JP2019059987A - Detecting method of leakage of contents from electrolytic bath of molten salt electrolytic apparatus and molten salt electrolytic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば希土類元素の酸化物を還元して希土類金属を回収するために用いる溶融塩電解装置における電解槽からの内容物の漏れ出しを検知する方法、およびこの方法を行うことができる溶融塩電解装置に関する。 The present invention relates to a method of detecting leakage of contents from an electrolytic cell in a molten salt electrolytic device used to recover, for example, a rare earth metal by reducing an oxide of a rare earth element, and a melting method capable of performing this method. It relates to a salt electrolytic device.
R−Fe−B系永久磁石(Rは希土類元素)は、高い磁気特性を有していることから、今日様々な分野で使用されていることは周知の通りである。このような背景のもと、R−Fe−B系永久磁石の生産工場では、日々、大量の磁石が生産されているが、磁石の生産量の増大に伴い、製造工程中に加工不良物などとして排出される磁石スクラップや、切削屑や研削屑などとして排出される磁石加工屑などの量も増加している。とりわけ情報機器の軽量化や小型化によってそこで使用される磁石も小型化していることから、加工代比率も大きくなる傾向にある。従って、製造工程中に排出される磁石スクラップや磁石加工屑などを廃棄せず、そこに含まれる金属元素、特に希土類元素をいかに回収して再利用するかが今後の重要な技術課題となっている。また、R−Fe−B系永久磁石を使用した電化製品などから循環資源として希土類元素をいかに回収して再利用するかについても同様である。そこで、R−Fe−B系永久磁石などの希土類元素と鉄族元素を含む処理対象物から希土類元素を回収する方法として、処理対象物に対して酸化処理を行った後、処理環境を炭素の存在下に移し、1150℃以上の温度で熱処理することで、希土類元素を酸化物として鉄族元素から分離して回収する方法が、特許文献1において提案されている。
As R-Fe-B based permanent magnets (R is a rare earth element) have high magnetic properties, it is well known that they are used in various fields today. Under these circumstances, a large number of magnets are produced daily at R-Fe-B permanent magnet production factories, but with the increase in the amount of magnets produced, processing defects etc. during the manufacturing process As a result, the amount of magnet scrap discharged and the amount of magnet processing scrap discharged as cutting scraps and grinding scraps are also increasing. In particular, since the magnets used therein are also miniaturized due to the reduction in weight and size of information devices, the processing cost ratio tends to increase. Therefore, it will become an important technical issue in the future how to recover and reuse the metal elements, especially the rare earth elements contained therein, without discarding the magnet scraps and magnet processing scraps discharged during the manufacturing process. There is. Moreover, it is the same also about how to collect | recover and recycle a rare earth element as circulation resources from the electrical appliances etc. which used R-Fe-B type | system | group permanent magnet. Therefore, as a method of recovering a rare earth element from an object to be treated containing a rare earth element and an iron group element such as R-Fe-B permanent magnet, the object to be treated is oxidized and then the treatment environment is carbon.
