JP2014194056A - Apparatus and method for recovering rare earth metal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、希土類金属回収装置および希土類金属回収方法に関する。 The present invention relates to a rare earth metal recovery device and a rare earth metal recovery method.
希土類元素は、蓄電池や発光ダイオード、磁石などのエレクトロニクス製品の性能向上に必要不可欠な材料である。希土類元素の代表的用途である希土類磁石(例えば、RE-Fe-B系磁石。ここでRE(rare earth element)はNd,Prを主成分とし、Dy,Ce等で一部置換された希土類。Fe以外にCo等の遷移元素、Al等の添加元素で一部置換された場合もある)は優れた磁気特性、機械的強度が高強度を有し、通常のOA機器、MRI装置、自動車部品をはじめ、化学プラントにおけるガスの磁場処理装置等、極めて広範囲な用途に応用されている。 Rare earth elements are indispensable materials for improving the performance of electronic products such as storage batteries, light emitting diodes, and magnets. Rare earth magnets that are typical applications of rare earth elements (for example, RE-Fe-B magnets, where RE (rare earth element) is a rare earth mainly composed of Nd and Pr and partially substituted with Dy, Ce, etc. In addition to Fe, transition elements such as Co and some elements such as Al may be substituted), which has excellent magnetic properties and high mechanical strength. In addition, it is applied to a wide range of applications such as gas magnetic field treatment equipment in chemical plants.
現在、使用済み製品に搭載されている希土類磁石は通常鉄屑として廃棄されている。しかし、廃棄される希土類磁石には、近年安定調達が懸念されている希土類元素が高濃度含有されているため、希土類磁石からの希土類元素リサイクル技術の確立が求められている。 Currently, rare earth magnets mounted on used products are usually discarded as iron scrap. However, since the rare earth magnets to be discarded contain a high concentration of rare earth elements that have recently been feared for stable procurement, establishment of a rare earth element recycling technology from rare earth magnets is required.
希土類元素の再生方法の背景技術として、溶融金属抽出法がある。マグネシウム(Mg)や銀(Ag)の溶融物は、希土類磁石の主に希土類金属を溶解させ、Fe-B合金を溶解させない性質を有する。この性質を用いてMgやAgを融点以上の温度に加熱することにより、マグネシウムやAgを液体(溶融金属)とし、希土類磁石にこの溶融金属を接触させることにより、磁石から主に希土類金属を溶融金属側へ抽出する方法が溶融金属抽出法である。磁石製造工程で発生する磁石研削屑のリサイクルで適用されている溶媒抽出+溶融塩電解のような湿式プロセスとは異なり、溶融金属抽出法は、酸とか有機溶媒といったものを使用しない乾式プロセスであるので、低環境負荷、低コストの希土類金属回収プロセスとして期待される。 As a background art of the rare earth element regeneration method, there is a molten metal extraction method. Magnesium (Mg) and silver (Ag) melts have the property of dissolving rare earth metals in rare earth magnets and not dissolving Fe-B alloys. Using this property, Mg or Ag is heated to a temperature higher than the melting point to make magnesium or Ag a liquid (molten metal), and by bringing the molten metal into contact with the rare earth magnet, the rare earth metal is mainly melted from the magnet. The method of extracting to the metal side is the molten metal extraction method. Unlike wet processes such as solvent extraction and molten salt electrolysis, which are applied in recycling magnetic grinding scraps generated in the magnet manufacturing process, the molten metal extraction method is a dry process that does not use acids or organic solvents. Therefore, it is expected as a rare earth metal recovery process with low environmental impact and low cost.
希土類磁石は、一般に0.08質量%未満の炭素を含有している。この炭素は、希土類磁石の製造工程において、粉砕助剤や研削油、研削砥石屑などに起因して混入し、磁石原料合金中の炭素量に比較して、大きく増大している。このような高炭素量の希土類磁石からリサイクルした希土類金属をそのまま希土類磁石原料として用いると、そのとき製造される希土類磁石の磁気特性が大幅に劣化することから、希土類磁石から希土類金属を回収し、磁石合金溶解工程にて再利用する場合には、脱炭処理を行うことが必要不可欠となる。 Rare earth magnets generally contain less than 0.08% by weight of carbon. This carbon is mixed in the rare earth magnet manufacturing process due to grinding aids, grinding oil, grinding wheel scraps, etc., and is greatly increased compared to the amount of carbon in the magnet raw material alloy. When the rare earth metal recycled from such a high-carbon rare earth magnet is used as it is as a raw material for the rare earth magnet, the magnetic properties of the rare earth magnet produced at that time are greatly deteriorated. When reusing in the magnet alloy melting step, it is essential to perform a decarburization process.
