JP4243461B2

JP4243461B2 - 希土類金属の回収方法

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Publication number: JP4243461B2
Application number: JP2002228820A
Authority: JP
Inventors: 徹一茂木; 哲治齋藤
Original assignee: Chiba Institute of Technology
Current assignee: Chiba Institute of Technology
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-06
Also published as: JP2004068082A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本発明は希土類磁石や希土類系水素吸蔵合金などの希土類合金から希土類金属を回収する方法に関する。更に詳述すると、本発明は、希土類合金中に含まれる希土類金属の簡便なリサイクルに好適な希土類合金からの希土類金属回収方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サマリウムコバルト磁石やネオジウム鉄ボロン磁石などの希土類合金を用いた希土類磁石は高性能磁石としてコンピュータ周辺機器、民生用電子機器、計測・通信機器から自動車、医療機器まで幅広く使用されている。希土類磁石の生産量は年々増加しているため、市中からスクラップとして回収された希土類合金をリサイクルする体制の早期確立が望まれている。
【０００３】
希土類合金をリサイクルするためには、希土類合金から希土類金属だけを抽出する必要がある。この希土類合金から希土類金属を抽出する方法としては、希土類酸化物から希土類金属を精製する方法として知られている溶媒抽出法やイオン交換法などの適用が可能である。これらは、市中から回収した希土類合金を粉砕した後に、培焼して酸化物にしてから希土類金属の酸化物を溶媒を使って抽出したり、イオン交換膜などを使って浸出させるものである。また、別の方法として、希土類合金を粉砕した後に硫酸などの酸で溶解し、希土類金属をフッ化物や酸化物の沈殿として回収する方法も提案されている。
【０００４】
上記の方法は水溶液を用いるいわゆる湿式プロセスであるが、これらの他に水溶液を用いない乾式のプロセスがある。この乾式のプロセスとしては、マグネシウムや銀などの金属を用いて希土類金属の溶融金属との選択的な反応というプロセスを経て希土類合金から希土類金属を回収する方法が最近提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した溶媒抽出法やイオン交換法では、粉砕、培焼、浸出と工程数が多いと共に工程条件が複雑で、しかもコストが非常に高くなってしまうことから実用化が難しいものである。また、粉砕後の希土類合金を硫酸などの酸で溶解しフッ化物や酸化物の沈殿として回収する方法では、希土類合金のリサイクルにより大量の廃棄溶液が発生するという問題がある。
【０００６】
一方、乾式のプロセスでは、実際の希土類合金、すなわち市中からスクラップとして回収された希土類合金は酸素を多量に含んでいるため、マグネシウムなどが酸化されるという理由により希土類金属の回収は実際には難しいものと予想される。
【０００７】
このように、希土類合金から希土類金属を回収するためには各種の問題があるので、市中から回収した希土類合金のスクラップから希土類金属を回収することによりリサイクルする体制を確立するのは困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、簡便かつ安価であると共に廃棄溶液が少なく、尚かつ酸素を多量に含んだ希土類合金からでも希土類金属を回収可能な希土類金属の回収方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本願発明者らがネオジウム鉄ボロン磁石などの希土類合金からの希土類金属の回収方法について鋭意検討した結果、希土類合金を酸化ホウ素と共に溶解して凝固させると、希土類磁石の主成分の一つである希土類金属だけが酸化ホウ素中に溶解することを実験的に見出した。
【００１０】
本発明はかかる知見に基づいてなされたものであり、請求項１記載の希土類金属の回収方法は、酸化ホウ素と希土類合金とをるつぼ中で溶解してから凝固させることにより、希土類合金と酸化ホウ素とを反応させて希土類合金中の希土類金属のみを酸化ホウ素中に抽出するようにしている。
【００１１】
溶解した酸化ホウ素と希土類合金とは、希土類合金中の反応性に富む希土類金属だけが酸化ホウ素と反応して、希土類金属だけが酸化物あるいは窒化物となって酸化ホウ素中に移動し、希土類金属とその他の金属成分とを分解する。これによって、希土類合金中から希土類金属が全て回収できる。
【００１２】
ここで、酸化ホウ素と希土類合金とは、るつぼの中に一緒に投入するだけでも良いし、請求項２記載の発明のように予め酸化ホウ素で希土類合金を包み込むようにしてるつぼに収めるようにしても良い。請求項２記載の発明の場合には、希土類合金とそれを包み込む酸化ホウ素の全面で反応が起こるので、反応がより完全なものとなると共に周りの酸化ホウ素に取り込まれた希土類金属の酸化物と中央に残る金属とが容易に分離できる。また、場合によっては請求項３記載の発明のように、少なくとも内壁部に酸化ホウ素を備えるるつぼを用い、るつぼの内壁の酸化ホウ素を溶解しながらるつぼの中の希土類合金を溶解させ、溶解した希土類合金と酸化ホウ素とを反応させると共に凝固させるようにしても良い。この場合には、希土類合金とるつぼとが高温で反応するという現象を積極的に利用して、るつぼの内壁面から溶け出す酸化ホウ素と希土類合金中の希土類金属のみが反応して酸化ホウ素中に取り込まれた状態で固化されることを実験的に見いだした。このため、希土類合金をるつぼ内に収めて加熱するだけの簡便な操作で希土類合金中から希土類金属を回収することができる。
【００１４】
また、本願発明者らは、希土類合金としてネオジウム鉄ボロン磁石合金だけではなく、サマリウムコバルト磁石合金やランタンニッケル水素吸蔵合金など幅広い希土類合金に、上記の回収方法が適用できることを実験的に見出した。かかる知見に基づいて請求項４記載の発明は為されたものであって、請求項１から３までのいずれか記載の希土類金属の回収方法において、希土類合金は希土類金属と遷移金属の金属間化合物相を主相とする合金であるようにしている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
この希土類金属の回収方法は、酸化ホウ素と希土類合金とをるつぼ中で溶解してから凝固させることにより、希土類合金と酸化ホウ素とを反応させて希土類合金中の希土類金属のみを酸化ホウ素中に抽出するものである。
【００１７】
ここで、回収対象とされる金属は、特に限定されるものではないが、希土類金属の他、有用金属ないし微量金属であることが好ましく、特に希土類金属であることが有用である。また、処理対象となる合金類は、希土類合金、特に希土類金属と遷移金属の金属間化合物相を主相とする合金である。具体的には、ネオジウム鉄ボロン磁石合金、サマリウムコバルト磁石合金、ランタンニッケル合金などである。
【００１９】
また、代表的なガラス材料の組成を表１に示す。この表から明らかなように、酸化ホウ素はＢ_２Ｏ_３を主成分として、ＳｉＯ_２を含まないことが分かる。
【００２０】
【表１】