特許文献1に記載の方法によって鉄族元素から分離された希土類元素の酸化物は、例えば溶融塩電解法によって還元することで希土類金属に変換することができる。溶融塩電解法は、希土類金属などの酸化還元電位の卑な金属の酸化物を還元することができる方法としてよく知られた方法である。溶融塩電解装置としては、溶融塩を保持するための黒鉛などからなる電解槽の内部に、タングステンやモリブデンや鉄などからなる円柱状の陰極と、黒鉛などからなる、陰極に対向して配置された複数本の円柱状や複数枚の弓状の陽極や、陰極を取り囲む円筒状の陽極とを有する装置などが知られており、陰極の表面に析出した電解物である希土類金属や希土類金属と鉄との合金は、液状となって陰極を伝って流れ下り、下端より滴り落ちて陰極の下方に設置された受け皿に集められて電解槽から回収されるように構成されている(例えば特許文献2を参照のこと)。溶融塩は、処理対象物である希土類元素の酸化物に含まれる希土類元素の種類に応じて、例えば、LiF−NdF3やLiF−NdF3−PrF3−DyF3などが用いられ、必要に応じてBaF2などが添加される。溶融塩電解処理は、通常、800〜1200℃の温度範囲で、電解槽から回収される電解物を酸化させることなどがないように、窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気や減圧(真空を含む)雰囲気にて行われる。
The oxide of the rare earth element separated from the iron group element by the method described in
黒鉛からなる電解槽は、上記のような溶融塩による化学浸食に対して安定であるが、それでも経時劣化によって、溶融塩電解処理を行っている際に、高温の内容物が、電解槽の外周から浸出したり、電解槽の外周に亀裂が入って流出したりするに至ることがある。こうした場合、早急に対処しなければ装置全体の損傷に繋がりかねない。従って、高温の内容物の電解槽からの漏れ出し(浸出や流出)をいち早く検知することは重要である。高温の内容物の電解槽からの漏れ出しを検知する方法としては、例えば、高温の内容物が電解槽から漏れ出すことによる処理室内の温度変化を熱電対によって検知する方法や、浸出した内容物が電流回路に付着することで生じる電流変化を検知する方法などが考えられるが、構成が簡易でありながら、高い信頼性のもとに検知することができる方法が望まれている。 Although the electrolytic cell made of graphite is stable against chemical attack by the molten salt as described above, the high temperature content is still around the periphery of the electrolytic cell while the molten salt electrolytic treatment is still performed due to deterioration with time. Or leach out from the outer periphery of the electrolytic cell. In such a case, if not promptly dealt with, it may lead to damage of the entire device. Therefore, it is important to quickly detect the leakage (leaching or outflow) of the hot contents from the electrolytic cell. As a method of detecting the leak of the high temperature contents from the electrolytic cell, for example, a method of detecting the temperature change in the processing chamber by the leak of the high temperature contents from the electrolytic cell by a thermocouple, the leached contents There is a method of detecting a change in current caused by sticking to the current circuit, but a method that can be detected with high reliability while having a simple configuration is desired.
そこで本発明は、例えば希土類元素の酸化物を還元して希土類金属を回収するために用いる溶融塩電解装置における電解槽からの内容物の漏れ出しを、構成が簡易でありながら、高い信頼性のもとに検知することができる方法、およびこの方法を行うことができる溶融塩電解装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention, for example, leaks the contents from the electrolytic cell in the molten salt electrolytic apparatus used to reduce the oxides of the rare earth elements and recover the rare earth metals, while having a simple structure and high reliability. It is an object of the present invention to provide a method that can be detected originally, and a molten salt electrolysis apparatus that can perform this method.
