JP2010192575A - 焼結磁石のリサイクル方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ネオジム焼結磁石等の希土類焼結磁石を組み込んだ使用済み製品から、ごく僅かに含有するネオジム合金等の希土類合金を、汎用装置を組み合わせて回収可能とするリサイクル方法を提供する。
【解決手段】ネオジム焼結磁石等の希土類焼結磁石を組み込んだＨＤＤ等の使用済み製品を、加熱脱磁し、破砕機により破砕した後粗粒子群と微粒子群とに篩い分けし、さらに、微粒子群を粉砕機により粉砕した後粗粒子群と微粒子群とに篩分けすることにより、破砕・粉砕時に微細化したネオジム焼結磁石等の希土類焼結磁石のみを微粒子群として選別し、使用済み製品からネオジム合金等の高濃縮希土類合金を回収する焼結磁石のリサイクル方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉体分離技術分野に属し、特に、ネオジム焼結磁石等の希土類焼結磁石が製品の一部品として組み込まれた使用済み製品からネオジム合金等の希土類合金を回収する焼結磁石のリサイクル方法に関するものである。

ネオジム磁石はハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を始め、モータ、スピーカ等の駆動に広く用いられている強力な磁石である。ネオジム磁石は、主として、鉄、ネオジム、硼素を主原料とするが、高温下で磁力が低下する欠点があり、これを補うため添加剤としてジスプロシウムが用いられる。ネオジム及びジスプロシウムは希土類元素に属する高価な金属であり、磁石製造工程で発生する切削屑などは、主としてこれらの元素の回収を目的に磁化前のネオジム合金原料として現在でも工程内リサイクルされている。このようなネオジム磁石のリサイクルに関する技術は、工程内で発生したスクラップ類を加熱溶解して再生するものが、下記の特許文献１〜５などに知られている。

また、使用済み製品に関しては、下記の特許文献６に、ＭＲＩ用の磁界発生装置のネオジム磁石の回収方法として、磁界発生装置を加熱し、ネオジム磁石を減磁させ、接着剤を除去又は炭化させてネオジム磁石を回収し、ネオジム磁石の表面を研磨し、再度時効処理して再利用するものが知られている。しかし、この技術は、ネオジム磁石をそのまま回収し、研磨・再時効処理して再利用するものであるから、汎用装置を使用して使用済み製品からネオジム磁石をリサイクルすることには適用できない。
このように、製品に一度組み込まれた磁石は、製品中の磁石含有率が低いこと、鉄との分離が容易でないことなどから、汎用装置を使用したリサイクル技術が確立されていなかった。

特開２００１−３３５８１５号公報 特開２００２−３４８６３２号公報 特開２００３−１１３４２９号公報 特開２００５−２４６３号公報 特開２００５−５７１９１号公報 特開２００１−８５２２３号公報

ネオジム磁石を、キュリー点前後で加熱すれば、事実上、脱磁して、鉄との磁着を抑制することが可能であるが、仮に製品全体を加熱したとしても、鉄と脱磁したネオジム合金は比重などの性質が似ており、粒子分離による濃縮が容易でなく、回収されたネオジム合金を磁石原料として利用するには、ネオジム合金含有鉄以外には、鉄を極力回収しないことが重要である。これら余剰の鉄分は、ネオジム合金調整工程において、処理困難な鉄化合物として産業廃棄物となる。これらを踏まえ、本発明では、汎用装置を利用しながら、余計な鉄を回収することなく、高品位・高回収率でネオジム合金を回収できる方法を提供しようとするものであり、また、処理にかかるエネルギーを小さくするために加熱対象物の量を最小限とする方法を提供しようとするものである。