【００２１】
更に、希土類合金の溶解に用いられるるつぼとしては、一般には希土類合金とるつぼが高温で反応するため、カルシアなどの希土類金属と反応しないるつぼを用いるのが普通である。しかし、本発明では、溶解時に酸化ホウ素で希土類合金を包み込むようにしているので、るつぼの材質には特に限定されるものではなく、カルシアでも、石英ガラスでも実施可能である。特に、希土類合金とるつぼが高温で反応するという現象を積極的に利用することにより、希土類合金から希土類金属のみを分離できることを実験的に見出したことから、るつぼを上述の好適な成分からなる酸化ホウ素で厚肉に構成したり、あるいはライニングを施したるつぼを採用し、るつぼの内壁面を溶解して必要量の酸化ホウ素を供給するようにしても良い。
【００２２】
酸化ホウ素と希土類合金とは、るつぼの中に一緒に投入するだけでも良いし、予め酸化ホウ素で希土類合金を包み込むようにしてるつぼに収めるようにしても良い。予め酸化ホウ素で希土類合金を包み込む場合には、希土類合金とそれを包み込む酸化ホウ素の全面で反応が起こるので、反応がより完全なものとなると共に周りの酸化ホウ素に取り込まれた希土類金属の酸化物と中央に残る金属とが容易に分離できる。また、希土類合金とこれから希土類金属を回収するに十分な量の酸化ホウ素即ち溶解したときに希土類合金を包み込める程の量の酸化ホウ素を、るつぼの中に一緒に投入して加熱することによって両者を溶解させる場合には、酸化ホウ素で予め希土類合金を包み込む工程が不要となり、単に希土類合金と酸化ホウ素とをるつぼの中に一緒に投入して加熱するだけの簡単な操作で済む。また、少なくとも内壁部に酸化ホウ素を備えるるつぼを用いる場合には、るつぼの内壁の酸化ホウ素を溶解しながらるつぼの中の希土類合金を溶解させ、溶解した希土類合金と酸化ホウ素とを反応させると共に凝固させるようにしても良い。この場合には、るつぼ内に希土類合金だけを収めてから加熱するだけの簡便な操作で希土類合金中から希土類金属を回収することができる。
【００２３】
上述した希土類合金と酸化ホウ素とは、るつぼ内で希土類合金の融点より僅かに高い温度例えば１００℃程度高い温度で加熱されると、まず酸化ホウ素が溶解されて希土類合金を包み込み、次いでこの酸化ホウ素で包み込まれた希土類合金が溶融状態となる。溶融した酸化ホウ素と希土類合金は高温で反応して、希土類合金中の希土類金属だけが酸化物となって分解され溶融酸化ホウ素中に移動する。そこで、電気炉による加熱を停止し温度を下げていくと、希土類金属を含む酸化ホウ素と希土類金属を含まない合金とが得られる。これにより、希土類合金から希土類金属を回収することができる。実験によると、ネオジウム鉄ボロン磁石合金のように、希土類金属の含有量が多い場合には、保持温度は不要であり、溶融した酸化ホウ素と希土類合金が自然に凝固する間に反応して、希土類合金中の希土類金属だけが酸化物となって分解され溶融酸化ホウ素中に移動する。また、希土類金属の含有率が低いなどの理由により反応性が悪くなる場合には、溶解時に一定の保持温度が必要になることもある。
【００２４】