上記の点に鑑みてなされた本発明の、処理対象物を溶融塩電解するための陰極と陽極とが配置されるとともに、溶融塩が保持される、溶融塩電解装置における電解槽からの内容物の漏れ出しを検知する方法は、請求項1記載の通り、電解槽の側面の外周の下方に前記外周に沿って凹部を設け、前記凹部の内部に気体供給口を位置させて気体を供給し、前記電解槽から漏れ出た内容物が前記凹部に入ることによって引き起こされる前記気体供給口からの気体供給量の変化を検知することによる。
また、請求項2記載の溶融塩電解装置における電解槽からの内容物の漏れ出しを検知する方法は、請求項1記載の溶融塩電解装置における電解槽からの内容物の漏れ出しを検知する方法において、前記凹部を前記電解槽の側面に沿った周形状のものとし、その少なくともn箇所の内部に前記気体供給口を位置させて気体を供給する(nは2以上の整数)。
また、請求項3記載の溶融塩電解装置における電解槽からの内容物の漏れ出しを検知する方法は、請求項2記載の溶融塩電解装置における電解槽からの内容物の漏れ出しを検知する方法において、前記電解槽を円形状の横断面外周を有するものとするとともに、前記凹部を前記電解槽の側面の外周に沿った円周形状のものとし、前記凹部の円周をn等分したn箇所の内部に前記気体供給口を位置させて気体を供給する(nは2以上の整数)。
また、本発明の溶融塩電解装置は、請求項4記載の通り、処理対象物を溶融塩電解するための陰極と陽極とが配置されるとともに、溶融塩が保持される電解槽と、前記電解槽の側面の外周の下方に前記外周に沿って設けた凹部と、気体供給口が前記凹部の内部に位置する、前記凹部の内部に気体を供給するための気体供給路と、前記気体供給口からの気体供給量の変化を検知するための検知器と、を少なくとも有する。
また、請求項5記載の溶融塩電解装置は、請求項4記載の溶融塩電解装置において、前記凹部が前記電解槽の側面に沿った周形状のものであり、その少なくともn箇所の内部に前記気体供給口を位置させてなる(nは2以上の整数)。
また、請求項6記載の溶融塩電解装置は、請求項5記載の溶融塩電解装置において、前記電解槽が円形状の横断面外周を有するものであるとともに、前記凹部が前記電解槽の側面の外周に沿った円周形状のものであり、前記凹部の円周をn等分したn箇所の内部に前記気体供給口を位置させてなる(nは2以上の整数)。
Contents from the electrolytic cell in the molten salt electrolytic apparatus, in which the cathode and the anode for electrolytically treating the object to be treated of the present invention, which are made in view of the above points, are arranged and the molten salt is held. According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of detecting a leak of the second aspect, wherein a recess is provided along the outer periphery below the outer periphery of the side surface of the electrolytic cell and a gas supply port is positioned inside the recess to supply gas. By detecting a change in the gas supply amount from the gas supply port caused by the content leaked from the electrolytic cell entering the recess.
The method for detecting leakage of contents from the electrolytic cell in the molten salt electrolytic device according to
In the method for detecting leakage of contents from the electrolytic cell in the molten salt electrolytic device according to
Further, according to the molten salt electrolyzing device of the present invention, as described in claim 4, an electrolytic cell in which a cathode and an anode for subjecting a processing object to molten salt electrolysis are disposed, and the electrolytic salt in which molten salt is held; A recess provided along the outer periphery below the outer periphery of the side surface of the tank, a gas supply passage for supplying gas to the inside of the recess, wherein a gas supply port is located inside the recess, the gas supply port And at least a detector for detecting a change in gas supply amount from
The molten salt electrolyzing apparatus according to claim 5 is the molten salt electrolyzing apparatus according to claim 4, wherein the recess has a circumferential shape along the side surface of the electrolytic cell, and Position the gas supply port (n is an integer of 2 or more).
The molten salt electrolytic apparatus according to
本発明の溶融塩電解装置における電解槽からの内容物の漏れ出しを検知する方法によれば、電解槽からの内容物の漏れ出しを、構成が簡易でありながら、高い信頼性のもとに検知することができる。 According to the method for detecting the leakage of the contents from the electrolytic cell in the molten salt electrolytic device of the present invention, the leakage of the contents from the electrolytic cell can be made with high reliability while having a simple configuration. It can be detected.
以下、本発明の溶融塩電解装置における電解槽からの内容物の漏れ出しを検知する方法および溶融塩電解装置を図面に基づいて説明するが、本発明の溶融塩電解装置における電解槽からの内容物の漏れ出しを検知する方法および溶融塩電解装置は以下の記載に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, the method for detecting leakage of contents from the electrolytic cell in the molten salt electrolyzing device of the present invention and the molten salt electrolytic device will be described based on the drawings, but the contents from the electrolytic cell in the molten salt electrolyzing device of the present invention The method for detecting the leak of material and the molten salt electrolysis apparatus are not construed as being limited to the following description.
