JP2014181370A - Method of recovering rare earth element and method of recycling steel ingredient - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、希土類元素の回収方法及び鉄鋼成分の再利用方法に関する。更に詳しくは、希土類磁石が用いられたモータから希土類元素を回収する方法、及び希土類磁石モータに含まれた鉄鋼成分を再利用する鉄鋼成分の再利用方法に関する。 The present invention relates to a method for collecting rare earth elements and a method for reusing steel components. More specifically, the present invention relates to a method for recovering rare earth elements from a motor in which a rare earth magnet is used, and a method for reusing a steel component that reuses a steel component contained in a rare earth magnet motor.
近年、希土類元素に関するリサイクル技術が注目されている。希土類元素が有用な資源であることは周知の通りであり、例えば、磁石として利用されている。希土類元素を含む希土類磁石は、他の磁石に比べて小さな体積で大きな磁力を発揮できることから、モータの小型化に大きく貢献し、大小様々な形態のモータに利用されている。なかでも、ハイブリッド車や電気自動車には、車輪駆動用として大型のモータが組み込まれている。このような大型のモータには、多くの希土類磁石が使用されている。
一方で、希土類元素は、可採埋蔵量が少なく、採掘場所が偏在されている事などから、資源枯渇の危惧や、価格高騰のリスクに晒されるなど、貴重な資源ならではの問題を抱えている。このため、モータ内に含有される希土類元素やその化合物等の希土類元素を効率よくリサイクルできる仕組みの構築が急がれている。
希土類磁石から希土類元素を回収する技術としては、下記特許文献1〜3の技術が知られている。
In recent years, recycling technology related to rare earth elements has attracted attention. As is well known, rare earth elements are useful resources, and are used, for example, as magnets. Rare earth magnets containing rare earth elements can exert a large magnetic force in a small volume compared to other magnets, and thus contribute greatly to miniaturization of motors and are used in motors of various sizes. In particular, a hybrid motor or an electric vehicle incorporates a large motor for driving wheels. Many rare earth magnets are used in such large motors.
On the other hand, rare earth elements have problems that are unique to valuable resources, such as the risk of resource depletion and the risk of rising prices, due to the fact that there are few recoverable reserves and the location of mining is unevenly distributed. . For this reason, there is an urgent need to establish a mechanism that can efficiently recycle rare earth elements such as rare earth elements and their compounds contained in motors.
As techniques for recovering rare earth elements from rare earth magnets, the techniques of
上記特許文献1には、エアコン、冷蔵庫等で利用された圧縮機や電動機から、希土類磁石を回収する方法が開示されている。具体的には、(1)ポンプに備えられた鉄芯をシャフト押出機構を用いて分離する工程、(2)鉄芯を脱磁する工程、(3)鉄芯から磁石を取り出す工程等を備えた回収方法が開示されている。
しかしながら、前記特許文献1の方法で製品から磁石を分離する方法は非常に煩雑な工程が必要となり、廃棄される製品からこのようにして、逐一希土類磁石を取り出すことは、結果的にリサイクルコストを押し上げることになる。
However, the method of separating the magnet from the product by the method of
また、上記特許文献2及び上記特許文献3には、希土類磁石の製造工程で排出される磁石スクラップや廃棄粉等を酸化性雰囲気中で加熱し、酸化物として希土類元素を回収する方法が開示されている。しかしながら、モータ等のように、希土類磁石が組み込まれた製品から、いかにして希土類磁石を回収するかについては何ら検討されていない。このため、上記技術は、希土類磁石が組み込まれた様々な製品に対して、そのままでは利用できないという問題がある。
In addition,
すなわち、希土類元素を再利用するには、最終工程として、希土類元素を濃縮する精錬(精錬工程)が行われるが、モータ等のように希土類磁石が一部品として組み込まれた製品のままでは、精錬を行うことができない。そのため、分解して磁石部分を取り出す必要がある。 In other words, to recycle rare earth elements, refining (refining process) to concentrate rare earth elements is performed as the final process. However, refining is not possible for products that incorporate rare earth magnets as one part, such as motors. Can not do. Therefore, it is necessary to disassemble and take out the magnet part.
しかしながら、車輪駆動用モータやその部品は、加締め加工が多用されており、希土類磁石を取り出すことは容易ではない。更に、希土類磁石は、他の磁石に比べて著しく強い磁力を有するため、そのまま取り扱うことは難しく危険であり、仮に分解しようとすると脱磁工程が別に必要になるという問題もある。
このような状況下、製品に組み込まれた希土類磁石から効率よく希土類元素を回収する方法が求められているにも関わらず、その解決には到っていない。
However, the wheel driving motor and its parts are often used for caulking, and it is not easy to take out the rare earth magnet. Furthermore, since the rare earth magnet has a remarkably strong magnetic force compared to other magnets, it is difficult and dangerous to handle as it is, and there is also a problem that a separate demagnetization step is required if it is to be disassembled.
Under such circumstances, although there is a demand for a method for efficiently recovering rare earth elements from rare earth magnets incorporated in products, no solution has been reached.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、製品に組み込まれた希土類磁石からより容易に希土類元素を回収する方法、及び、希土類磁石モータに含まれる鉄鋼成分を再利用する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method for recovering a rare earth element more easily from a rare earth magnet incorporated in a product and a method for reusing a steel component contained in a rare earth magnet motor. The purpose is to do.
本発明は以下のとおりである。
請求項1に記載の希土類元素の回収方法は、希土類磁石が用いられたモータから希土類元素を回収する方法であって、
前記モータから分離された回転子を溶解して、溶湯を得る溶湯調製工程と、
得られた溶湯に酸化性物質を導入して、希土類酸化物を含むスラグを生成するスラグ生成工程と、
前記スラグを回収するスラグ回収工程と、を備えることを要旨とする。
請求項2に記載の希土類元素の回収方法は、請求項1に記載の希土類元素の回収方法において、前記溶湯調製工程では、鉄材を併せて溶解することを要旨とする。
請求項3に記載の希土類元素の回収方法は、請求項1又は2に記載の希土類元素の回収方法において、前記溶湯調製工程では、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含む材料を、併せて溶解することを要旨とする。
請求項4に記載の希土類元素の回収方法は、請求項1乃至3のうちのいずれかに記載の希土類元素の回収方法において、前記溶湯調製工程では、前記回転子に備えられた磁気遮蔽板を、併せて溶解することを要旨とする。
請求項5に記載の希土類元素の回収方法は、請求項1乃至4のうちのいずれかに記載の希土類元素の回収方法において、前記スラグ生成工程では、前記酸化性物質として酸素を用いることを要旨とする。
請求項6に記載の希土類元素の回収方法は、請求項1乃至5のうちのいずれかに記載の希土類元素の回収方法において、前記スラグ生成工程では、前記酸化性物質として、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含む酸化物を用いることを要旨とする。
請求項7に記載の希土類元素の回収方法は、請求項1乃至6のうちのいずれかに記載の希土類元素の回収方法において、前記スラグを精錬し、希土類元素を濃縮する精錬工程を備えることを要旨とする。
請求項8に記載の希土類磁石モータに含まれる鉄鋼成分の再利用方法は、請求項1乃至7のうちのいずれかに記載の希土類元素の回収方法におけるスラグ回収工程でスラグを回収した後、残りの溶湯を鉄鋼原料として再利用することを要旨とする。
The present invention is as follows.
The method for recovering a rare earth element according to
Melting the rotor separated from the motor to obtain a molten metal,
Introducing an oxidizing substance into the resulting molten metal to produce a slag containing rare earth oxides,
And a slag recovery step of recovering the slag.