これら一連の加熱処理は、酸化を促進しない雰囲気中で行うことが望まれ、アルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスの雰囲気中あるいは真空雰囲気中で行うことが好ましい。しかし、酸化物の状態で酸化ホウ素中に回収されることから、通常の空気中での処理でも差し支えはない。
【００２５】
また、酸化ホウ素中に酸化物の形態で回収された希土類金属は、必要に応じて還元処理されて希土類金属としてリサイクルされる。例えば、酸化ホウ素ごと再び溶解され、比重差などを利用して酸化ホウ素から分離された後、還元処理を行うことによって金属化される。
【００２６】
上述した実施形態によれば、希土類合金に粉砕や培焼などの前処理を施すことなく希土類合金から希土類金属を回収することができるので、数多くの複雑な工程を必要とせず希土類金属を簡便かつ安価に回収することができる。
【００２７】
また、上述した実施形態によれば、酸化ホウ素を用いているので、市中から回収した酸素を多量に含む希土類合金であっても何ら問題無くそのまま適用できる。よって、市中から回収した希土類合金のスクラップから希土類金属を回収してリサイクルする体制の実現が容易になる。
【００２８】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【００２９】
【実施例】
（実施例１）
図１に示すＢＮ（窒化ボロン）るつぼ３と電気炉４を用いて、希土類合金２を酸化ホウ素１で包み込んだ状態で加熱し、酸化ホウ素１更には希土類合金２を溶融させた。ここで、希土類合金としてネオジウム鉄ボロン磁石合金を用いた。尚、ネオジウム鉄ボロン磁石合金の融点は１２８０℃、酸化ホウ素の融点は４５０℃である。
【００３０】
まず、図１に示すように、ＢＮ（窒化ボロン）るつぼ３内にネオジウム鉄ボロン磁石合金２とブロック状の酸化ホウ素１とを積み上げて、ネオジウム鉄ボロン磁石合金２の周りをブロック状の酸化ホウ素１で囲繞する。その状態で、アルゴンガス雰囲気中で６５０℃（酸化ホウ素の融点より２００℃高い温度）まで加熱して酸化ホウ素１のみを僅かに溶解した。その後、酸化ホウ素１を室温まで冷却して凝固させた。このようにして酸化ホウ素１でネオジウム鉄ボロン磁石合金を包み込んだ（所謂２重るつぼ状態とした）。尚、るつぼ３内のネオジウム鉄ボロン磁石合金２の温度は、るつぼ３の中央に装入される石英ガラスシース（鞘）５を利用して導入される温度測定器（図示省略）によって測定される。
【００３１】
次に、この酸化ホウ素１で包み込まれたネオジウム鉄ボロン磁石合金をアルゴンガス雰囲気中で１３８０℃（ネオジウム鉄ボロン磁石合金の融点より１００℃高い温度）まで加熱してネオジウム鉄ボロン磁石合金と酸化ホウ素１との両方を溶解して反応させた。その後に融解物を室温まで冷却して凝固させた。そして、ＢＮるつぼ３をダイヤモンドカッタで切断して試料を回収した。そして、溶解・凝固前後におけるネオジウム鉄ボロン磁石合金並びに酸化ホウ素の組成の変化を比較した。
【００３２】
溶解凝固前後のネオジウム鉄ボロン磁石合金の組成を表２に示す。また、溶解凝固前後の酸化ホウ素１の組成を表３に示す。
【００３３】
【表２】