特許文献1には、溶融金属抽出法を用いた希土類金属抽出と、抽出された希土類金属を含むMg合金と希土類金属抽出後の希土類磁石(Fe-Bが主成分)の分離と、希土類金属を含むMg合金からのMgの分離と、を同時に実現可能な希土類金属回収装置および希土類金属回収方法が開示されている。しかしながら、特許文献1の回収装置および方法では、希土類金属抽出、Fe-Bとの分離、Mgとの分離、の一連の希土類金属リサイクルプロセスの中で、同時に回収希土類金属の脱炭処理を行うことが全く考慮されていない。よって、得られた希土類金属を希土類磁石合金の溶製工程へ戻すことはできない。
In
そこで、本発明は、溶融金属抽出法により希土類磁石から希土類金属を回収し、また回収工程にて希土類金属を脱炭することを可能とする希土類磁石からの希土類金属回収装置および回収方法を提供するものである。 Accordingly, the present invention provides a rare earth metal recovery device and a recovery method from a rare earth magnet capable of recovering rare earth metal from a rare earth magnet by a molten metal extraction method and decarburizing the rare earth metal in the recovery step. Is.
上記課題を解決するために本発明では、希土類元素を含む原料から希土類金属を回収する希土類金属回収装置を、希土類金属を有する原料を、溶融マグネシウムに浸して前記希土類金属を抽出する反応容器(下部)と、前記希土類金属が抽出された原料と、前記希土類金属を溶解させた液体のマグネシウムとを分離する分離手段と、前記分離された希土類金属を含む液体のマグネシウムから、前記マグネシウムを気化させることによって、前記希土類金属を回収する希土類金属回収手段と、前記気化されたマグネシウムを凝縮または固化させて回収する反応容器(上部)とを備え、前記反応容器(下部)と前記反応容器(上部)が一体的に構成されており、前記反応容器(上部および下部)の一部もしくは全部の少なくとも内表面および/または前記分離手段の前記希土類金属に接する表面にタンタル(Ta)を用いて構成した。また前記反応容器の内表面、前記分離手段の前記希土類金属に接する表面ではなく、別途反応容器(下部)内に少なくとも表面がタンタル(Ta)製の部材を投入してもよい。 In order to solve the above problems, in the present invention, a rare earth metal recovery device for recovering rare earth metal from a raw material containing a rare earth element, a reaction vessel (lower part) for extracting the rare earth metal by immersing the raw material having the rare earth metal in molten magnesium ), A raw material from which the rare earth metal is extracted, and a separation means for separating the liquid magnesium in which the rare earth metal is dissolved, and vaporizing the magnesium from the liquid magnesium containing the separated rare earth metal The rare earth metal recovery means for recovering the rare earth metal and the reaction vessel (upper part) for recovering the condensed magnesium by condensing or solidifying it, the reaction vessel (lower part) and the reaction vessel (upper part) comprising: It is constructed in one piece, and at least the inner surface and / or part of or part of the reaction vessel (upper and lower). It was constructed using tantalum (Ta) on a surface in contact with the rare earth metal of the separating means. Further, instead of the inner surface of the reaction vessel and the surface of the separating means contacting the rare earth metal, a member having at least a surface made of tantalum (Ta) may be put into the reaction vessel (lower part) separately.
また、上記課題を解決するために本発明では、希土類元素を含む原料から希土類金属を回収する希土類金属回収方法において、希土類金属を有する原料を、溶融マグネシウムに浸して前記希土類金属を抽出させる抽出工程と、前記希土類金属が抽出された原料と、前記希土類金属を溶解させた液体のマグネシウムとを分離する分離工程と、前記分離された希土類金属を含む液体のマグネシウムから、前記マグネシウムを気化させることによって、前記希土類金属を回収する希土類金属回収工程と、前記気化させたマグネシウムを凝縮または固化させて回収するマグネシウム回収工程とを有し、前記いずれかの工程で、前記希土類金属が溶解した液体のマグネシウムを、表面がタンタル製の部材に接触させるようにした。 In order to solve the above problems, the present invention provides a rare earth metal recovery method for recovering a rare earth metal from a raw material containing a rare earth element, and an extraction step of extracting the rare earth metal by immersing the rare earth metal-containing raw material in molten magnesium. Separating the raw material from which the rare earth metal has been extracted from liquid magnesium in which the rare earth metal has been dissolved, and vaporizing the magnesium from the liquid magnesium containing the separated rare earth metal And a rare earth metal recovery step for recovering the rare earth metal, and a magnesium recovery step for recovering the vaporized magnesium by condensing or solidifying the magnesium, and liquid magnesium in which the rare earth metal is dissolved in any of the steps The surface was brought into contact with a member made of tantalum.