The method for recovering a rare earth element according to
The rare earth element recovery method according to
The method for recovering rare earth elements according to
The method for recovering rare earth elements according to
The rare earth element recovery method according to claim 6 is the rare earth element recovery method according to any one of
The rare earth element recovery method according to
The method for reusing a steel component contained in the rare earth magnet motor according to claim 8 is the remaining after the slag is recovered in the slag recovery step in the rare earth element recovery method according to any one of
本発明の希土類元素の回収方法によれば、製品に組み込まれた状態の希土類磁石から容易に希土類元素を回収できる。特に、希土類磁石を取り出すための分解工程や、希土類磁石の脱磁工程などを要さず、低コストで大量に処理を行うことができる。また、本方法における溶湯調製工程及びスラグ生成工程では、いずれも長きにわたって構築されてきた製鋼技術における設備を転用することができる。従って、新たな設備投資が小さく、高い安全性を確保できる。
また、本方法によって回収されるスラグは、希土類元素が濃縮含有された酸化物である。即ち、鉱石と同じ酸化物であることから、従来、鉱石に対して利用されてきた同じ方法によって、希土類元素を抽出・精製することができる。その一方で、本方法で回収されるスラグは、多くの鉱石に含まれているトリウム等の放射性物質を含有しない。このため、本方法で回収されるスラグの取り扱いは、このような放射性物質を含む鉱石に比べて格段に容易である。
According to the rare earth element recovery method of the present invention, the rare earth element can be easily recovered from the rare earth magnet incorporated in the product. In particular, it is possible to perform a large amount of processing at low cost without requiring a disassembling step for taking out the rare earth magnet or a demagnetizing step for the rare earth magnet. Moreover, in the molten metal preparation process and slag production | generation process in this method, the equipment in the steelmaking technique which has been constructed over a long time can be diverted. Therefore, new capital investment is small and high safety can be secured.
Further, the slag recovered by this method is an oxide containing a rare earth element in a concentrated manner. That is, since it is the same oxide as the ore, the rare earth element can be extracted and purified by the same method conventionally used for the ore. On the other hand, the slag recovered by this method does not contain radioactive materials such as thorium contained in many ores. For this reason, handling of the slag collected by this method is much easier than ores containing such radioactive materials.
本発明の希土類元素の回収方法における溶湯調製工程では、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含む材料を併せて溶解することができる。希土類元素のうち特にDyは比重が大きい元素として知られており、酸化物であるスラグとした後においても比重が大きく、溶湯中で浮上しにくい可能性がある。ところが前記の元素からなる酸化物はDyに比較して比重が小さく、かつ、希土類元素と同様に酸化物を生成しやすい特徴を有している。従って、これらの元素をあわせて溶解することにより、得られるスラグの比重を下げることができ、溶湯中におけるスラグの浮上速度を向上させることができる。その結果、スラグとスラグ以外の溶湯とをより短時間で分離してスラグの回収を行うことが可能となる。
本発明の希土類元素の回収方法における溶湯調製工程では、回転子に備えられた磁気遮蔽板を併せて溶解することができる。磁気遮蔽板はAlを主成分として含有するため、添加したAlの一部が酸化されてスラグの一部となり、得られるスラグの比重を下げることができ、スラグの浮上速度を向上させることができる。その結果、より短時間でスラグ回収を行うことが可能となる。
本発明の希土類元素の回収方法におけるスラグ生成工程では、酸化性物質として、酸素ガス及び空気等以外に、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含む酸化物を用いることができる。この場合には、酸化物を構成する酸素が、希土類元素の酸化に利用されて、希土類元素の酸化を促進できる。更に、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含む酸化物は、生成されるスラグ中に含有されることによってスラグの比重を下げることができる。その結果、スラグの浮上速度を向上させて、より短時間でスラグ回収を行うことが可能となる。
In the melt preparation step in the rare earth element recovery method of the present invention, a material containing at least one of Al, Si, Mg, and Ti can be dissolved together. Among rare earth elements, Dy is known as an element having a large specific gravity, and even after it is formed as an oxide slag, the specific gravity is large and may not easily float in the molten metal. However, oxides composed of the above elements have a specific gravity that is smaller than that of Dy, and have the characteristics that oxides are likely to be formed as in the case of rare earth elements. Therefore, by melting these elements together, the specific gravity of the obtained slag can be lowered, and the slag rising speed in the molten metal can be improved. As a result, the slag can be recovered by separating the slag and the molten metal other than the slag in a shorter time.
In the melt preparation step in the rare earth element recovery method of the present invention, the magnetic shielding plate provided in the rotor can be melted together. Since the magnetic shielding plate contains Al as a main component, a part of the added Al is oxidized to become a part of the slag, the specific gravity of the obtained slag can be lowered, and the slag rising speed can be improved. . As a result, it is possible to collect slag in a shorter time.
In the slag generation step in the rare earth element recovery method of the present invention, an oxide containing at least one of Al, Si, Mg, and Ti in addition to oxygen gas and air can be used as the oxidizing substance. In this case, oxygen constituting the oxide is utilized for oxidation of the rare earth element, and the oxidation of the rare earth element can be promoted. Furthermore, the oxide containing at least one of Al, Si, Mg, and Ti can reduce the specific gravity of the slag by being contained in the generated slag. As a result, it is possible to improve the slag ascent rate and collect slag in a shorter time.
本発明の鉄鋼成分の再利用方法によれば、希土類磁石モータに含まれる鉄鋼成分を再利用することができる。また、製品に組み込まれた状態の回転子から、回転子に含まれる鉄鋼成分を容易に回収して鉄鋼原料として再利用できる。特に、回転子を構成する希土類磁石を取り出すための分解工程や、希土類磁石の脱磁工程などを要さず、低コストで大量に処理を行うことができる。また、本方法における溶湯調製工程及びスラグ生成工程では、いずれも長きにわたって構築されてきた製鋼技術における設備を転用することができる。従って、新たな設備投資が小さく、高い安全性を確保できる。 According to the method for reusing steel components of the present invention, the steel components contained in the rare earth magnet motor can be reused. Moreover, the steel components contained in the rotor can be easily recovered from the rotor incorporated in the product and reused as a steel raw material. In particular, a disassembling process for taking out the rare earth magnet constituting the rotor and a demagnetizing process of the rare earth magnet are not required, and a large amount of processing can be performed at low cost. Moreover, in the molten metal preparation process and slag production | generation process in this method, the equipment in the steelmaking technique which has been constructed over a long time can be diverted. Therefore, new capital investment is small and high safety can be secured.
以下、本発明を詳しく説明する。
[1]希土類元素の回収方法
本発明の希土類元素の回収方法は、希土類磁石が用いられたモータから希土類元素を回収する方法である。この方法では、溶湯調製工程(P1)と、スラグ生成工程(P2)と、スラグ回収工程(P3)と、を備える(図1参照)。
The present invention will be described in detail below.
[1] Rare Earth Element Recovery Method The rare earth element recovery method of the present invention is a method for recovering a rare earth element from a motor using a rare earth magnet. This method includes a molten metal preparation step (P1), a slag generation step (P2), and a slag recovery step (P3) (see FIG. 1).
上記「溶湯調製工程」は、モータから分離された回転子を溶解して、溶湯を得る工程である。
本発明で利用するモータ(回転電機)は、少なくとも回転子を有している。その他、通常、固定子(ステータ)を備える。また、回転子及び固定子を収容するための収容ケースを備えることができる。溶湯調製工程では、このモータのうちの回転子を溶解(乾式溶解)する工程である。例えば、モータが収容ケースを備える場合には、その収容ケース内から回転子を取り出して用いる。
The “molten metal preparation step” is a step of obtaining a molten metal by melting the rotor separated from the motor.