加熱脱磁や磁選を使用することに加えて、本発明では、破砕・粉砕時の破壊挙動の違いによりネオジム焼結磁石のみを微細化する選択粉砕機構の利用によって、汎用装置を使用して極めて濃縮されたネオジム合金を回収できるようにしたものであり、ネオジム以外の希土類焼結磁石を組み込んだ使用済み製品から希土類合金を回収する場合にも適用できるものである。
本発明は、希土類焼結磁石が一部品として組み込まれた使用済み製品から希土類合金を回収する焼結磁石のリサイクル方法であって、前記使用済み製品を加熱して希土類磁石の脱磁を行う加熱脱磁工程と、加熱脱磁後、製品を破砕し、希土類焼結磁石が脆性的に破壊を起こして微細化する破砕Ａ工程と、破砕後、磁着物と非磁着物とに分離する磁選工程と、磁選後、磁着物を粗粒子群と微粒子群とに篩分けし、前記破砕Ａ工程により微細化した希土類焼結磁石を微粒子群として選別する篩分１工程と、篩分１後、微粒子群を粉砕する粉砕工程と、粉砕工程により粉砕されたものを、粗粒子群と微粒子群とに篩分けし、粉砕により微細化した希土類焼結磁石を微粒子群として選別して希土類合金を回収する篩分２工程と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、希土類焼結磁石が一部品として組み込まれた使用済み製品から希土類合金を回収する焼結磁石のリサイクル方法であって、前記使用済み製品を加熱して希土類磁石の脱磁を行う加熱脱磁工程と、加熱脱磁後、製品を破砕し、希土類焼結磁石が脆性的に破壊を起こして微細化する破砕Ａ工程と、破砕後、粗粒子群と微粒子群とに篩分けし、前記破砕Ａ工程により微細化した希土類焼結磁石を微粒子群として選別する篩分１工程と、篩分１後、微粒子群を磁着物と非磁着物とに分離する磁選工程と、磁選後、磁着物を粉砕する粉砕工程と、粉砕工程により粉砕されたものを、粗粒子群と微粒子群とに篩分けし、粉砕により微細化した希土類焼結磁石を微粒子群として選別して希土類合金を回収する篩分２工程と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、希土類焼結磁石が一部品として組み込まれた使用済み製品から希土類合金を回収する焼結磁石のリサイクル方法であって、前記使用済み製品を破砕し、希土類焼結磁石が脆性的に破壊を起こして微細化する破砕Ｂ工程と、破砕後、磁着物と非磁着物とに分離する磁選工程と、磁選後、磁着物を加熱して希土類磁石の脱磁を行う加熱脱磁工程と、加熱脱磁後、粗粒子群と微粒子群とに篩分けし、前記破砕Ｂ工程により微細化した希土類焼結磁石を微粒子群として選別する篩分１工程と、篩分１後、微粒子群を粉砕する粉砕工程と、粉砕工程により粉砕されたものを、粗粒子群と微粒子群とに篩分けし、粉砕により微細化した希土類焼結磁石を微粒子群として選別して希土類合金を回収する篩分２工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明は、最初に、ネオジム焼結磁石等の希土類焼結磁石を組み込んだ使用済み製品全量を加熱脱磁するので、全工程を通じて汎用装置の組み合わせにより、容易にネオジム及びジスプロシウムを含むネオジム合金等の希土類合金の濃縮物を得ることができる。
また、本発明は、最初に非磁性材料を使用した破砕機で製品を破砕し、磁選し、その後加熱脱磁するので、加熱処理にかかるエネルギーを低く抑えることができ、破砕機に非磁性材料を使用したものを用いること以外は、汎用装置の組み合わせにより、容易にネオジム及びジスプロシウムを含むネオジム合金等の希土類合金の濃縮物を得ることができる。
なお、ネオジム焼結磁石等の希土類焼結磁石を使用した製品として、ＨＤＤ、モータ、スピーカを例にとったが、それ以外の製品であっても、ネオジム焼結磁石等の希土類焼結磁石を組み込んだ製品であれば、同様の効果が期待できる。

図１は本発明をＨＤＤに適用した例のプロセスフローの説明図であり、プロセス１が実施例１のプロセスフローを示し、プロセス２が実施例２のプロセスフローを示すものである。

破砕機により破砕した後、および、粉砕機により粉砕した後に、粗粒子群と微粒子群とに篩分けすることにより、破砕・粉砕時に微細化したネオジム燒結磁石等の希土類焼結磁石を選別し、使用済み製品から高濃縮ネオジム合金等の希土類合金を回収する焼結磁石のリサイクル方法を実現した。