本発明によれば、希土類磁石を出発原料とする希土類金属回収装置および回収方法を提供することができる。また、希土類磁石からの希土類金属抽出と、抽出された希土類金属を含むマグネシウムと希土類金属抽出後の希土類磁石の残成分Fe-B合金の分離に加えて、抽出された希土類金属を含むマグネシウムからの希土類金属の分離も同時に実現可能である。さらには、回収する希土類金属を脱炭することが可能な希土類磁石からの希土類金属回収装置および回収方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rare earth metal recovery device and recovery method using a rare earth magnet as a starting material. In addition to the extraction of rare earth metals from rare earth magnets and the separation of magnesium containing extracted rare earth metals and the remaining Fe-B alloy of rare earth magnets after extraction of rare earth metals, Separation of rare earth metals can be realized at the same time. Furthermore, a rare earth metal recovery device and a recovery method from a rare earth magnet capable of decarburizing the rare earth metal to be recovered can be provided.
以下、本発明に係る希土類金属回収装置、および希土類金属回収方法の実施態様を詳細に説明する。なお、実施するための形態を説明するための図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of a rare earth metal recovery device and a rare earth metal recovery method according to the present invention will be described in detail. Note that, in the drawings for describing the embodiments for implementation, the same members are denoted by the same reference symbols in principle, and repeated description thereof is omitted.
本実施例では、希土類磁石から希土類金属を回収すると共に、希土類金属の脱炭を行う、希土類金属回収装置および方法の例を説明する。
図1は、本実施例の希土類金属回収装置の構成図である。
希土類金属回収装置100は、鉄もしくは鉄合金製の反応容器(上部)101a,(下部)101b、反応容器(上部)101aと(下部)101bを気密シールするフランジ102、反応容器(下部)101bを加熱する加熱用ヒーター103、タンタル製の網104、 (真空引き、ガス導入、閉)切替えバルブ105、フィルター106、真空ポンプ107、反応容器(上部)101aの冷却機構108、(排気、閉)切替えバルブ109、を有する。ここで、反応容器(上部)101aおよび(下部)101bの内表面全面はタンタルで構成されている。また反応容器(上部)101aおよび(下部)101bは、中央部(気密シールフランジ102部)の直径が最大となるようなテーパーのついた円筒状である。反応容器(上部)101aと反応容器(下部)101bは気密シールフランジ102により一体的に構成されている。気密シールフランジ102は水冷ジャケット構造となっており、気密シールのためのO-リングが十分に冷却される。反応容器(上部)101a,(下部)101b、104をタンタル(Ta)製とするのは、タンタル炭化物を形成させることで、希土類金属の脱炭を行うためである。
In this embodiment, an example of a rare earth metal recovery apparatus and method for recovering rare earth metal from a rare earth magnet and decarburizing the rare earth metal will be described.
FIG. 1 is a configuration diagram of a rare earth metal recovery device of the present embodiment.
The rare earth
“CRC Handbook of Chemistry and Physics, 66th ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1985; D50-D93.”に記載されるデータに基づき、タンタル(Ta)、希土類元素、マグネシウム、鉄等の炭化物のエリンガム図を図5に、酸化物のエリンガム図を図6に作成した。タンタルは炭化物のエリンガム図に基づいて、希土類金属と比較して炭素との反応性が高く、炭化物を形成することにより、希土類金属を脱炭することができることが分かる。また、タンタル表面に薄い酸化膜が形成されている場合、炭化物が形成されないが、酸化物のエリンガム図に基づいて、希土類金属抽出媒体であるマグネシウムがタンタルの酸化膜を還元し、酸化膜が除去されるため、タンタルが炭化物を形成することを可能とすることが分かる。 Based on data described in “CRC Handbook of Chemistry and Physics, 66th ed .; CRC Press: Boca Raton, FL, 1985; D50-D93.”, Carbides such as tantalum (Ta), rare earth elements, magnesium, iron, etc. The Ellingham diagram is shown in FIG. 5, and the Ellingham diagram of the oxide is created in FIG. Based on the Ellingham diagram of carbides, tantalum has a higher reactivity with carbon than rare earth metals, and it can be seen that rare earth metals can be decarburized by forming carbides. In addition, when a thin oxide film is formed on the tantalum surface, carbide is not formed, but magnesium, which is a rare earth metal extraction medium, reduces the tantalum oxide film based on the oxide Ellingham diagram, and the oxide film is removed. Thus, it can be seen that tantalum can form carbides.