The motor (rotary electric machine) used in the present invention has at least a rotor. In addition, a stator (stator) is usually provided. In addition, a housing case for housing the rotor and the stator can be provided. In the molten metal preparation step, the rotor of this motor is melted (dry melting). For example, when the motor includes a storage case, the rotor is taken out from the storage case and used.
ここでモータについて説明する(図2参照)。上述のように、モータ(10)は、回転子(11)を備えており、通常、それと供に固定子(16)を備える。
回転子(11)は、一般に、回転軸(12)と、その回転軸(12)の周面に固設されて略円形をなす鉄心(13)と、を備える。更に、鉄心(13)は、複数枚の略円板形状の電磁鋼板(14)を積層し接着して形成される。また、希土類磁石(15)は、鉄心(13)の外周又は鉄心の外周近傍に配設される。より具体的には、前述のように、鉄心(13)が電磁鋼板(14)から構成される場合には、希土類磁石(15)は、その電磁鋼板(14)の積層方向に貫通された貫通孔内に樹脂を用いて埋設される。
Here, the motor will be described (see FIG. 2). As described above, the motor (10) includes the rotor (11), and normally includes the stator (16).
The rotor (11) generally includes a rotating shaft (12) and an iron core (13) that is fixed to the peripheral surface of the rotating shaft (12) and has a substantially circular shape. Furthermore, the iron core (13) is formed by laminating and bonding a plurality of substantially disc-shaped electromagnetic steel plates (14). Moreover, the rare earth magnet (15) is disposed on the outer periphery of the iron core (13) or in the vicinity of the outer periphery of the iron core. More specifically, as described above, when the iron core (13) is composed of the electromagnetic steel plate (14), the rare earth magnet (15) penetrates in the stacking direction of the electromagnetic steel plate (14). It is embedded in the hole using resin.
また、本発明の回収方法で利用される希土類磁石の種類に制限はない。即ち、希土類磁石やそれに含まれる希土類元素の種類に関わらず、磁石内の希土類元素を回収できる。希土類磁石としては、例えば、ネオジム磁石(Nd、Dy、Tb等が含有される)、サマリウムコバルト磁石(Sm等が含有される)及びプラセオジム磁石(Pr等が含有される)等が挙げられる。上記モータには、これらの希土類磁石が1種のみ用いられていてもよく、2種以上が併用されていてもよい。 Moreover, there is no restriction | limiting in the kind of rare earth magnet utilized with the collection | recovery method of this invention. That is, the rare earth element in the magnet can be recovered regardless of the type of rare earth magnet and the rare earth element contained therein. Examples of rare earth magnets include neodymium magnets (containing Nd, Dy, Tb, etc.), samarium cobalt magnets (containing Sm, etc.) and praseodymium magnets (containing Pr, etc.). In the motor, only one kind of these rare earth magnets may be used, or two or more kinds may be used in combination.
一方、固定子(16)は、回転子(11)の外周を取り囲むように環状に形成される。また、回転子(11)の外周に対してギャップを介して離間して配設される。固定子(16)は、回転子(11)を、磁力で駆動できるよう複数の励磁コイル(図示せず)を備える。励磁コイルは、通常、銅又は銅を含む合金からなる線材が巻回使用されている。 On the other hand, the stator (16) is formed in an annular shape so as to surround the outer periphery of the rotor (11). Moreover, it arrange | positions through the gap with respect to the outer periphery of a rotor (11). The stator (16) includes a plurality of exciting coils (not shown) so that the rotor (11) can be driven by magnetic force. The exciting coil is usually used by winding a wire made of copper or an alloy containing copper.
本方法の溶湯調製工程では、固定子を回転子と供に溶解することもできるが、固定子は溶解しないことが好ましい。上述のように、固定子には、銅を含んだ線材が利用されている。このため、固定子を溶解すると溶湯に銅が混入される(銅濃度が高くなる)。後述するように、希土類元素をスラグとして回収した残りの溶湯(以下、単に「残湯」ともいう)は、鉄鋼原料として有用である。このことを考えると、溶湯には銅が含まれないことが好ましい。鉄鋼原料に銅を必須とする鋼は少なく、また、銅は精錬を行ってもなお、鉄鋼原料からは取り除くことが困難なため、再利用が難しくなるからである。 In the melt preparation step of this method, the stator can be dissolved together with the rotor, but it is preferable that the stator is not dissolved. As described above, a wire containing copper is used for the stator. For this reason, when the stator is melted, copper is mixed into the molten metal (copper concentration increases). As will be described later, the remaining molten metal recovered from the rare earth element as slag (hereinafter also simply referred to as “residual hot water”) is useful as a steel raw material. Considering this, it is preferable that the molten metal does not contain copper. This is because there are few steels that require copper as a steel raw material, and even if copper is refined, it is difficult to remove it from the steel raw material, making reuse difficult.
また、溶湯調製工程では、回転子をどのように溶解させてもよい。例えば、溶解炉は限定されず、電気炉、高周波誘導加熱炉、取鍋式精錬炉、転炉及び高炉等を利用できる。これらのなかでも、原料選択の自由度が大きいという観点から、電気炉が好ましい。
更に、溶解に際して、溶解する原料の混入方法は特に限定されない。即ち、回転子を炉内に投入して直接的に溶解してもよいし、予め種溶湯を炉内に形成したうで、種溶湯内に回転子を投入して溶解してもよい。
種溶湯を用いる場合、種溶湯には、鉄材を溶解した溶湯を用いることができる。鉄材はFeを主成分とする材料である。尚、この鉄材については溶湯調製工程の説明において詳述する。
In the melt preparation step, the rotor may be dissolved in any way. For example, the melting furnace is not limited, and an electric furnace, a high frequency induction heating furnace, a ladle type refining furnace, a converter, a blast furnace, and the like can be used. Among these, an electric furnace is preferable from the viewpoint of a high degree of freedom in raw material selection.
Furthermore, the mixing method of the raw material to melt | dissolve in the case of melt | dissolution is not specifically limited. That is, the rotor may be introduced into the furnace and melted directly, or the seed melt may be previously formed in the furnace, and the rotor may be introduced into the seed melt and melted.
When using a seed molten metal, the molten metal which melt | dissolved the iron material can be used for a seed molten metal. The iron material is a material mainly composed of Fe. This iron material will be described in detail in the description of the molten metal preparation process.
また、種溶湯を用いる場合には、予め種溶湯内に鉄材以外の他の材料を配合しておくことができる。他の材料としては、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含む材料が挙げられる。この材料は1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。尚、この材料については溶湯調製工程の説明において詳述する。 Moreover, when using a seed molten metal, materials other than an iron material can be previously mix | blended in a seed molten metal. Examples of the other material include a material containing at least one of Al, Si, Mg, and Ti. This material may use only 1 type and may use 2 or more types together. This material will be described in detail in the description of the melt preparation process.
これらのAl、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含む材料は、溶解された後、その一部が大気中の酸素や溶湯中の酸素と反応し、酸化物を形成し、スラグの一部となる。これらの元素からなる酸化物は、希土類磁石の主な希土類元素であるNdやDyの酸化物に比べて比重が小さく、結果として生成されたスラグの比重を下げることができる。これにより、溶湯内からスラグが浮上する速度を向上させて、スラグ生成を早く完了させることができる。即ち、効率的よく希土類元素の回収を行うことができる。また、これらの他の材料の添加によって、上述のようにスラグ比重を調整できるだけでなく、鉄鋼原料として再利用する際の目的とする成分に合わせて、種溶湯の組成を調整することができる。 After these materials containing at least one of Al, Si, Mg, and Ti are dissolved, some of them react with oxygen in the atmosphere or oxygen in the molten metal to form oxides, and slag Become part. Oxides composed of these elements have a lower specific gravity than oxides of Nd and Dy, which are the main rare earth elements of rare earth magnets, and as a result, the specific gravity of the generated slag can be lowered. Thereby, the speed at which slag rises from the molten metal can be improved, and slag generation can be completed quickly. That is, the rare earth element can be efficiently recovered. Moreover, by adding these other materials, not only can the slag specific gravity be adjusted as described above, but also the composition of the seed molten metal can be adjusted in accordance with the intended components when reused as a steel raw material.