図1は、本発明の溶融塩電解装置における電解槽からの内容物の漏れ出しを検知する方法を行うことができる溶融塩電解装置の一例の内部構造の模式的な正面断面図および平面図である。図1に示す溶融塩電解装置1は、溶融塩を保持するための、円形状の横断面外周を有する電解槽2の内部に、円柱状の陰極3と、陰極3を取り囲む円筒状の陽極4とが配置されている。溶融塩電解処理を行うと、円柱状の陰極3の表面に電解物が析出し、析出した電解物は、液状となって陰極3を伝って流れ下り、下端より滴り落ちて陰極3の下方に設置された受け皿5に集められて電解槽2から回収される。なお、図1における平面図では、陰極3、陽極4、受け皿5は図示を省略している。
FIG. 1 is a schematic front cross-sectional view and a plan view of an internal structure of an example of a molten salt electrolytic device capable of detecting a leak of contents from an electrolytic cell in the molten salt electrolytic device of the present invention. is there. A
電解槽2は、例えば、アルミナなどの材質からなる湯受け6に固定された電解槽台7の上に支持されている。湯受け6には、電解槽2の側面の外周に沿って円周形状の凹部8が設けられており、溶融塩電解処理を行っている際に電解槽3の側面の外周から高温の内容物が漏れ出た場合、漏れ出た内容物が電解槽3の側面を伝って流れ下り、下端より滴り落ちて凹部8に入る。凹部8には、円周を2等分した2箇所の内部に位置させた気体供給口9から常時一定量の気体が供給されている。電解槽2から漏れ出た内容物が凹部8に入って気体供給口9からの気体の供給の障害となることで、気体供給口9からの気体供給量が変化すると、その変化が検知器としての圧力センサ10によって検知される(圧力上昇の検知)。湯受け6に設けた凹部8に供給される気体は、電解槽2から回収される電解物を酸化させることなどがない窒素やアルゴンなどの不活性ガスを用いることが望ましい。気体供給路の先端となる気体供給口9の材質は、例えば耐食性や耐熱性に優れるステンレスが適している。気体供給口9からの気体供給量の変化は、流量センサによって検知してもよい(流量低下の検知)。
The
上記の通り、図1に示す溶融塩電解装置1では、凹部8の円周を2等分した2箇所の内部に気体供給口9を位置させてなり、電解槽2の側面の外周の内容物が漏れ出た場所に応じて、下端より滴り落ちて凹部8に入った内容物が流動して2つのいずれかの気体供給口9により早く到達することで、電解槽2からの内容物の漏れ出しをより早く検知することができる(即ち内容物の漏れ出し量が少ない段階での検知が可能である)。湯受け6と電解槽台7がアルミナなどの材質からなることは、これらが溶融塩電解処理中の電解槽2の温度上昇に対する耐熱性と保温性を有することで、処理中に加温され、凹部8に入った内容物が持つ熱量を維持せしめてその流動性の維持に寄与する。円周形状の凹部8の内部に気体供給口9を位置させた2箇所の双方から最も離れた2箇所から気体供給口9を位置させたそれぞれの箇所まで凹部8の底面を下り傾斜させ、2つの気体供給口9のいずれもを凹部8の底面が最も低い位置の内部に位置させることで、凹部8における電解槽2から漏れ出た内容物の気体供給口9への流動を促すようにしてもよい。
As described above, in the molten salt
図2は、別の本発明の溶融塩電解装置の模式的な平面図である。図2に示す溶融塩電解装置21は、円形状の横断面外周を有する電解槽22の側面の外周に沿って湯受け26に設けた円周形状の凹部28の円周を4等分した4箇所の内部に気体供給口29を位置させてなり、電解槽22の側面の外周の内容物が漏れ出た場所に応じて、下端より滴り落ちて凹部28に入った内容物が流動して4つのいずれかの気体供給口29により早く到達することで、電解槽22からの内容物の漏れ出しをより早く圧力センサ30によって検知することができるようにしていること以外は、図1に示す溶融塩電解装置1と同じ構成である(図2では、陰極、陽極、受け皿は図示を省略)。気体供給口の数が多いだけ、図2に示す溶融塩電解装置21は、図1に示す溶融塩電解装置1よりも、内容物の漏れ出し量がより少ない段階での検知が可能である。
FIG. 2 is a schematic plan view of another molten salt electrolysis apparatus of the present invention. The
なお、湯受けに設けた凹部は必ずしも円周形状である必要はなく、円周形状が分断されて周辺形状からなる区画を形成してもよいが、それぞれの区画には少なくとも1つの気体供給口を内部に位置させる必要がある(さもないとその区画に入った電解槽から漏れ出た内容物に基づいて電解槽からの内容物の漏れ出しを検知することができない)。 In addition, although the recessed part provided in the hot water receptacle does not necessarily need to be circumferential shape, although circumferential shape may be divided and you may form the division which consists of a peripheral shape, at least 1 gas supply port is formed in each division. Need to be located internally (otherwise leakage of contents from the electrolytic cell can not be detected based on the contents that leaked from the electrolytic cell that entered the compartment).