【００３４】
【表３】

【００３５】
この結果から明らかなように、本実施例に用いたネオジウム鉄ボロン磁石合金は溶解前にネオジウムを２５．５０重量％含んでいたが、酸化ホウ素１中での溶解凝固後のネオジウム鉄ボロン磁石合金はネオジウムを０．０１重量％しか含まないことが判明した。逆に溶解前の酸化ホウ素１はネオジウムを０．０１重量％しか含んでいなかったが、ネオジウム鉄ボロン磁石合金と共に溶解凝固した後の酸化ホウ素１はネオジウムを２５．８０重量％も含むことが判明した。
【００３６】
本実施例に用いたネオジウム鉄ボロン磁石合金と酸化ホウ素１中での溶解凝固後のネオジウム鉄ボロン磁石合金とのＸ線回折図を図２に示す。同図に示すように、酸化ホウ素１中での溶解前のネオジウム鉄ボロン磁石合金（ａ）には主相である強磁性相のＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ金属間化合物の回折ピークが見られるが、酸化ホウ素１中での溶解凝固後のネオジウム鉄ボロン磁石合金（ｂ）には強磁性相のＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ金属間化合物の回折ピークは見られず、Ｆｅ相およびＦｅ_２Ｂ相の回折ピークのみが観察される。
【００３７】
このＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ金属間化合物のような希土類金属と遷移金属の金属間化合物は、高温では酸素や水素と希土類金属のみが反応して、その結果、金属間化合物が分解することが多い。本実施例では、酸化ホウ素１中での溶解凝固によりネオジウム鉄ボロン磁石合金のＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ金属間化合物が高温で酸化ホウ素１と反応することにより、希土類金属のみが酸化ホウ素１中に回収され、その結果Ｆｅ相とＦｅ_２Ｂ相からなる合金が得られたものと考えられる。
【００３８】
次に、酸化ホウ素１中での溶解凝固後のネオジウム鉄ボロン磁石合金の組織写真（ＳＥＭ写真）およびＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）により撮影したその組織写真に対応するネオジウム元素（Ｎｄ）、鉄元素（Ｆｅ）、ボロン元素（Ｂ）のＸ線像を図３に示す。Ｘ線像の濃淡は感度に違いがあるため異なる元素では直接比較検討できないが、一般に白く見える部分はその元素があることを、また黒く見えるところはその元素が無いことを示す。この試料のＦｅおよびＢのＸ線像は白い部分が見られるが、ＮｄのＸ線像は殆ど白い部分が見られない。このことからも、この試料は殆どネオジウムを含まず、大部分が鉄およびボロンよりなることが確認できた。
【００３９】
以上の結果より、ネオジウム鉄ボロン磁石合金のネオジウムは酸化ホウ素１中での溶解凝固により酸化ホウ素１中に回収されたことが確認できた。
【００４０】
（比較例１）
希土類合金２としてネオジウム鉄ボロン磁石合金を酸化ホウ素無しで、そのままＢＮるつぼ３に入れ、アルゴンガス雰囲気中で１３８０℃まで加熱してネオジウム鉄ボロン磁石合金を溶解した。その後室温まで冷却した。
【００４１】
本実施例に用いたネオジウム鉄ボロン磁石合金と溶解凝固後のネオジウム鉄ボロン磁石合金との組成を分析した。その結果を表４に示す。
【００４２】
【表４】