更に、溶湯調製工程では、上述の種溶湯の利用の有無に関わらず、必要に応じて回転子以外の他の材料を併せて溶解できる。即ち、例えば、種溶湯に回転子を投入して溶解したうえで、更に他の材料を溶解させることもできる。また、種溶湯を利用せず、回転子のみを溶解したうえで、後から他の材料を溶解させて溶湯の組成を調整することができる。
このように、溶湯調製工程で用いることができる回転子以外の他の材料としては、前述の種溶湯におけると同様に、鉄材が挙げられる。
具体的な鉄材としては、電解鉄、銑鉄、各種鉄スクラップ等が挙げられる。使用する鉄スクラップは、溶解した後、どの鋼種の材料として再利用するかを考えて適切な成分を含むものを選択すればよい。また、これらの鉄材は1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
Furthermore, in the molten metal preparation step, other materials other than the rotor can be melted together if necessary, regardless of whether or not the above-described seed molten metal is used. That is, for example, after the rotor is put into the seed molten metal and dissolved, other materials can be further dissolved. Further, the composition of the molten metal can be adjusted by dissolving only the rotor without using the seed molten metal and then dissolving other materials later.
As described above, as the material other than the rotor that can be used in the molten metal preparation step, an iron material can be used as in the aforementioned seed molten metal.
Specific iron materials include electrolytic iron, pig iron, various iron scraps, and the like. What is necessary is just to select the iron scrap to be used which contains an appropriate component in consideration of which steel type to reuse as a material after melting. Moreover, these iron materials may use only 1 type and may use 2 or more types together.
溶湯調製工程において、回転子と併せて鉄材を溶解すれば、得られる溶湯の量を適切に調整することができる。通常、回転子全体を構成する成分のなかで含有量が最も多いのは鉄である。回転子の回転軸や鉄心及び希土類磁石等の各部には鉄が含まれているからである。従って、回転子のみを溶解しても、スラグ回収後の残湯には鉄が多く含まれる。しかし、廃棄されるモータの数は変動し安定しないことが予想され、回転子のみの溶解では、その後、鉄鋼原料として再利用するのに十分な鉄量が得られない場合がある。このような場合には、残湯を鉄鋼原料として再利用するという観点から、溶湯調製工程において鉄材を配合することができる。
溶湯調製工程で、溶解炉に投入された鉄材は炉内で溶解されて、回転子中に含まれる鉄成分とともに溶湯に含まれることとなる。そして、その後、通常の鉄鋼原料の製造時と同様に目的とする成分に調整することで、鉄鋼原料として再利用が可能となる。このように、溶湯調製工程では、スラグ回収後の残湯を鉄鋼原料として利用し易くするために、鉄材を併せて溶解できる。
If the iron material is melted together with the rotor in the molten metal preparation step, the amount of molten metal obtained can be adjusted appropriately. Usually, iron is the largest in the components constituting the entire rotor. This is because each part of the rotor shaft, iron core, rare earth magnet, etc. contains iron. Therefore, even if only the rotor is melted, the remaining hot water after slag recovery contains a lot of iron. However, it is expected that the number of discarded motors fluctuates and is not stable, and if only the rotor is melted, an iron amount sufficient to be reused as a steel raw material may not be obtained thereafter. In such a case, an iron material can be blended in the molten metal preparation step from the viewpoint of reusing the remaining hot water as a steel raw material.
In the molten metal preparation step, the iron material charged into the melting furnace is melted in the furnace and included in the molten metal together with the iron component included in the rotor. And after that, it can be reused as a steel raw material by adjusting to the target component in the same manner as in the production of a normal steel raw material. Thus, in the molten metal preparation process, the iron material can be melted together in order to make it easier to use the remaining hot water after slag recovery as a steel raw material.
尚、当然ながら、溶湯調製工程において、回転子と併せて鉄材を溶解する場合、回転子及び鉄材の各々の溶解炉への投入するタイミング、及び、それらが溶解されるタイミング等については特に限定されない。どうような形態であっても結果として、回転子が溶解された溶湯と、鉄材が溶解された溶湯とが、溶解炉内で混合されればよい。具体的には、回転子と同時に鉄材を投入して溶解してもよいし、回転子が溶解された後に溶解炉に鉄材を投入してもよい。更には、回転子を投入した後、鉄材を投入し、更にその後に回転子を投入するといったように、回転子と鉄材とを織り交ぜて適宜投入してもよい。 Of course, in the molten metal preparation step, when the iron material is melted together with the rotor, the timing of charging the rotor and the iron material into each melting furnace and the timing of melting them are not particularly limited. . Whatever the form, as a result, the molten metal in which the rotor is melted and the molten metal in which the iron material is melted may be mixed in the melting furnace. Specifically, the iron material may be charged and melted simultaneously with the rotor, or the iron material may be charged into the melting furnace after the rotor is melted. Further, the rotor and the iron material may be interlaced and appropriately input such that the rotor is introduced, then the iron material is introduced, and then the rotor is introduced.
更に、溶湯調製工程では、鉄材の配合の有無に関わらず、必要に応じて回転子及び鉄材以外の他の材料を併せて溶解できる。他の材料としては、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含む材料が挙げられる。具体的には、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含む金属、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含む酸化物、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含むその他の材料(金属及び酸化物以外の材料)が挙げられる。これらは、1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。これらの材料が、スラグの比重を下げることについては前述の通りである。 Furthermore, in the molten metal preparation step, other materials other than the rotor and the iron material can be melted together as necessary regardless of the presence or absence of the iron material. Examples of the other material include a material containing at least one of Al, Si, Mg, and Ti. Specifically, a metal containing at least one of Al, Si, Mg, and Ti, an oxide containing at least one of Al, Si, Mg, and Ti, and Al, Si, Mg, and Ti. Other materials (materials other than metals and oxides) including at least one kind are included. These may use only 1 type and may use 2 or more types together. As described above, these materials lower the specific gravity of the slag.
上記材料のうち、金属としては、金属アルミニウム、金属マグネシウム、金属チタン、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含む合金等が挙げられる。上記合金としては、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金、Al−Mg−Si系合金、フェロアルミニウム、フェロシリコン、フェロマグネシウム、フェロチタン等が挙げられる。これらは、1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
また、上記材料のうち酸化物としては、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化ケイ素、酸化マグネシウム(マグネシア)、酸化チタン(チタニア)、及び、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含む複合酸化物等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
Among the above materials, examples of the metal include metal aluminum, metal magnesium, metal titanium, an alloy including at least one of Al, Si, Mg, and Ti. Examples of the alloy include an aluminum alloy, a magnesium alloy, a titanium alloy, an Al—Mg—Si alloy, ferroaluminum, ferrosilicon, ferromagnesium, and ferrotitanium. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.
In addition, among the above materials, the oxide includes aluminum oxide (alumina), silicon oxide, magnesium oxide (magnesia), titanium oxide (titania), and a composite containing at least one of Al, Si, Mg, and Ti. An oxide etc. are mentioned. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.