（実施例１）
図１は、本発明をネオジム焼結磁石を組み込んだ使用済みＨＤＤに適用した例のプロセスフローの説明図であり、ＨＤＤからネオジム焼結磁石を回収する場合を例に、製品全量加熱によってジスプロシウムを含有するネオジム合金を回収する方法をプロセス１に示す。図中の数値は、ネオジム合金約１．５％を含有するＨＤＤを処理した際の重量割合の代表例を示している。このプロセスでは、初めにＨＤＤ全量をキルンや電気炉により加熱し磁石の脱磁を行う。脱磁条件は、ＨＤＤの構造や磁石中のジスプロシウム含有量により異なるが、概ね３００℃程度で実用的な磁力はなくなり、３５０℃で磁力はほぼ消失する。なお、手解体が可能であれば、事前にＨＤＤを手解体し、筐体などを取り除ければなお有効である。加熱脱磁後、未だ原型を有しているＨＤＤは、その後、２軸カッター型破砕機などにより、破砕（図１の破砕Ａ)を行う。ここで、数ｍｍ〜数ｃｍの大きさに破砕されたＨＤＤを、磁選により磁着物と非磁着物に分離する。ここでの回収対象は鉄及び脱磁された磁石合金(ネオジム合金)であるので、磁選機はフェライト磁石など簡単なものでもかまわない。ここで非磁着物はアルミを主成分とするもので資源回収の対象となる。磁選により、鉄及びネオジム合金のみが回収されるので、この時点で量は１／３〜１／５程度に減量する。

次に、この磁着物を５ｍｍ程度の篩で篩い分けする。先の破砕Ａにおいて鉄(鉄板)は延性的な破壊が起き、カッターの刃によって切断されるだけである。一方、焼結磁石はＨＤＤのボイスコイルモータ内にあり、ヨークと呼ばれる強靱な鉄片に挟まれるように格納されている。カッターの刃によってヨークが切断される際に、元々微粒子の焼結体である脱磁された磁石合金は、脆性的な破壊を起こし、容易に微粒子化する。予備実験の結果では、破砕Ａを施したＨＤＤ中の磁石合金は、ほぼ全量が４．７５ｍｍの篩を通過した。図１の篩分１において４．７５ｍｍの篩を使用した場合には、全量の約４％が４．７５ｍｍ以下の粒群として回収される（内約１．５％分が磁石合金）。４．７５ｍｍ以上の粗粒群はほとんどが鉄である。なお、ここで、磁選と篩分１の順番を入れ替えても磁石合金回収上は問題ないが、磁石合金以外の、鉄とアルミの分離回収を前提とすれば、篩分１を先に実施すると、その後、磁選を微粒群と粗粒群の２回実施する必要があり合理的とは言えない。篩分１で微粒子群として回収された産物は、この状態で磁石合金品位が３０〜４０％程度（元の品位１．５％）となる。

これをさらに濃縮するには、さらに粉砕を行う。ボールミル等の粉砕機(微粉砕できる粉砕機であれば特に限定はしない)で粉砕すれば、破砕Ａの時と同様の理由で、磁石合金のみが微粉化される。振動ボールミルで粉砕した実験では、磁石合金のほぼ全量が０．５ｍｍ以下となり、図１の篩分２の工程で０．５ｍｍ以下の粒子を回収することにより、磁石合金の高濃縮産物を得ることができる。
この方法により回収された実験例では、ネオジム合金の品位９５％以上、回収率９９％以上で回収することができた。

（実施例２）
上記実施例１において、１．５％の磁石を脱磁するために、ＨＤＤ全体を加熱することはエネルギーコスト的に無駄である。そこで、プロセス１を基本として、加熱脱磁する量を軽減した、プロセス２に示された本実施例を提案する。図１のプロセス２は、プロセス１と同様に、ネオジム合金約１．５％を含有するＨＤＤ試料を処理した際の重量割合の代表例を示している。このプロセスではＨＤＤ全量を破砕することから始まる。ただし、通常の破砕機で破砕すると、ホッパー、破砕室、シュート部等に破砕された磁石が磁着し、回収が不完全となる。そこで、図１の破砕Ｂでは、ホッパーやシュート部に非磁性素材を使用する。また、連続的に破砕を行えば、破砕室に蓄積された磁石はいずれ押し出されて排出されることが期待できるが、その回収をより効率良く行うには、破砕室内のライナーにもステンレス鋼など、磁着しない素材を使用することが理想である。このような特殊な加工を施された破砕機の使用により、鉄と磁石の磁着凝集体と、アルミなどの非磁性粒子が混合した破砕物が得られる。次にこの破砕物を磁選すれば、上記の磁着凝集体のみが回収される。その後、この磁着凝集体を加熱脱磁することにより、加熱する量はプロセス１に比べ１／３〜１／５程度まで減量することが可能である。以後の工程はプロセス１と同様であるが、篩分１は加熱脱磁後でないと意味がないため、磁選と篩分１の入れ替えはできない。