【００４３】
同表に示すように、溶解前のネオジウム鉄ボロン磁石合金はネオジウムを２５．５０重量％含んでいたが、酸化ホウ素無しで溶解凝固したネオジウム鉄ボロン磁石合金は溶解前のネオジウム鉄ボロン磁石合金とほぼ同様にネオジウムを２５．６０重量％含むことが判明した。
【００４４】
以上の結果より、酸化ホウ素無しでネオジウム鉄ボロン磁石合金を溶解凝固しても、ネオジウムの含有率は殆ど変化しないことがわかった。
【００４５】
（比較例２）
希土類合金２としてネオジウム鉄ボロン磁石合金を、また酸化ホウ素１に代えてパイレックスガラス（コーニング社製商品名：パイレックス（登録商標））をそれぞれ用いた。ネオジウム鉄ボロン磁石合金の融点は１２８０℃、パイレックスガラスの軟化点は８２１℃である。さらに、表１に示すように、パイレックスガラスは１３ｗｔ％のＢ_２Ｏ_３を含有しているものの、主成分としてＳｉＯ_２を８０．００重量％含有している。
【００４６】
まず、ネオジウム鉄ボロン磁石合金とパイレックスガラスとをＢＮるつぼ３に入れ、アルゴンガス雰囲気中で１０２１℃まで加熱してパイレックスガラスのみを軟化させた。その後、パイレックスガラスを室温まで冷却して凝固させた。このようにしてパイレックスガラスでネオジウム鉄ボロン磁石合金を包み込んだ。
【００４７】
次に、このパイレックスガラスで包み込まれたネオジウム鉄ボロン磁石合金をアルゴンガス雰囲気中で１３８０℃まで加熱してネオジウム鉄ボロン磁石合金とパイレックスガラスとの両方を溶解して反応させた。その後に融解物を室温まで冷却して凝固させた。そして、ＢＮるつぼ３をダイヤモンドカッタで切断して試料を回収した。
【００４８】
溶解凝固前後のネオジウム鉄ボロン磁石合金の組成を表５に示す。また、溶解凝固前後のパイレックスガラスの組成を表６に示す。
【００４９】
【表５】

【００５０】
【表６】

【００５１】
溶解前のネオジウム鉄ボロン磁石合金にはネオジウムを２５．５０重量％含んでいたが、パイレックスガラス中での溶解凝固後でも依然としてネオジウム鉄ボロン磁石合金は溶解前とほぼ同じネオジウムを２５．６０重量％含むことが判明した。また、溶解前のパイレックスガラスはネオジウムを０．０１重量％しか含んでいなかったが、ネオジウム鉄ボロン磁石合金と共に溶解凝固した後のパイレックスガラスもまたネオジウムを０．０１重量％しか含まないことが判明した。この分析結果から、酸化ホウ素１の代わりにパイレックスガラスを使用しても、希土類合金２と殆ど反応しないため希土類金属の回収はできないことが分かった。
【００５２】
図４に本実施例に用いたネオジウム鉄ボロン磁石合金とパイレックスガラス中での溶解凝固後のネオジウム鉄ボロン磁石合金とのＸ線回折図を示す。同図に示すように、パイレックスガラス中での溶解前のネオジウム鉄ボロン磁石合金（ａ）には主相である強磁性相のＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ金属間化合物の回折ピークが見られ、またパイレックスガラス中での溶解凝固後のネオジウム鉄ボロン磁石合金にも溶解前のネオジウム鉄ボロン磁石合金と同様の回折ピークが見られる。このことより、パイレックスガラスを用いるとネオジウム鉄ボロン磁石合金のＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ金属間化合物が高温でパイレックスガラスと殆ど反応しないことが確認できた。
【００５３】
次に、パイレックスガラスを用いた溶解凝固後のネオジウム鉄ボロン磁石合金の組織写真（ＳＥＭ写真）およびＥＰＭＡにより撮影したその組織写真に対応するネオジウム元素（Ｎｄ）、鉄元素（Ｆｅ）、ボロン元素（Ｂ）のＸ線像を図５に示す。同図に示すように、酸化ホウ素１を用いた場合（図３参照）に比べてＮｄのＸ線像とＦｅのＸ線像に白い部分が見られる。以上の結果より、ＳｉＯ_２を８０．００重量％含有するパイレックスガラスを用いるとネオジウム鉄ボロン磁石合金のＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ金属間化合物が高温でパイレックスガラスと殆ど反応しないことが確認できた。
【００５４】
（比較例３）
希土類合金２としてネオジウム鉄ボロン磁石合金を、また酸化ホウ素１に代えてソーダライムを用いた。表１に示すように、ソーダライムガラスはＳｉＯ_２を７１．００重量％含有している。この結果、パイレックスガラスの場合と同様にソーダライムガラス中にネオジウムを回収できなかった。
【００５７】
（実施例２）
希土類合金２としてネオジウム鉄ボロン磁石合金を用い、酸化ホウ素を用いて溶解・凝固させた。ネオジウム鉄ボロン磁石合金の融点は１２８０℃、酸化ホウ素の融点は４５０℃である。
【００５８】
この実施例では、予め酸化ホウ素で希土類合金を包み込んでおいてから加熱溶解させるのではなく、ネオジウム鉄ボロン磁石合金と反応に十分な大量の酸化ホウ素１をＢＮるつぼ３に一緒に入れて、そのままアルゴンガス雰囲気中で１３８０℃まで加熱してネオジウム鉄ボロン磁石合金および酸化ホウ素１の両方を溶解して反応させた。その後にこれらの融解物を室温まで冷却し凝固させた。ＢＮるつぼ３をダイヤモンドカッタで切断して試料を回収した。このネオジウム鉄ボロン磁石合金と酸化ホウ素１中での溶解凝固後のネオジウム鉄ボロン磁石合金との組成を表７に示す。
【００５９】
【表７】