更に、酸化物のうち酸化ケイ素を主成分とする材料としては、酸化ケイ素が含まれた各種鉱物やガラスが挙げられる。ガラスとしては、その種類を問わず利用できるが、なかでも廃ガラスが好ましい。廃ガラスは、通常、Si及びAl等を含むため好ましい。また、ガラスは非晶質な材料であり、融点が低いために溶解が容易である。このため、溶解に要するエネルギーコストを低く抑えることができる。この廃ガラスには、自動車用途の廃ガラスを利用できる。自動車用途の廃ガラスには、自動車のスクラップ処理によって生じた自動車用ガラスが含まれる。例えば、フロントガラス、リアガラス、サイドガラス、ランプガラス等である。このような自動車用途の廃ガラスは、ガラス以外の樹脂部品や金属部品が併存されることが多いが、本発明の希土類元素の回収方法では、前述の通りスラグの比重を下げるための助剤として機能される。
更に、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含み、金属及び酸化物以外の材料としては、単体ケイ素、ケイ化カルシウム、ケイ化マンガン等が挙げられる。これらの材料は1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
Furthermore, examples of the material mainly composed of silicon oxide among oxides include various minerals and glass containing silicon oxide. Glass can be used regardless of its type, and waste glass is particularly preferable. Waste glass is preferable because it usually contains Si and Al. Glass is an amorphous material and has a low melting point so that it can be easily dissolved. For this reason, the energy cost required for dissolution can be kept low. As this waste glass, waste glass for automobiles can be used. Waste glass for automotive use includes automotive glass produced by scrap processing of automobiles. For example, a windshield, rear glass, side glass, lamp glass, and the like. Such automotive waste glass often contains resin parts and metal parts other than glass, but in the rare earth element recovery method of the present invention, as described above, as an auxiliary agent for reducing the specific gravity of slag. Functioned.
Furthermore, as a material containing at least one of Al, Si, Mg, and Ti and other than the metal and oxide, simple silicon, calcium silicide, manganese silicide, and the like can be given. These materials may use only 1 type and may use 2 or more types together.
尚、当然ながら、溶湯調製工程において、回転子と併せて、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含む材料を溶解する場合、回転子及びこの材料の各々の溶解炉への投入するタイミング、及び、それらが溶解されるタイミング等については特に限定されない。どのような形態であっても結果として、回転子が溶解された溶湯と、上記材料が溶解された溶湯とが、溶解炉内で混合されればよい。具体的には、回転子と同時に上記材料を投入して溶解してもよいし、回転子が溶解された後に溶解炉に上記材料を投入してもよい。更には、回転子を投入した後、上記材料を投入し、更にその後に回転子を投入するといったように、回転子と上記材料とを織り交ぜて適宜投入してもよい。 Of course, in the molten metal preparation process, when melting a material containing at least one of Al, Si, Mg and Ti together with the rotor, the rotor and the material are charged into each melting furnace. There are no particular restrictions on the timing to be performed and the timing at which they are dissolved. Whatever form, as a result, the molten metal in which the rotor is melted and the molten metal in which the material is melted may be mixed in the melting furnace. Specifically, the material may be charged and melted simultaneously with the rotor, or the material may be charged into a melting furnace after the rotor is melted. Further, the rotor and the material may be interlaced so that the material is charged after the rotor is charged and then the rotor is further charged.
また、溶湯調製工程では、鉄材、及び、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含む材料の配合の有無に関わらず、必要に応じて回転子及びこれらの鉄材及び上記材料以外の他の材料を併せて溶解できる。他の材料としては、磁気遮蔽板が挙げられる。磁気遮蔽板は、磁気を遮蔽するための用いられる板体である。また、磁気遮蔽板は、通常、Alを含む金属から形成されている。即ち、アルミニウム製又はアルミニウム合金製の板である。このため、溶湯調製工程で磁気遮蔽板を配合すると、溶湯内にAl(アルミニウム)を添加できる。Alは前述のように、スラグ生成工程において酸化され、その一部が酸化物となってスラグ内に含まれる。これにより、生成されたスラグの比重を下げることができる。 In addition, in the molten metal preparation step, a rotor and these iron materials and materials other than the above-described materials may be used as necessary, regardless of the presence or absence of the iron material and a material containing at least one of Al, Si, Mg, and Ti. Other materials can be dissolved together. Another material is a magnetic shielding plate. The magnetic shielding plate is a plate used for shielding magnetism. Further, the magnetic shielding plate is usually made of a metal containing Al. That is, it is a plate made of aluminum or aluminum alloy. For this reason, when a magnetic shielding plate is blended in the molten metal preparation step, Al (aluminum) can be added into the molten metal. As described above, Al is oxidized in the slag generation step, and a part thereof becomes an oxide and is contained in the slag. Thereby, the specific gravity of the produced | generated slag can be lowered | hung.
この磁気遮蔽板としては、どのような磁気遮蔽板を用いてもよい。例えば、モータ内に含まれた磁気遮蔽板であってもよく、モータ外に配設された磁気遮蔽板であってもよい。このなかでも、モータ内に配設された磁気遮蔽板であって、更には、回転子に備えられた磁気遮蔽板が好ましい。回転子に備えられた磁気遮蔽板は、例えば、鉄心の両側に配設されて略円板形状の板体をなしている。回転子に備えられた磁気遮蔽板は、回転子に一体的に設けられているために、回転子とともに投入し、溶解させることができる。即ち、磁気遮蔽板を備えた回転子を溶解すれば、スラグ生成工程におけるスラグの浮上速度を向上させることができる。当然ながら、この磁気遮蔽板は、回転子から分離したうえで、必要に応じて適宜の量を投入することもできる。 Any magnetic shielding plate may be used as the magnetic shielding plate. For example, a magnetic shielding plate included in the motor or a magnetic shielding plate disposed outside the motor may be used. Among these, a magnetic shielding plate disposed in the motor, and more preferably a magnetic shielding plate provided in the rotor. The magnetic shielding plates provided in the rotor are, for example, disposed on both sides of the iron core to form a substantially disk-shaped plate. Since the magnetic shielding plate provided in the rotor is provided integrally with the rotor, it can be charged together with the rotor and dissolved. That is, if the rotor provided with the magnetic shielding plate is melted, the slag flying speed in the slag generation process can be improved. As a matter of course, the magnetic shielding plate can be separated from the rotor, and an appropriate amount can be added as necessary.
上記「スラグ生成工程」は、得られた溶湯に酸化性物質を導入して、希土類酸化物を含むスラグを生成する工程である。溶湯に酸化性物質を導入することで、溶湯内に溶解されて含まれる希土類元素を酸化させて、スラグとして溶湯上に浮上させることができる。このスラグ生成工程では、製鋼の精錬における酸化工程及びその設備をそのまま利用することもできる。即ち、前述の溶湯調製工程も、製鋼の精錬における設備をそのまま利用できることから、希土類元素の回収のための特殊な設備を要さない。そのため、極めてコストメリットに優れた希土類元素の回収を行うことができる。また、逆に言えば、製鋼の精錬過程の一部として希土類元素の回収方法を行うことができる。 The “slag generation step” is a step of generating slag containing rare earth oxide by introducing an oxidizing substance into the obtained molten metal. By introducing an oxidizing substance into the molten metal, the rare earth elements dissolved and contained in the molten metal can be oxidized and floated on the molten metal as slag. In this slag generation process, the oxidation process and its equipment in steel refining can be used as they are. That is, the above-described molten metal preparation process can use the equipment for refining steelmaking as it is, and therefore does not require special equipment for collecting rare earth elements. Therefore, it is possible to recover rare earth elements with extremely excellent cost merit. In other words, a rare earth element recovery method can be performed as part of the steel refining process.