なお、上記の検討に先立ち、提案者は磁石によって磁着物を回収する”磁選”の代わりに、鉄板によって磁石を回収する”逆磁選”を図１の磁選の工程に置き換えることにより、加熱脱磁自体を省略できないかについて検討した。具体的にはコンベヤベルトから落下する際に鉄板に衝突させるタイプと、コンベヤベルト自体を鉄製とする装置を試作して試験した。その結果、通常の磁選と比べ、磁石の品位は向上するものの回収率が低下し、分離効率は通常磁選とほぼ同等の値に留まった。つまり、加熱脱磁しないＨＤＤ破砕物に対し、磁選を実施した場合と逆磁選を実施した場合を比べると、濃縮効果はほぼ同等であり、逆磁選によって加熱脱磁工程を省略することは不可能であるとの結論を得た。
この方法により回収された実験例では、実施例１の場合と同様に、ネオジム合金の品位９５％以上、回収率９９％以上で回収することができた。

上記実施例１及び２では、ネオジム焼結磁石を組み込んだ使用済みＨＤＤからネオジム合金を回収する場合を例にとって説明したが、ＨＤＤ以外の、モータ、スピーカ等の他の製品であっても適用でき、さらに、上記実施例１及び２では、焼結磁石としてネオジム焼結磁石を例にとって説明したが、ネオジム焼結磁石以外の他の希土類焼結磁石を組み込んだ製品から希土類合金を回収する方法としても適用できる。
また、本発明の、製品の破砕、篩分、粉砕、篩分によって微粒子群として回収する方法は、焼結部品が破砕及び粉砕時に微細化することを利用するものであるから、焼結部品を組み込んだ使用済み製品から、焼結材料を回収するリサイクル方法にも適用可能である。

Claims (3)

1. 希土類焼結磁石が一部品として組み込まれた使用済み製品から希土類合金を回収する焼結磁石のリサイクル方法であって、
   前記使用済み製品を加熱して希土類磁石の脱磁を行う加熱脱磁工程と、
   加熱脱磁後、製品を破砕し、希土類焼結磁石が脆性的に破壊を起こして微細化する破砕Ａ工程と、
   破砕後、磁着物と非磁着物とに分離する磁選工程と、
   磁選後、磁着物を粗粒子群と微粒子群とに篩分けし、前記破砕Ａ工程により微細化した希土類焼結磁石を微粒子群として選別する篩分１工程と、
   篩分１後、微粒子群を粉砕する粉砕工程と、
   粉砕工程により粉砕されたものを、粗粒子群と微粒子群とに篩分けし、粉砕により微細化した希土類焼結磁石を微粒子群として選別して希土類合金を回収する篩分２工程と、
   を備えたことを特徴とする焼結磁石のリサイクル方法。
2. 希土類焼結磁石が一部品として組み込まれた使用済み製品から希土類合金を回収する焼結磁石のリサイクル方法であって、
   前記使用済み製品を加熱して希土類磁石の脱磁を行う加熱脱磁工程と、
   加熱脱磁後、製品を破砕し、希土類焼結磁石が脆性的に破壊を起こして微細化する破砕Ａ工程と、
   破砕後、粗粒子群と微粒子群とに篩分けし、前記破砕Ａ工程により微細化した希土類焼結磁石を微粒子群として選別する篩分１工程と、
   篩分１後、微粒子群を磁着物と非磁着物とに分離する磁選工程と、
   磁選後、磁着物を粉砕する粉砕工程と、
   粉砕工程により粉砕されたものを、粗粒子群と微粒子群とに篩分けし、粉砕により微細化した希土類焼結磁石を微粒子群として選別して希土類合金を回収する篩分２工程と、
   を備えたことを特徴とする焼結磁石のリサイクル方法。
3. 希土類焼結磁石が一部品として組み込まれた使用済み製品から希土類合金を回収する焼結磁石のリサイクル方法であって、
   前記使用済み製品を破砕し、希土類焼結磁石が脆性的に破壊を起こして微細子化する破砕Ｂ工程と、
   破砕後、磁着物と非磁着物とに分離する磁選工程と、
   磁選後、磁着物を加熱して希土類磁石の脱磁を行う加熱脱磁工程と、
   加熱脱磁後、粗粒子群と微粒子群とに篩分けし、前記破砕Ｂ工程により微細化した希土類焼結磁石を微粒子群として選別する篩分１工程と、
   篩分１後、微粒子群を粉砕する粉砕工程と、
   粉砕工程により粉砕されたものを、粗粒子群と微粒子群とに篩分けし、粉砕により微細化した希土類焼結磁石を微粒子群として選別して希土類合金を回収する篩分２工程と、
   を備えたことを特徴とする焼結磁石のリサイクル方法。