JP5905782B2 - 希土類元素含有物質からの希土類元素濃縮方法 - Google Patents

Description

本発明は希土類元素含有物質から希土類元素を濃縮する方法に関する。とりわけ本発明は希土類磁石から希土類元素を濃縮する方法に関する。

希土類元素は永久磁石、水素吸蔵合金、固体レーザー、ディスプレイ用蛍光体、蛍光灯、セラミックコンデンサ、センサー、燃料電池、着色剤等に使用されている。希土類元素はパソコン、スマートフォン及び電気自動車などを取り扱うハイテク産業に欠かせない物質であり、昨今の電子機器の高度化に伴ってその需要が高まっているが、希少元素であるために産出量が少なく、価格も高騰している。そのため、このようなハイテク機器から希土類を回収し、リサイクルするための技術開発が望まれている。

従来の希土類元素の回収方法は、湿式法と乾式法に分けることができる。湿式法では希土類を使用した機器を破砕してスクラップとし、これを酸により溶解し、固液分離や溶媒抽出によって各希土類元素に分離する方法が一般的である。湿式法を開示した文献としては、特許文献１〜３、非特許文献１等が挙げられる。また、乾式法としては、希土類含有物を還元後、ＣａＦ₂等のフッ化物フラックスと共に加熱溶融し、フラックス中に酸化物や炭素などの不純物を抽出する方法を開示した特許文献４〜６等が挙げられる。非特許文献２には、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石から酸化ホウ素を用いたガラススラグ法によってＮｄが抽出され、酸化ホウ素を主成分とするＮｄ含有ガラススラグ相とＦｅ−Ｂ合金とに分離されることが記載されている。

特開昭６２−８３４３３号公報 特公平５−１４７７７号公報 特開平５−２８７４０５号公報 特開２００１−３３５８１５号公報 特開２００２−１２９２１号公報 米国特許第５，１７４，８１１号明細書

町田憲一、"金属"、Ｖｏｌ．７９、アグネ技術センター、２００９年、ｐｐ．２９−３５ T.Saito他、"ガラススラグ法による廃Nd-Fe-Ｂ合金からのＮｄ抽出(The extraction of Nd from waste Nd-Fe-B alloys by the glass slag method)"、ジャーナルオブアロイズアンドコンパウンズ(Journal of ALLOYS AND COMPOUNDS)、エルビア(Elsevier), 353(2003) pp.189-193

湿式法では酸や沈澱剤を大量に使用するという問題や浸出に時間を要するという問題があることから乾式法が有望であるが、上述した方法以外にも有益な方法や改善策が存在すると考えられる。希土類元素の回収技術は未だ発展途上にあり、多くの選択肢を提供しておくことが今後の技術開発の可能性を広げる観点から望ましいであろう。

ここで、非特許文献２に記載されている酸化ホウ素を使用する方法は興味深いが、酸化ホウ素のガラススラグ相にＮｄを抽出することはできても、Ｎｄが十分に濃縮されているとはいえず、回収コストの点で問題が残る。また、希土類の分離回収の実用化を考える上では、希土類含有物質に鉄や銅が含まれている場合でも、これらと希土類を分離できることが望ましい。鉄は磁石の材料として、銅は配線材料やめっき成分として使用されるケースが多いからである。本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、鉄、銅及び希土類元素を含有する物質から希土類元素をより高い濃縮率で濃縮する方法を提供することを課題の一つとする。

本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討したところ、以下の知見を得た。希土類元素含有物質を融点降下剤及び酸化ホウ素（Ｂ₂Ｏ₃）フラックスの共存下で加熱溶融させると、希土類元素とＢ₂Ｏ₃を主体とした二元系融体が出現する。この二元系融体は所定条件下では更にＢ₂Ｏ₃相と、その下のＢ₂Ｏ₃相よりも希土類元素が富化された相にきれいに二液分離する。更に、希土類元素含有物質中にＦｅ及びＣｕが含まれている場合、融点降下剤を共存させることによって、Ｆｅ相とＣｕ相が更に生成する。そのため、この現象を利用すれば、例えば銅が混入した希土類磁石を、Ｂ₂Ｏ₃相と希土類元素が富化したＲｅ_xＯ_y−Ｂ₂Ｏ₃相とＦｅ相とＣｕ相に分離することができる。この点、非特許文献２ではＢ₂Ｏ₃を用いているが、このような二液相分離を利用していない点で大きく異なる。

本発明は上記知見を基礎として完成したものであり、一側面において、鉄、銅及び希土類元素を含有する物質を融点降下剤及びＢ₂Ｏ₃の共存下で加熱溶融し、Ｂ₂Ｏ₃相と、Ｂ₂Ｏ₃相よりも下方にＢ₂Ｏ₃相よりも希土類元素が富化された相と、前記希土類元素が富化された相の下方にＢ₂Ｏ₃相及び前記希土類元素が富化された相の何れの相よりも鉄が富化された相と、前記鉄が富化された相よりも下方にＢ₂Ｏ₃相、前記希土類元素が富化された相及び前記鉄が富化された相の何れの相よりも銅が富化された相とを形成する工程１を含む希土類元素含有物質からの希土類元素濃縮方法である。