【００６０】
本実施例に用いたネオジウム鉄ボロン磁石合金は溶解前にネオジウムを２５．５０重量％含んでいたが、酸化ホウ素１中での溶解凝固後のネオジウム鉄ボロン磁石合金はネオジウムを０．０１重量％しか含まないことが判明した。このことより、実施例１のようにネオジウム鉄ボロン磁石合金を酸化ホウ素１により完全に包み込まなくても、酸化ホウ素１とネオジウム鉄ボロン磁石合金をるつぼ３に入れて溶解凝固させるだけで十分に反応して、希土類金属を酸化ホウ素中に取込み酸化ホウ素中に回収できることが判明した。
【００６１】
（実施例３）
希土類合金としてサマリウムコバルト磁石合金を用い、酸化ホウ素を用いて溶解・凝固させた。サマリウムコバルト磁石合金の融点は１２９３℃、酸化ホウ素の融点は４５０℃である。
【００６２】
まず、サマリウムコバルト磁石合金と酸化ホウ素とをＢＮるつぼに入れ、アルゴンガス雰囲気中で６５０℃まで加熱して酸化ホウ素のみを溶解した。その後、酸化ホウ素を室温まで冷却して凝固させた。このようにして酸化ホウ素でネオジウム鉄ボロン磁石合金を包み込んだ。
【００６３】
次に、この酸化ホウ素で包み込まれたサマリウムコバルト磁石合金をアルゴンガス雰囲気中で１４９３℃まで加熱してサマリウムコバルト磁石合金と酸化ホウ素との両方を溶解して反応させた。その後に融解物を室温まで冷却して凝固させた。そして、ＢＮるつぼをダイヤモンドカッタで切断して試料を回収した。
【００６４】
溶解凝固前後のサマリウムコバルト磁石合金の組成を表８に示す。
【００６５】
【表８】

【００６６】
本実施例に用いたサマリウムコバルト磁石合金は溶解前にサマリウムを３３．８重量％含んでいたが、酸化ホウ素１中での溶解凝固後のサマリウムコバルト磁石合金はサマリウムを０．０３重量％しか含まないことが判明した。
【００６７】
以上の結果より、サマリウムコバルト磁石合金のサマリウムも酸化ホウ素１中で溶解凝固を行うとネオジウム鉄ボロン磁石合金と同様に酸化ホウ素１中に回収できることが判明した。さらに、本実施例ではサマリウムコバルト磁石合金のサマリウムを酸化ホウ素１中に回収することにより、レアメタルで高価なコバルトを回収できるという利点もあることが分かった。
【００６８】
（実施例４）
希土類合金２としてランタンニッケル水素吸蔵合金を用い、酸化ホウ素を用いた。ランタンニッケル水素吸蔵合金の融点は１３２５℃、酸化ホウ素の融点は４５０℃である。
【００６９】
ランタンニッケル水素吸蔵合金と酸化ホウ素１とをＢＮるつぼ３に入れ、アルゴンガス雰囲気中で１４２５℃まで加熱してランタンニッケル水素吸蔵合金および酸化ホウ素１との両方を溶解して反応させた。その後に融解物を室温まで冷却して凝固させた。そして、ＢＮるつぼ３をダイヤモンドカッタで切断して試料を回収した。このランタンニッケル水素吸蔵合金と酸化ホウ素１中での溶解凝固後のランタンニッケル水素吸蔵合金との組成を表９に示す。
【００７０】
【表９】