リサイクルプロセスの最初、反応容器(下部)101b内には、マグネシウム(固体)20が設置されている。この上に円形のタンタル製の網104、さらにその上に希土類磁石10が設置されている。希土類磁石10がタンタル製の網104をすり抜けて下方に落下しないように、目開きが希土類磁石10の投入形状よりも小さいタンタル製の網104を使用する。ここで、反応容器(上部)101aと(下部)101bの内表面のタンタル、およびタンタル製の網104中の炭素濃度は、特に限定されるものではないが、安定なタンタル炭化物がTa2CやTaCであるという理解から、好ましくは7.2%以下、より好ましくは3.2%以下であることが望まれる。本実施例では、炭素濃度が20ppmのタンタル製の内表面を有する反応容器、およびタンタル製の網を使用した。
At the beginning of the recycling process, magnesium (solid) 20 is installed in the reaction vessel (lower part) 101b. A
図2Aは、本発明の第一の実施例の希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。
反応容器(下部)101b内に、マグネシウム(固体)20を設置し、その上にタンタル製の網104を設置し、さらにその上に、希土類磁石10を適当な形状にスライスした原材料を設置した。Nd 21.2%,Dy 4.16%,Pr 6.00%,Co 0.88%,Cu 0.11%,Al 0.22%,C 0.066%,O 0.52%,B 0.93%,残部Feよりなる希土類磁石を出発原料とし、マグネシウムを磁石重量に対し、2倍の重量を投入した。(排気、閉)切替えバルブ109を閉じておき、反応容器101a、101b中を真空ポンプ107で真空引きした後、切替えバルブ105を切替えてアルゴンガスを導入し、1気圧に達した後、(排気、閉)切替えバルブ109を開けて、十分アルゴンガスで置換した。反応容器(上部)101aおよび(下部)101bには アルゴンガスを供給し続け、アルゴンガス気流中で、加熱用ヒーター103を加熱した。
FIG. 2A is a schematic diagram showing a part of the rare earth metal recovery method of the first embodiment of the present invention.
Magnesium (solid) 20 was placed in a reaction vessel (lower part) 101b, a
図2Bは、本発明の第一の実施例の希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。
マグネシウム(固体)20部分が、1000℃の温度になるように加熱して、マグネシウム(固体)20を溶融させ、マグネシウム(液体)21とし、この際にタンタル製の網104が下方に移動することにより希土類磁石10をマグネシウム(液体)21に浸した。円形のタンタル製の網104の外形はマグネシウム(固体)20が全て溶融してマグネシウム(液体)21となった後に網上の希土類磁石10が完全にマグネシウム(液体)に浸るように、予めその大きさを調整してある。
FIG. 2B is a schematic diagram showing a part of the rare earth metal recovery method of the first embodiment of the present invention.
The magnesium (solid) 20 portion is heated to a temperature of 1000 ° C., and the magnesium (solid) 20 is melted to form magnesium (liquid) 21. At this time, the
図2Cは、本発明の第一の実施例の希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。
1000℃の温度で、希土類磁石10をマグネシウム(液体)21に接触させることにより、希土類磁石10中の希土類金属成分がマグネシウム(液体)21側に移動する(抽出される)。その結果、希土類磁石10は、鉄およびホウ素を主成分とする合金11になり、マグネシウム(液体)21は、マグネシウム−希土類金属合金23になる。希土類金属抽出時間は、希土類磁石10の形状により異なり、例えば希土類磁石を細かく粉砕して投入すれば表面積が大きくなり、また希土類金属の磁石中の拡散距離が短くなり抽出時間が早くなる。本実施例では、希土類磁石を薄くスライスして使用した。抽出時間は、1時間〜6時間程度を目安としたが、希土類磁石10から希土類金属が十分に抽出される時間とする。
FIG. 2C is a schematic diagram showing a part of the rare earth metal recovery method of the first embodiment of the present invention.