また、電解槽の横断面外周が多角形状であって、湯受けに設けた凹部が多角形の周形状や多角形の周形状が分断された周辺形状であってもよい。 Moreover, the cross-sectional outer periphery of an electrolytic cell may be polygonal shape, and the recessed part provided in the hot water receptacle may be a peripheral shape where polygonal peripheral shape and polygonal peripheral shape were divided.
以上の説明は、電解槽の側面の外周からの内容物の漏れ出しを検知する際のものであるが、電解槽からの内容物の漏れ出しが底面から起こった場合も、漏れ出た内容物が凹部に入ることで、電解槽からの内容物の漏れ出しを検知することができる。湯受けの中心から外周に向かって下りの傾斜を設け、電解槽の底面から漏れ出た内容物の凹部への流動を促すようにしてもよい。 The above description is for detecting the leakage of the contents from the outer periphery of the side surface of the electrolytic cell, but the leaked contents also when the leakage of the contents from the electrolytic cell occurs from the bottom surface By entering the recess, it is possible to detect the leakage of the contents from the electrolytic cell. A downward slope may be provided from the center of the hot water receiver toward the outer periphery to promote the flow of the contents leaked from the bottom of the electrolytic cell to the recess.
本発明は、溶融塩電解装置における電解槽からの内容物の漏れ出しを、構成が簡易でありながら、高い信頼性のもとに検知することができる方法、およびこの方法を行うことができる溶融塩電解装置を提供することができる点において産業上の利用可能性を有する。 The present invention is a method capable of detecting leakage of contents from an electrolytic cell in a molten salt electrolytic device with high reliability while having a simple configuration, and a melting method capable of performing this method. It has industrial applicability in that it can provide a salt electrolytic device.
1,21 溶融塩電解装置
2,22 電解槽
3 陰極
4 陽極
5 受け皿
6,26 湯受け
7 電解槽台
8,28 凹部
9,29 気体供給口
10,30 検知器(圧力センサ)
1, 21
Claims (6)
前記電解槽の側面の外周の下方に前記外周に沿って設けた凹部と、
気体供給口が前記凹部の内部に位置する、前記凹部の内部に気体を供給するための気体供給路と、
前記気体供給口からの気体供給量の変化を検知するための検知器と、
を少なくとも有する、溶融塩電解装置。 An electrolytic cell in which a cathode and an anode for electrolyzing molten salt of an object to be treated are disposed, and the molten salt is held,
A recess provided along the outer periphery below the outer periphery of the side surface of the electrolytic cell;
A gas supply passage for supplying a gas to the inside of the recess, wherein a gas supply port is located inside the recess;
A detector for detecting a change in gas supply amount from the gas supply port;
A molten salt electrolyzer comprising at least:
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