この工程で用いる酸化性物質としては、例えば、酸素を用いることができる。酸素は、どのような形態で用いてもよい。即ち、例えば、酸素ガス(純酸素ガス)として溶解炉内又は溶湯内へ導入できる。また、酸素と供に他の気体を含んだ混合気体として溶解炉内又は溶湯内へ導入できる。混合気体としては、例えば、空気、酸素と不活性ガスとの混合気体、酸素と窒素との混合気体等が挙げられる。 As the oxidizing substance used in this step, for example, oxygen can be used. Oxygen may be used in any form. That is, for example, oxygen gas (pure oxygen gas) can be introduced into the melting furnace or molten metal. Moreover, it can introduce | transduce into a melting furnace or a molten metal as mixed gas containing other gas with oxygen. Examples of the mixed gas include air, a mixed gas of oxygen and inert gas, a mixed gas of oxygen and nitrogen, and the like.
更に、スラグ生成工程で用いる酸化性物質としては、酸素以外に、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含む酸化物を用いることができる。このような酸化物は、溶湯調製工程の説明において記載した、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含む酸化物をそのまま利用することができる。尚、この酸化物は、溶湯調製工程及びスラグ生成工程の両方で重複して配合してもよいし、いずれか一方の工程でのみ配合してもよい。 Furthermore, as the oxidizing substance used in the slag generation step, an oxide containing at least one of Al, Si, Mg, and Ti in addition to oxygen can be used. As such an oxide, an oxide containing at least one of Al, Si, Mg, and Ti described in the explanation of the molten metal preparation step can be used as it is. In addition, this oxide may mix | blend in both a molten metal preparation process and a slag production | generation process, and may mix | blend only in any one process.
スラグ生成工程で用いる上記酸化物としては、前述の通り、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化ケイ素、酸化マグネシウム(マグネシア)、酸化チタン(チタニア)、及び、Al、Si、Mg及びTiのうちの少なくとも1種を含む複合酸化物等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。更に、酸化ケイ素を主成分とする材料についても前述の通りである。 As the oxide used in the slag generation step, as described above, aluminum oxide (alumina), silicon oxide, magnesium oxide (magnesia), titanium oxide (titania), and at least one of Al, Si, Mg, and Ti Examples include complex oxides containing seeds. These may use only 1 type and may use 2 or more types together. Further, the material mainly composed of silicon oxide is as described above.
上記「スラグ回収工程」は、生成されたスラグを回収する工程である。この工程では、どのようにスラグの回収を行ってもよい。即ち、溶解炉の外へスラグを取り出して回収を行うことができる。また、溶解炉から溶湯を排出(出鋼)し、溶解炉内にスラグを残存させて回収してもよい。 The “slag recovery step” is a step of recovering the generated slag. In this step, slag may be collected in any way. That is, the slag can be taken out of the melting furnace and recovered. Further, the molten metal may be discharged from the melting furnace (steeling), and the slag may be left in the melting furnace and recovered.
本発明の希土類元素の回収方法では、溶湯調製工程及びスラグ生成工程の後に、スラグを精錬し、希土類元素を濃縮する精錬工程により、希土類元素を濃縮することができる。
この精錬工程では、どのような方法を用いて希土類元素を濃縮してもよい。即ち、製錬工程で用いることができる精錬方法としては、例えば、溶媒抽出法、溶解塩電解法、イオン交換法、分別結晶法、分別沈殿法等が挙げられる。これらの方法は、1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。これらのなかでも、連続操業できることから溶媒抽出法が好ましい。
In the rare earth element recovery method of the present invention, the rare earth element can be concentrated by a refining step of refining slag and concentrating the rare earth element after the melt preparation step and the slag generation step.
In this refining process, any method may be used to concentrate the rare earth element. That is, examples of the refining method that can be used in the smelting step include solvent extraction, dissolved salt electrolysis, ion exchange, fractional crystallization, and fractional precipitation. These methods may use only 1 type and may use 2 or more types together. Among these, the solvent extraction method is preferable because it can be operated continuously.
溶媒抽出法を用いる場合、従来利用されている各種の抽出溶媒及びそのための装置を適宜利用できる。即ち、抽出溶媒としては、カチオン交換抽出溶媒、溶媒和抽出溶媒、アニオン交換抽出溶媒等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。また、抽出装置としては、ミキサーセトラー、スプレーカラム、パルスカラム、遠心抽出機等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。 In the case of using the solvent extraction method, various conventionally used extraction solvents and apparatuses therefor can be appropriately used. That is, examples of the extraction solvent include a cation exchange extraction solvent, a solvation extraction solvent, and an anion exchange extraction solvent. These may use only 1 type and may use 2 or more types together. Examples of the extraction device include a mixer settler, a spray column, a pulse column, and a centrifugal extractor. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.
本発明の希土類元素の回収方法によって得られるスラグは、希土類鉱石を得る場合と異なり、選鉱を行う必要がない。通常の鉱石は、原鉱石の選鉱を行ってモナズ石(ゼノタイム)、バネストサイト及び共生鉱等の希土類元素含有率が高い鉱石(希土類鉱石)が選別される。これに対して、本方法で得られるスラグでは、これらの選鉱後の希土類鉱石と同等かそれ以上に高濃度の希土類元素を含有できる。このため選鉱を行う必要がない。
また、希土類鉱石と同じ酸化物であることから、希土類鉱石の精錬と同様の手法を利用して、希土類元素を抽出・精製できる。
更に、多くの希土類鉱石には、トリウム等の放射性物質が含有されるため、希土類鉱石の精錬途中で、トリウムをピロリン酸化合物等として濃縮除去する必要がある。これに対して、本方法で得られるスラグにはトリウム等の放射性物質が含まれない。このため、上記のような放射性物質を濃縮除去する工程を必要としない。
このように、本方法で得られるスラグから希土類元素を得るための精錬は、鉱石からの希土類元素を得るための精錬に比べて、遙に簡便且つ低コストに行うことができる。
Unlike the case of obtaining rare earth ore, the slag obtained by the method for recovering rare earth elements of the present invention does not require beneficiation. Ores with high rare earth element content such as monazite (xenotime), vanestite, and symbiotic ore (rare earth ore) are selected from ordinary ores by selecting the raw ore. On the other hand, the slag obtained by the present method can contain a rare earth element having a high concentration equal to or higher than the rare earth ore after the beneficiation. For this reason, it is not necessary to perform beneficiation.
Further, since it is the same oxide as the rare earth ore, the rare earth element can be extracted and refined using the same technique as the refining of the rare earth ore.
Furthermore, since many rare earth ores contain radioactive substances such as thorium, it is necessary to concentrate and remove thorium as a pyrophosphate compound or the like during the refining of rare earth ores. On the other hand, the slag obtained by this method does not contain radioactive materials such as thorium. For this reason, the process of concentrating and removing the radioactive substance as described above is not required.
Thus, refining for obtaining a rare earth element from slag obtained by the present method can be performed more easily and at a lower cost than refining for obtaining a rare earth element from ore.
