマグネット屑を濃度が3.0mol/Lを超えかつ6.5mol/L以下の硫酸溶液に供給し、該レアアースマグネット屑中の少なくともレアアースを該硫酸溶液に溶解させて、該溶解したレアアースをレアアース硫酸塩として析出させる第1工程と、
前記析出したレアアース硫酸塩を含む析出物を溶解液から分離する第2工程と、
前記析出物を再度溶解させて該析出物中の不溶解成分を除去し、前記レアアース硫酸塩が溶解したレアアース溶液を得る第3工程とを有することを特徴とするレアアースの回収方法。
The rare earth magnet scrap generated in the manufacturing process of the rare earth magnet is supplied to a sulfuric acid solution having a concentration exceeding 3.0 mol / L and not more than 6.5 mol / L, and at least the rare earth in the rare earth magnet scrap is dissolved in the sulfuric acid solution. A first step of precipitating the dissolved rare earth as a rare earth sulfate;
A second step of separating the precipitate containing the precipitated rare earth sulfate from the solution;
And a third step of obtaining a rare earth solution in which the rare earth sulfate is dissolved by dissolving the precipitate again to remove insoluble components in the precipitate.
請求項1記載のレアアースの回収方法において、前記第1工程では、前記硫酸溶液の水の量が、前記レアアースマグネット屑1kgに対して、6L以上かつ16L以下となっていることを特徴とするレアアースの回収方法。 2. The rare earth recovery method according to claim 1, wherein in the first step, the amount of water in the sulfuric acid solution is 6L or more and 16L or less with respect to 1 kg of the rare earth magnet scrap. Recovery method. 請求項2記載のレアアースの回収方法において、前記第1工程で使用する前記硫酸溶液には、前記レアアースマグネット屑1kgに対して、2.4kg以上かつ5.0kg以下のH2SO4が含まれていることを特徴とするレアアースの回収方法。 3. The rare earth recovery method according to claim 2, wherein the sulfuric acid solution used in the first step contains 2.4 kg or more and 5.0 kg or less of H 2 SO 4 with respect to 1 kg of the rare earth magnet scrap. A method for collecting rare earths. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のレアアースの回収方法において、前記第1工程では、前記レアアースを溶解した硫酸溶液の酸化還元電位を−50mV以上とすることを特徴とするレアアースの回収方法。 The rare earth recovery method according to any one of claims 1 to 3, wherein, in the first step, an oxidation-reduction potential of a sulfuric acid solution in which the rare earth is dissolved is set to -50 mV or more. Method. 請求項4記載のレアアースの回収方法において、前記酸化還元電位の調整は、酸化物及び酸化性液体のいずれか一方又は双方の添加によって行うことを特徴とするレアアースの回収方法。 5. The rare earth recovery method according to claim 4, wherein the oxidation-reduction potential is adjusted by adding one or both of an oxide and an oxidizing liquid. 請求項5記載のレアアースの回収方法において、前記酸化物は、レアアースマグネットの有形屑の酸化物であることを特徴とするレアアースの回収方法。 6. The rare earth recovery method according to claim 5, wherein the oxide is an oxide of a tangible scrap of a rare earth magnet. 請求項1〜6のいずれか1項に記載のレアアースの回収方法において、前記第3工程で得たレアアース溶液中の前記レアアースを水酸化物、炭酸塩、又はシュウ酸塩として結晶化した後、該結晶を分離してレアアース塩を得ることを特徴とするレアアースの回収方法。 The method for recovering a rare earth according to any one of claims 1 to 6, wherein the rare earth in the rare earth solution obtained in the third step is crystallized as a hydroxide, carbonate, or oxalate, A method for recovering a rare earth, wherein the rare earth salt is obtained by separating the crystals. 請求項1〜7のいずれか1項に記載のレアアースの回収方法において、前記第2工程において、前記レアアース硫酸塩を含む析出物を回収した残りの前記溶解液を晶析して該溶解液中の鉄を析出させて除去した後、該鉄を除去した溶解液を前記第1工程で前記レアアースマグネット屑中のレアアースの溶解時に使用することを特徴とするレアアースの回収方法。 The rare earth recovery method according to any one of claims 1 to 7, wherein in the second step, the remaining solution obtained by recovering the precipitate containing the rare earth sulfate is crystallized in the solution. A method for recovering rare earths, comprising depositing and removing the iron, and then using the solution from which the iron has been removed at the time of dissolving the rare earth in the rare earth magnet scrap in the first step. 請求項1〜8のいずれか1項に記載のレアアースの回収方法において、前記レアアースマグネット屑は、製造メーカー毎に分別したものを使用することを特徴とするレアアースの回収方法。 The method for recovering rare earth according to any one of claims 1 to 8, wherein the rare earth magnet scrap is separated for each manufacturer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103436697A (en) * 2013-08-15 2013-12-11 南昌大学 Rare-earth carbonate crystallizing and precipitating method for processing aluminum-containing rare-earth feed liquid

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