By bringing the
本実施例の希土類金属回収方法において、上記の希土類金属成分がマグネシウム(液体)21側に抽出される工程では、希土類金属抽出反応を650℃以上、および1000℃以下の温度で行うのがよい。650℃以上とするのは、マグネシウムの融点が650℃であるからであり、1000℃以下とするのは、ネオジムの融点1,024℃以下とすることにより、ネオジムの蒸発を極力抑制するためである。 In the rare earth metal recovery method of this embodiment, in the step of extracting the rare earth metal component to the magnesium (liquid) 21 side, the rare earth metal extraction reaction is preferably performed at a temperature of 650 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. The reason why the temperature is 650 ° C. or higher is that the melting point of magnesium is 650 ° C., and that the temperature is 1000 ° C. or lower is to suppress the evaporation of neodymium as much as possible by setting the melting point of neodymium to 1,024 ° C. or lower.
図2Dは、本発明の第一の実施例の希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。
希土類金属がマグネシウム(液体)に十分に抽出された後、加熱温度を660℃まで下げ、(真空引き、ガス導入、閉)切替えバルブ105および(排気、閉)切替えバルブ109を閉めてアルゴンガスの供給を止めた。次に反応容器(上部)101a、(下部)101b中を真空ポンプ107により上部から真空引きすることにより、マグネシウム−希土類金属合金23からマグネシウム(気体)22のみを気化させ、同時に反応容器(上部)101aを冷却機構108により650℃以下の温度に冷却することにより、マグネシウム(固体)20を反応容器(上部)101aの内壁面に析出凝固させた。ここで冷却機構としては、水シャワーによる水冷を用いた。
FIG. 2D is a schematic diagram showing a part of the rare earth metal recovery method of the first embodiment of the present invention.
After the rare earth metal is sufficiently extracted into magnesium (liquid), the heating temperature is lowered to 660 ° C., (evacuation, gas introduction, closing) switching
図2Eは、本発明の第一の実施例の希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。 FIG. 2E is a schematic diagram showing a part of the rare earth metal recovery method of the first embodiment of the present invention.
真空蒸留によるマグネシウム−希土類金属合金23からのマグネシウム(気体)22の分離・回収をさらに進めることにより、マグネシウムは(固体)20として、反応容器(上部)101aの内壁面に全て析出凝固することにより回収された。同時に希土類磁石10から希土類金属12が抽出された後の残りの鉄およびホウ素を主成分とする合金11はタンタル製の網104の上で、マグネシウム−希土類金属合金23からマグネシウムが(気体)22として蒸留分離された後の残りの希土類金属12は、反応容器(下部)101bの底部で回収された。すなわち、希土類磁石10とマグネシウム(固体)20から、希土類金属12と鉄およびホウ素を主成分とする合金11とマグネシウム(固体)20が得られ、回収された3つのものは相互に分離されて回収することができた。マグネシウム(固体)20は本工程の中でリサイクルされたことになる。
By further separating and collecting the magnesium (gas) 22 from the magnesium-rare
ここで、マグネシウム−希土類金属合金23の加熱温度を660℃としたのはマグネシウムの融点温度である650℃以上であり、また、反応容器(下部)に残留する希土類金属と内表面がタンタル製の反応容器との固着力を低減し、回収を容易にするため、融点直上の温度とするのが好ましいためである。マグネシウム−希土類金属合金23中のマグネシウム量が減少し続けると、マグネシウム−希土類金属合金23は固化するが、マグネシウムは昇華により気化される。 (真空引き、ガス導入、閉)切替えバルブ105と真空ポンプ107の間にフィルター106を設置することにより、マグネシウムが真空ポンプ側に行くことを防ぐことができる。
Here, the heating temperature of the magnesium-rare
最終的に、内表面がタンタル製の反応容器(下部)101b中からは希土類金属12、タンタル製の網104上からは鉄およびホウ素を主成分とする合金11、反応容器(上部)101a中からマグネシウム(固体)20をそれぞれ回収した。反応容器(上部)101a中のマグネシウム(固体)20は再利用することができる。
Finally, from the inside of the reaction vessel (lower part) 101b made of tantalum, the
本実施例の結果、内表面がタンタル製の反応容器(下部)101b内に希土類金属12として、Nd,Pr,Dyからなるスポンジ状の希土類金属が得られた。具体的には、Nd 72.4%,Dy 4.7%,Pr 20.9%を含む純度98.0%の希土類金属であり、炭素含有量は410ppmであった。投入した希土類磁石10からの希土類金属の回収率は92%であった。なお、回収した希土類金属合金中に0.2%程度のFe不純物が残留していたが、これらの合金は、RE-Fe-B磁石製造用の希土類金属原料として使用されるため、特に問題となることはない。
As a result of this example, a sponge-like rare earth metal composed of Nd, Pr, and Dy was obtained as the
本実施例は、実施例1のマグネシウム−希土類金属合金23からマグネシウムを気化させる工程において、加熱温度を750℃となるように変えた条件により実施した例である。
本実施例の結果、実施例1と同様に、内表面がタンタル製の反応容器(下部)101b内に希土類金属12として、Nd 71.7%,Dy 5.0%,Pr 20.7%を含む純度97.4%の希土類金属が回収され、炭素含有量は370ppmであった。実施例1に比べ、希土類金属12は内表面がタンタル製の反応容器(下部)101bと強固に固着しており、投入した希土類磁石10からの希土類金属の回収率は80%であった。