[2]鉄鋼成分の再利用方法
本発明の鉄鋼成分の再利用方法は、希土類磁石が用いられたモータに含まれる鉄鋼成分を鉄鋼原料として再利用する方法である。この再利用方法では、上記希土類元素の回収方法におけるスラグ回収工程の後、スラグが回収された残りの溶湯を、鉄鋼原料として使用する。得られた溶湯は、更に、合金鉄を添加する等の方法で成分調整し、脱ガス等の精錬を行って各種用途に応じた鉄鋼原料とすることもできる。なかでも、上記希土類元素の回収方法では、電磁鋼板が利用された回転子を溶湯原料として利用する。このため、一般にSi及びBの含有量が高い溶湯を得ることができる。従って、本再利用方法では、希土類磁石モータに含まれる鉄鋼成分は、高Si鋼(即ち、例えば、高Siばね鋼、電磁鋼板等)のための鉄鋼原料として好適に利用できる。また、B添加鋼用の鉄鋼原料として好適に利用できる。
[2] Method for Reusing Steel Components The method for reusing steel components according to the present invention is a method for reusing steel components contained in motors using rare earth magnets as raw materials for steel. In this recycling method, after the slag recovery step in the rare earth element recovery method, the remaining molten metal from which the slag has been recovered is used as a steel raw material. The obtained molten metal can be further made into a steel raw material suitable for various uses by adjusting the components by a method such as adding alloy iron and performing refining such as degassing. Especially, in the said rare earth element collection | recovery method, the rotor with which the electromagnetic steel plate was utilized is utilized as a molten metal raw material. For this reason, generally a molten metal with high content of Si and B can be obtained. Therefore, in this recycling method, the steel component contained in the rare earth magnet motor can be suitably used as a steel raw material for high Si steel (ie, high Si spring steel, electromagnetic steel plate, etc.). Moreover, it can utilize suitably as a steel raw material for B addition steel.
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
〈実施例1〉磁気遮蔽板が付属された回転子を用いた例
(1)溶湯調製工程
ルツボ内に、回転子(磁気遮蔽板と供に)と電解鉄とを投入し、高周波誘導加熱を行った。回転子及び電解鉄のいずれもが溶解されたのを目視で確認した後、加熱を停止した。
ここで、本実施例1で用いた回転子は、ハイブリッド車の車輪駆動用モータから取り出した回転子である。回転子は、回転軸とその周面に固設された鉄心とを備えている。また、鉄心には希土類磁石が配設されている。更に、回転子の鉄心の両側には、アルミニウム合金製の磁気遮蔽板が配設されている。本実施例1では、磁気遮蔽板も回転子と供に用いた(磁気遮蔽板を分離せず用いた)。
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.
<Example 1> Example using a rotor with a magnetic shielding plate (1) Molten metal preparation process A rotor (with magnetic shielding plate) and electrolytic iron are put into a crucible, and high frequency induction heating is performed. went. After visually confirming that both the rotor and the electrolytic iron were dissolved, heating was stopped.
Here, the rotor used in the first embodiment is a rotor taken out from the wheel driving motor of the hybrid vehicle. The rotor includes a rotating shaft and an iron core fixed to the peripheral surface thereof. A rare earth magnet is disposed on the iron core. Furthermore, magnetic shielding plates made of aluminum alloy are disposed on both sides of the iron core of the rotor. In Example 1, the magnetic shielding plate was also used with the rotor (the magnetic shielding plate was used without being separated).
(2)スラグ生成工程
上記(1)において加熱を停止したのに続き、ルツボ内に生成された溶湯に酸素ガスの導入を開始した。酸素ガスの導入は、約10分間行った。その後、酸化反応が平衡状態となる時間を確保するため、5分間放置した。
(2) Slag production | generation process After stopping heating in said (1), introduction | transduction of oxygen gas was started to the molten metal produced | generated in the crucible. The introduction of oxygen gas was performed for about 10 minutes. Thereafter, the mixture was left for 5 minutes in order to secure a time for the oxidation reaction to be in an equilibrium state.
(3)スラグ回収工程
上記(2)の後、ルツボを傾けて溶湯を鋳型内へ鋳込むことで溶湯(即ち、鉄鋼原料である)を排出した。その結果、ルツボ内にスラグが残存され、この残存されたスラグを回収することによりスラグを回収した。
(3) Slag collection process After said (2), the crucible was inclined and the molten metal (that is, steel raw material) was discharged | emitted by casting a molten metal in a casting_mold | template. As a result, slag remained in the crucible, and the slag was recovered by recovering the remaining slag.
〈実施例2〉磁気遮蔽板を分離した回転子を用いた例
(1)溶湯調製工程
実施例1における溶湯調製工程と同様に行った。但し、用いた回転子は、磁気遮蔽板を分離してある点で、実施例1と異なっている。
(2)スラグ生成工程
上記(1)において加熱を停止したのに続き、ルツボ内に生成された溶湯に酸素ガスの導入を開始した。酸素ガスの導入、及び、その後の放置は実施例1と同様に行った。
(3)スラグ回収工程
実施例1におけるスラグ回収工程と同様にスラグの回収を行った。また、同時に鉄鋼原料としての鋼塊が得られた。
<Example 2> Example using a rotor from which a magnetic shielding plate was separated (1) Melt preparation step The same procedure as in the melt preparation step in Example 1 was performed. However, the used rotor is different from the first embodiment in that the magnetic shielding plate is separated.
(2) Slag production | generation process After stopping heating in said (1), introduction | transduction of oxygen gas was started to the molten metal produced | generated in the crucible. The introduction of oxygen gas and the subsequent standing were performed in the same manner as in Example 1.
(3) Slag recovery process Slag recovery was performed in the same manner as the slag recovery process in Example 1. At the same time, a steel ingot as a steel raw material was obtained.
〈比較例1〉スラグ生成工程を行わない例
(1)溶湯調製工程
実施例1における溶湯調製工程と同様に行った。即ち、磁気遮蔽板が付属された回転子を用いた。
(2)溶湯の回収
スラグ生成のための酸素ガス導入を行わず、また、他の酸化性物質の投入を行わず、ルツボ内に生成された溶湯を鋳型内へ鋳込むことで溶湯を排出した。
<Comparative example 1> Example which does not perform a slag production | generation process (1) Molten metal preparation process It carried out similarly to the molten metal preparation process in Example 1. FIG. That is, a rotor with a magnetic shielding plate was used.
(2) Molten metal recovery Oxygen gas was not introduced to generate slag, and other oxidizing substances were not introduced, and the molten metal produced in the crucible was cast into the mold to discharge the molten metal. .
[2]スラグ及び鉄鋼原料の評価
(1)スラグの成分分析
実施例1において回収されたスラグ内の異なる3点から、評価用試料を採取した。得られた評価用試料の成分分析を、ICP発光分析装置(株式会社島津製作所製、型式「ICPS−8100」)を用いて行った。その結果を表1に示した。
実施例2において回収されたスラグについても、上記実施例1の場合と同様にしてスラグの成分分析を行った。その結果を表1に併記した。
[2] Evaluation of slag and steel raw material (1) Component analysis of slag Samples for evaluation were collected from three different points in the slag collected in Example 1. Component analysis of the obtained sample for evaluation was performed using an ICP emission spectrometer (manufactured by Shimadzu Corporation, model “ICPS-8100”). The results are shown in Table 1.
The slag collected in Example 2 was also subjected to slag component analysis in the same manner as in Example 1 above. The results are also shown in Table 1.
(2)鉄鋼原料の成分分析
実施例1において、溶湯を鋳型に鋳込んで得られた鋼塊(鉄鋼原料)内の異なる2点から、評価用試料を採取した。得られた評価用試料の成分分析を、スラグの成分分析と同様にして行った。その結果を表2に示した。
実施例2において回収された鋼塊(鉄鋼原料)についても、上記実施例1の場合と同様にして成分分析を行った。その結果を表2に併記した。
更に、比較例1において回収された鋼塊についても、上記実施例1の場合と同様にして鋼塊の成分分析を行った。その結果を表2に併記した。
(2) Component analysis of steel raw material In Example 1, samples for evaluation were collected from two different points in a steel ingot (steel raw material) obtained by casting molten metal into a mold. The component analysis of the obtained sample for evaluation was performed in the same manner as the component analysis of the slag. The results are shown in Table 2.