【００７１】
本実施例に用いたランタンニッケル水素吸蔵合金は溶解前にランタンを３２．２３重量％含んでいたが、酸化ホウ素１中での溶解凝固後のランタンニッケル水素吸蔵合金はランタンを０．０１重量％しか含まないことが判明した。このことより、実施例１のように希土類合金２を酸化ホウ素１により完全に包み込まなくても、酸化ホウ素１とランタンニッケル水素吸蔵合金をるつぼ３に入れて溶解凝固させるだけで十分に反応して、希土類金属を回収できることが判明した。
【００７２】
また、実施例３においてサマリウムコバルト磁石合金でサマリウムを酸化ホウ素１中に回収することによりレアメタルであるコバルトを回収できたように、このランタンニッケル水素吸蔵合金ではランタンを酸化ホウ素１中に回収することにより高価なニッケルも回収できるという利点もあることが分かった。
【００７３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１から３に記載の希土類金属の回収方法によれば、粉砕や培焼、抽出などといった複雑な前処理なしに、酸化ホウ素と希土類合金とを直接溶解・凝固させるだけで、希土類金属の回収ができるので、希土類金属を簡便かつ安価に回収することができる。また、溶液を必要としないので、廃液の発生を防止できる。さらに、酸化ホウ素には酸化物が含まれているので、酸素を多量に含んだ希土類合金からでも希土類金属を回収することができる。これらのことから、市中から回収した希土類合金のスクラップから希土類金属を回収してリサイクルする体制を確立できるようになる。
【００７４】
更に、請求項２記載の発明によると、希土類合金とそれを包み込む酸化ホウ素の全面で反応が起こるので、反応がより完全なものとなると共に周りの酸化ホウ素に取り込まれた希土類金属の酸化物と中央に残る金属とが容易に分離できる。
【００７５】
更に、請求項３記載の発明によると、希土類合金をるつぼ内に収めて加熱するだけの簡便な操作で希土類合金中から希土類金属を回収することができる。
【００７６】
また、請求項４記載の希土類金属の回収方法によれば、希土類合金は希土類金属と遷移金属の金属間化合物相を主相とする合金であるようにしているので、ネオジウム鉄ボロン磁石合金、サマリウムコバルト磁石合金、ランタンニッケル水素吸蔵合金などの希土類合金から希土類金属を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の希土類金属の回収方法により希土類合金から酸化ホウ素に希土類金属を抽出する実験装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】ネオジウム鉄ボロン磁石合金のＸ線回折図であり、（ａ）は溶解前、（ｂ）は酸化ホウ素中で溶解凝固した後を示す。
【図３】酸化ホウ素中で溶解凝固したネオジウム鉄ボロン磁石合金の組織を示すＳＥＭ写真およびＮｄ、Ｆｅ、ＢのＸ線像写真である。
【図４】ネオジウム鉄ボロン磁石合金のＸ線回折図であり、（ａ）は溶解前、（ｂ）はパイレックスガラス中で溶解凝固した後を示す。
【図５】パイレックスガラス中で溶解凝固したネオジウム鉄ボロン磁石合金の組織を示すＳＥＭ写真およびＮｄ、Ｆｅ、ＢのＸ線像写真である。
【符号の説明】
１酸化ホウ素
２希土類合金
３るつぼ

Claims

酸化ホウ素と希土類合金とをるつぼ中で溶解してから凝固させることにより、前記希土類合金と前記酸化ホウ素とを反応させて前記希土類合金中の希土類金属のみを前記酸化ホウ素中に抽出することを特徴とする希土類金属の回収方法。
予め前記酸化ホウ素により前記希土類合金を包み込んだ状態で、前記希土類合金および前記酸化ホウ素を溶解してから凝固させることを特徴とする請求項１記載の希土類金属の回収方法。
前記るつぼとして少なくとも内壁部に酸化ホウ素を有するものを用い、前記るつぼ中で前記希土類合金を溶解すると同時に前記るつぼの酸化ホウ素から成る内壁を溶解し、溶解した前記希土類合金と前記酸化ホウ素とを反応させると共に凝固させることを特徴とする請求項１記載の希土類金属の回収方法。
前記希土類合金は希土類金属と遷移金属の金属間化合物相を主相とする合金であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか記載の希土類金属の回収方法。