In this example, magnesium was vaporized from the magnesium-rare
As a result of this example, as in Example 1, a rare earth with a purity of 97.4% containing Nd 71.7%, Dy 5.0%, Pr 20.7% as a
本実施例の希土類金属回収方法において、希土類金属を回収およびマグネシウムを回収する工程では、マグネシウムの気化を、650℃以上、および750℃以下の温度で行うのがよい。ここで、650℃以上とするのはマグネシウムの融点が650℃であるからであり、750℃以下とするのは、残留する希土類金属と内表面がタンタル製の反応容器との固着力を低減し、回収を容易にするためである。 In the rare earth metal recovery method of the present embodiment, in the step of recovering the rare earth metal and recovering magnesium, the vaporization of magnesium is preferably performed at a temperature of 650 ° C. or higher and 750 ° C. or lower. Here, 650 ° C. or higher is because the melting point of magnesium is 650 ° C., and 750 ° C. or lower reduces adhesion between the remaining rare earth metal and the reaction vessel made of tantalum. This is to facilitate recovery.
図3は、本発明の第三の実施例の希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。
内壁をフィン構造とした内表面がタンタル製の反応容器(下部)120b、(上部)120aを用いて、実施例1と同様の条件で実験を実施した。反応容器120の内壁をフィン構造としたのは、希土類金属とタンタルとの接触頻度を増やし、実施例1と比較して、希土類金属12中の炭素含有量をより低減するためである。反応容器(上部)の内壁にも(下部)同様のフィン構造を設けたのは、1回目の処理終了後、2回目の処理の際、反応容器(上部)を反応容器(下部)として使用できるようにするためである。
FIG. 3 is a schematic view showing a part of the rare earth metal recovery method of the third embodiment of the present invention.
An experiment was performed under the same conditions as in Example 1 using a reaction vessel (lower part) 120b and (upper part) 120a whose inner surfaces had a fin structure on the inner wall and made of tantalum. The reason why the inner wall of the
本実施例の結果、実施例1と同様に、内表面がタンタル製でフィン構造を有する反応容器(下部)120b内に希土類金属12として、Nd 72.1%,Dy 4.8%,Pr 21.2%を含む純度98.1%の希土類金属が回収され、炭素含有量は300ppmであった。投入した希土類磁石10からの希土類金属の回収率は90%であった。
[比較例1]
As a result of this example, the purity containing Nd 72.1%, Dy 4.8%, and Pr 21.2% as
[Comparative Example 1]
図4は、本発明を評価するために比較例として実施した希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。
本実施例では、反応容器(上部)130aおよび(下部)130b、および網131を鉄鋼製として、実施例1と同様の条件で実験を実施した。鉄鋼製の反応容器130、および鉄鋼製の網131は炭素濃度が0.19%のものを使用した。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a part of a rare earth metal recovery method implemented as a comparative example in order to evaluate the present invention.
In this example, the experiment was performed under the same conditions as in Example 1 with the reaction vessel (upper) 130a and (lower) 130b and the net 131 made of steel. A steel reaction vessel 130 and a
本比較例の結果、実施例1と同様に、鉄鋼製の反応容器(下部)130b内に希土類金属12として、Nd 71.6%,Dy 4.5%,Pr 20.9%を含む純度97.0%の希土類金属が回収され、炭素含有量は1.56%であった。投入した希土類磁石10からの希土類金属の回収率は87%であった。
As a result of this comparative example, as in Example 1, a rare earth metal having a purity of 97.0% containing Nd 71.6%, Dy 4.5% and Pr 20.9% was recovered as a
得られた希土類金属12の炭素含有量は、最初に投入した希土類磁石10中の炭素含有量に比べ増大していたが、炭化物のエリンガム図に基づいて、希土類磁石中の希土類金属成分がマグネシウムに抽出される工程、マグネシウム−希土類金属合金中のマグネシウムが気化される工程、あるいはマグネシウムが気化された後に、反応容器中の炭素が希土類元素側へ溶出したためと考えられる。
The carbon content of the obtained
実施例1〜実施例3および比較例1の実験結果の内、回収物中の希土類金属純度、希土類金属の回収率、炭素含有量を表1に纏めた。これより、内表面がタンタル製の反応容器101および網104が希土類金属の脱炭に寄与していることが分かる。 Among the experimental results of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, the rare earth metal purity, the rare earth metal recovery rate, and the carbon content in the recovered material are summarized in Table 1. From this, it can be seen that the reaction vessel 101 whose inner surface is made of tantalum and the net 104 contribute to the decarburization of the rare earth metal.