For the steel ingot (steel raw material) collected in Example 2, component analysis was performed in the same manner as in Example 1 above. The results are also shown in Table 2.
Further, the steel ingot collected in Comparative Example 1 was also subjected to component analysis of the steel ingot in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 2.
[3]実施例の効果
表1及び表2の結果から、実施例1及び実施例2のスラグ中には、高濃度のNd(ネオジム)及びDy(ジスプロシウム)が含有されているのに対し、同じ実施例で得られた鋼塊には、Ndは多くとも0.1質量%、Dyは0.1質量%未満しか含まれていないことが分かる。即ち、希土類元素は、効率よくスラグに移行され、鋼塊中にはほとんど残存されないことが分かる。この結果より、本発明の回収方法により、効率良く希土類元素を回収できることが分かる。
[3] Effects of Examples From the results of Tables 1 and 2, the slags of Examples 1 and 2 contain high concentrations of Nd (neodymium) and Dy (dysprosium), It can be seen that the steel ingots obtained in the same example contain at most 0.1% by mass of Nd and less than 0.1% by mass of Dy. That is, it can be seen that the rare earth element is efficiently transferred to the slag and hardly remains in the steel ingot. From this result, it is understood that the rare earth element can be efficiently recovered by the recovery method of the present invention.
また、実験例1の試料1では、試料全体(100質量%)に対して合計64.6質量%の希土類元素が含有された。同様に、実験例1の試料2では31.1質量%、実験例1の試料3では48.9質量%である。即ち、実施例1のスラグに含まれる希土類元素の平均値は48.2質量%であった。また、実験例2の試料1では、試料全体100質量%に対して合計53.4質量%の希土類元素が含有された。同様に、実験例2の試料2では50.3質量%、実験例2の試料3では21.7質量%である。即ち、実施例2のスラグに含まれる希土類元素の平均値は41.8質量%であった。一般に選鉱後の希土類鉱石に含まれる希土類元素の含有率は数質量%程度であることを考えれば、本方法により得られるスラグ中の希土類元素の含有率は極めて高いことが分かる。
これに対して、比較例1は、回転子をそのまま溶解しただけであるので、当然の如く希土類元素は溶湯を凝固して得られた鋼塊に含有された状態となることが分かる。
On the other hand, since the comparative example 1 only melt | dissolved the rotor as it is, it turns out that a rare earth element will be in the state contained in the steel ingot obtained by solidifying a molten metal naturally.
また、実施例1では、磁気遮蔽板を回転子と供に溶解したのに対して、実施例2では、磁気遮蔽板を溶解してない。この違いの影響を確認するため、酸素ガス導入開始から7分経過時において、溶鋼(溶湯)の一部をサンプル採取し、凝固させた後、切断した。そして、得られた切断面の酸化物分布状況を、走査型電子顕微鏡のEDS分析により調査した。その結果、実施例1ではNdやDyの酸化物が確認できなかった。これに対し、実施例2では若干量のNdやDyの酸化物の存在が認められた。この結果より、実施例1の方が、より短時間で希土類元素の酸化物を浮上させ、スラグ生成工程を終えることができることが確認できた。 In Example 1, the magnetic shielding plate was dissolved together with the rotor, whereas in Example 2, the magnetic shielding plate was not dissolved. In order to confirm the influence of this difference, a portion of the molten steel (molten metal) was sampled and solidified after 7 minutes from the start of oxygen gas introduction, and then cut. And the oxide distribution condition of the obtained cut surface was investigated by EDS analysis of a scanning electron microscope. As a result, Nd and Dy oxides could not be confirmed in Example 1. On the other hand, in Example 2, the presence of a slight amount of oxides of Nd and Dy was recognized. From this result, it was confirmed that Example 1 can float the rare earth element oxide in a shorter time and complete the slag generation step.
これは、磁気遮蔽板に含まれたAlが酸化されてスラグ内に含まれることで、NdやDyの酸化物に比べ比重の小さいAlの酸化物の割合が増加したスラグが生成されて、生成されたスラグの比重が下がり、スラグの浮上速度が大きくなったためと考えられる。このことから、磁気遮蔽板のように、溶湯内において、鉄よりも比重が小さい酸化物を形成できる成分を含んだ材料を、回転子と供に溶解することが好ましいことが分かる。これにより、希土類元素の回収をより短時間で効率よく行うことができる。 This is because the Al contained in the magnetic shielding plate is oxidized and contained in the slag, so that the slag is generated in which the ratio of the Al oxide having a smaller specific gravity than the oxide of Nd and Dy is generated. This is thought to be because the specific gravity of the generated slag decreased and the slag ascent increased. From this, it can be seen that it is preferable to dissolve together with the rotor a material containing a component capable of forming an oxide having a specific gravity smaller than that of iron, such as a magnetic shielding plate. Thereby, recovery of rare earth elements can be performed efficiently in a shorter time.
更に、表2の結果から、実施例1及び実施例2で得られた鋼塊は、いずれも鉄の純度が高く優れた鉄鋼原料であることが分かる。また、特に得られた鋼塊には、0.9〜1.0質量%のケイ素が含まれた。このことから、高Siばね鋼、電磁鋼板等のケイ素含有率が高い材料を製造するための鉄鋼原料として好適である。 Furthermore, from the results in Table 2, it can be seen that the steel ingots obtained in Example 1 and Example 2 are both excellent steel raw materials with high iron purity. Moreover, 0.9-1.0 mass% silicon was contained in the steel ingot obtained especially. From this, it is suitable as a steel raw material for producing a material having a high silicon content such as high Si spring steel and electromagnetic steel sheet.
尚、本発明においては、上記の具体的実施例に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、例えば、モータとしては、前述のハイブリッド車の車輪駆動用モータに限られず、当然ながら、電気自動車の車輪駆動用モータに対しても同様に適用できる。また、これらの駆動用のモータだけでなく、例えば、風力発電等の他の目的に用いられる発電用モータ等であっても、希土類磁石が用いられたモータであれば同様に適用できる。 In addition, in this invention, it can restrict to what is shown to said specific Example, It can be set as the Example variously changed within the range of this invention according to the objective and the use. That is, for example, the motor is not limited to the above-described motor for driving the wheel of a hybrid vehicle, and can naturally be applied similarly to the motor for driving a wheel of an electric vehicle. Further, not only these driving motors, but also, for example, power generation motors used for other purposes such as wind power generation, can be similarly applied as long as the motors use rare earth magnets.
1;回転子、2;溶湯、3;スラグ(希土類元素を含むスラグ)、4;酸素ガス(酸化性物質)、5;残湯、6;溶解炉、7;酸素ガス(酸化性物質)導入口、
10;モータ、11;回転子、12;回転軸、13;鉄心、14;電磁鋼板、15;希土類磁石、16;固定子。
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記モータから分離された回転子を溶解して、溶湯を得る溶湯調製工程と、
得られた溶湯に酸化性物質を導入して、希土類酸化物を含むスラグを生成するスラグ生成工程と、
前記スラグを回収するスラグ回収工程と、を備えることを特徴とする希土類元素の回収方法。 A method of recovering rare earth elements from a motor using rare earth magnets,
Melting the rotor separated from the motor to obtain a molten metal,
Introducing an oxidizing substance into the resulting molten metal to produce a slag containing rare earth oxides,
A slag recovery step of recovering the slag, and a method for recovering a rare earth element.
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JP2016108632A (en) * | 2014-12-09 | 2016-06-20 | 三菱マテリアル株式会社 | Method for separating and recovering rare earth element |
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