以上、説明した本発明の希土類金属回収装置およびその方法において、前記磁石は、希土類磁石製造工程で発生するスクラップでも、使用済製品から取り出した廃磁石でもよい。
またタンタル製の網の代わりにタンタル製のスーパーマイクロシーブ(目開きの小さい篩)を用いることにより、固形スクラップ(塊状)希土類磁石だけではなく、希土類磁石の粉末(例えば磁石加工屑)からの希土類金属回収も可能である。
As described above, in the rare earth metal recovery apparatus and method of the present invention described above, the magnet may be scrap generated in the rare earth magnet manufacturing process or a waste magnet taken out from a used product.
Also, by using tantalum super micro sieve (small sieve) instead of tantalum mesh, not only solid scrap (bulk) rare earth magnet but also rare earth magnet powder (eg magnet processing scrap) rare earth Metal recovery is also possible.
使用済製品としては、ハードディスクドライブ装置、家電製品・産業製品のモーター、コンプレッサー、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車のモーター、自動車の電動パワーステアリング用モーターなどでよい。 The used product may be a hard disk drive device, a motor for home appliances / industrial products, a compressor, a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, an electric vehicle motor, an electric power steering motor for the vehicle, and the like.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
10 希土類磁石
11 鉄およびホウ素を主成分とする合金
12 希土類金属
20 マグネシウム(固体)
21 マグネシウム(液体)
22 マグネシウム(気体)
23 マグネシウム−希土類金属合金
100 希土類金属回収装置
101a 内表面がタンタルの鉄または鉄合金製の反応容器(上部)
101b 内表面がタンタルの鉄または鉄合金製の反応容器(下部)
102 気密シールフランジ
103 加熱用ヒーター
104 タンタル製の網
105 (真空引き、ガス導入、閉)切替えバルブ
106 フィルター
107 真空ポンプ
108 冷却機構
109 (排気、閉)切替えバルブ109
120a 内壁をフィン構造とした内表面がタンタル製の反応容器(上部)
120b 内壁をフィン構造とした内表面がタンタル製の反応容器(下部)
130a 鉄鋼製の反応容器(上部)
130b 鉄鋼製の反応容器(下部)
131 鉄鋼製の網
10
21 Magnesium (liquid)
22 Magnesium (gas)
23 Magnesium-rare
101b Reaction vessel made of iron or iron alloy with inner surface of tantalum (lower part)
102
120a Reaction vessel (upper part) with inner surface made of tantalum with fin wall
120b Reaction vessel made of tantalum on the inner surface with fin structure on the inner wall (lower part)
130a Steel reaction vessel (top)
130b Steel reaction vessel (bottom)
131 Steel mesh
Claims (11)
希土類金属を有する原料を、溶融させたマグネシウムに浸して前記希土類金属を抽出する第1の容器と、
前記希土類金属が抽出された原料と、前記希土類金属を溶解させた液体のマグネシウムとを分離する分離手段と、
前記分離された希土類金属を含む液体のマグネシウムから、前記マグネシウムを気化させることによって、前記希土類金属を回収する希土類金属回収手段と、
前記気化されたマグネシウムを凝縮または固化させて回収する第2の容器と、を備え 前記第1の容器と第2の容器が一体的に構成されており、
前記第1の容器および第2の容器または前記分離手段の前記希土類金属に接する表面にタンタル(Ta)を用いたことを特徴とする希土類金属回収装置。 In a rare earth metal recovery device that recovers rare earth metals from raw materials containing rare earth elements,
A first container for extracting the rare earth metal by immersing a raw material having the rare earth metal in molten magnesium;
A separation means for separating the raw material from which the rare earth metal has been extracted from liquid magnesium in which the rare earth metal is dissolved;
Rare earth metal recovery means for recovering the rare earth metal by evaporating the magnesium from the liquid magnesium containing the separated rare earth metal;
A second container for condensing or solidifying the vaporized magnesium and recovering, and the first container and the second container are integrally configured,
A rare earth metal recovery apparatus, wherein tantalum (Ta) is used on a surface of the first container, the second container, or the separation means that contacts the rare earth metal.
前記分離手段は、前記希土類元素を含む原料を載せる、少なくとも表面がタンタル製の網もしくは篩もしくはカゴであることを特徴とする希土類金属回収装置。 The rare earth metal recovery device according to claim 1,
The separation means is a rare earth metal recovery device on which a raw material containing the rare earth element is placed, at least the surface of which is a tantalum net or sieve or a basket.
前記第1の容器と前記第2の容器の開口部を合せることにより1つの密閉型容器となり、前記密閉型容器の内部をアルゴン雰囲気または真空引きする機構を備えたことを特徴とする希土類金属回収装置。 The rare earth metal recovery device according to claim 1,
Rare earth metal recovery characterized in that one sealed container is formed by combining the openings of the first container and the second container, and the inside of the sealed container is provided with a mechanism for evacuating an argon atmosphere or evacuating. apparatus.
前記第1の容器と前記第2の容器がいずれも内表面がタンタルの鉄または鉄合金製であることを特徴とする希土類金属回収装置。 The rare earth metal recovery device according to claim 1,
The rare earth metal recovery apparatus, wherein both the first container and the second container are made of iron or iron alloy whose inner surface is tantalum.
前記第1の容器および第2の容器は、内壁に少なくとも内表面がタンタル製の突起を有していることを特徴とする希土類金属回収装置。 The rare earth metal recovery device according to claim 1,
The first container and the second container each have a projection made of tantalum at least on the inner surface on the inner wall.
希土類金属を有する原料を、溶融させた液体のマグネシウムに浸して前記希土類金属を抽出させる抽出工程と、
前記希土類金属が抽出された原料と、前記希土類金属を溶解させた液体のマグネシウムとを分離する分離工程と、
前記分離された希土類金属を含む液体のマグネシウムから、前記マグネシウムを気化させることによって、前記希土類金属を回収する希土類金属回収工程と、
前記気化させたマグネシウムを凝縮または固化させて回収するマグネシウム回収工程と、を有し、
前記いずれかの工程で、前記希土類金属が溶解した液体のマグネシウムを、表面がタンタル製の部材に接触させることを特徴とする希土類金属回収方法。 In the rare earth metal recovery method for recovering rare earth metals from raw materials containing rare earth elements,
An extraction step of extracting the rare earth metal by immersing the raw material having the rare earth metal in molten liquid magnesium;
A separation step of separating the raw material from which the rare earth metal has been extracted from liquid magnesium in which the rare earth metal is dissolved;
A rare earth metal recovery step of recovering the rare earth metal by vaporizing the magnesium from the liquid magnesium containing the separated rare earth metal;
A magnesium recovery step of recovering the vaporized magnesium by condensing or solidifying it, and
A method for recovering a rare earth metal, characterized in that in any of the steps, the liquid magnesium in which the rare earth metal is dissolved is brought into contact with a member having a surface made of tantalum.
前記表面がタンタル製の部材は、前記抽出工程で前記液体のマグネシウムを保持する内表面がタンタル製の容器であることを特徴とする希土類金属回収方法。 In the rare earth metal recovery method according to claim 6,
The method for recovering a rare earth metal, wherein the member having a surface made of tantalum is a container made of tantalum having an inner surface for holding the liquid magnesium in the extraction step.
前記容器は、内壁に少なくとも内表面がタンタル製の突起を有することを特徴とする希土類金属回収方法。 The rare earth metal recovery method according to claim 7,
The container has a protrusion made of tantalum at least on the inner surface on the inner wall.
前記抽出工程では、希土類金属抽出反応を650℃以上、および1000℃以下の温度で行うことを特徴とする希土類金属回収方法。 In the rare earth metal recovery method according to claim 6,
In the extraction step, a rare earth metal extraction reaction is performed at a temperature of 650 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower.
前記抽出工程では、前記タンタル製の部材としてのタンタル製の網もしくは篩もしくはカゴを前記液体のマグネシウムに浸漬させておくとともに、
前記分離工程では、前記希土類金属が抽出された原料を、タンタル製の網もしくは篩もしくはカゴにより希土類金属から分離することを特徴とする希土類金属回収方法。 In the rare earth metal recovery method according to claim 6,
In the extraction step, a tantalum net or sieve or a basket as the tantalum member is immersed in the liquid magnesium,
In the separation step, the raw material from which the rare earth metal has been extracted is separated from the rare earth metal by a tantalum net, a sieve, or a cage.
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