本発明に係る希土類元素濃縮方法の一実施形態においては、工程１は、１１５０〜１６００℃で１０〜３６０分保持した後、冷却することを含む。

本発明に係る希土類元素濃縮方法の別の一実施形態においては、融点降下剤が炭素である。

本発明に係る希土類元素濃縮方法の更に別の一実施形態においては、炭素の供給源がＦｅ−Ｃ合金である。

本発明に係る希土類元素濃縮方法の更に別の一実施形態においては、工程１を酸化剤の共存下で行う。

本発明に係る希土類元素濃縮方法の更に別の一実施形態においては、酸化剤が酸化鉄である。

本発明に係る希土類元素濃縮方法の更に別の一実施形態においては、Ｂ₂Ｏ₃相中の希土類元素の総質量に対する前記希土類元素が富化された相中の希土類元素の総質量の比が１０以上である。

本発明に係る希土類元素濃縮方法の更に別の一実施形態においては、希土類元素にＮｄ、Ｄｙ及びＰｒから選択される少なくとも一種が含まれる。

本発明に係る希土類元素濃縮方法の更に別の一実施形態においては、希土類元素含有物質は希土類磁石を原料とする。

本発明に係る希土類元素濃縮方法の更に別の一実施形態においては、希土類磁石がネオジム磁石である。

本発明に係る希土類元素濃縮方法の更に別の一実施形態においては、工程１は、１１５０〜１６００℃で３６０分よりも長い時間保持した後、冷却することを含む。

本発明によれば、希土類元素が含まれる材料から希土類元素を高濃縮することができるようになる。そのため、本発明は例えば鉄、銅及び希土類元素を含有する使用済み製品から各成分を分離回収し、リサイクルするための要素技術として極めて有益である。

本発明に係る方法によって加熱処理した後の試料（例１）の断面写真の例である。 例２（比較）の実験を行ったときの試料のるつぼへの装入方法を示す図である。 例２の結果を示す断面写真である。

本発明に係る希土類元素含有物質からの希土類元素濃縮方法の一実施形態においては、鉄、銅及び希土類元素を含有する物質を融点降下剤及びＢ₂Ｏ₃の共存下で加熱溶融し、Ｂ₂Ｏ₃相と、Ｂ₂Ｏ₃相よりも下方にＢ₂Ｏ₃相よりも希土類元素が富化された相と、前記希土類元素が富化された相の下方にＢ₂Ｏ₃相及び前記希土類元素が富化された相の何れの相よりも鉄が富化された相と、前記鉄が富化された相よりも下方にＢ₂Ｏ₃相、前記希土類元素が富化された相及び前記鉄が富化された相の何れの相よりも銅が富化された相とを形成する工程１を含む。

（１．希土類元素含有物質）
希土類元素含有物質としては、鉄及び銅の他に、希土類元素、すなわちＳｃ（スカンジウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｃｅ（セリウム）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｐｍ（プロメチウム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｌｕ（ルテチウム）の１７元素の何れか１種以上を含有する物質であれば特に制限はない。典型的な実施形態においては、希土類元素含有物質にはＮｄ、Ｐｒ、Ｓｍ及びＤｙから選択される少なくとも一種が含まれる。希土類元素含有物質は混合物、化合物、焼結物、合金、及びこれらの組み合わせなど種々の形態を取ることができる。

本発明が処理対象とする希土類元素含有物質の典型例を挙げると、希土類元素は永久磁石、水素吸蔵合金、固体レーザー、ディスプレイ用蛍光体、蛍光灯、セラミックコンデンサ、センサー、燃料電池、着色剤等に使用されることから、これらの使用済み製品や、製品の製造過程で排出される端材などである。また、希土類元素含有物質は粉状や塊状を含め、何れの形状でも構わないので、加熱溶融前に予め粉砕する必要はない。従って、廃棄されたそのままの形態で処理することもできる。但し、磁石を処理するときは、安全性の観点から、加熱等の方法によって予め消磁しておくことが好ましい。

希土類元素を用いて作られる永久磁石は希土類磁石と呼ばれており、ネオジム磁石（例：Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系）、サマリウムコバルト磁石（例：Ｓｍ−Ｃｏ系）、プラセオジム磁石（例：Ｐｒ−Ｃｏ系）、サマリウム鉄窒素磁石（例：Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系）等が知られている。希土類磁石には希土類元素の他に鉄が含まれていることが多い。希土類磁石はモーター、自動車、ＭＲＩ、ハードディスク、ヘッドホン等への利用が多く、これらの電気・電子機器には配線用に銅が使用されている。本発明によれは電気・電子機器から磁石を取り出すことなく、そのまま処理可能である。湿式法を用いた場合には、鉄や銅を酸浸出するのに多くの時間及びコストを費やす必要があるが、後述するように、本発明に係る方法によれば、酸浸出することなく、鉄及び銅も相分離可能である。

また、製品によっては耐食性や電磁波シールド性を高めるために各種のめっきが施されているものもある。めっきは予め研磨等で除去した方が希土類富化相の純度を高める点で好ましいが、ニッケル、クロム、リンなど主要なめっき成分は鉄と挙動を同じくするので、希土類富化相への混入は僅かである。そのため、経済性も考慮すれば、めっきを除去することなく加熱溶融に供する方が実用的である。

（２．希土類希土類富化相形成）
希土類元素含有物質をＢ₂Ｏ₃フラックスの共存下で加熱溶融すると、希土類元素とＢ₂Ｏ₃を主体とした二元系融体が出現する。加熱溶融温度を適正化することにより、この融体は比重差によって上部のＢ₂Ｏ₃相と、下部の希土類富化相とに二液分離する。二液分離に適した温度は１１５０〜１６００℃であり、後述するＦｅ相中への希土類元素の分配率を下げるためには、１４００℃以下が好ましく、１２５０℃以下がより好ましい。加熱溶融温度が高すぎると二液分離しないために、Ｂ₂Ｏ₃と希土類元素の混在した相が生成するのみであり、希土類元素の十分な濃縮ができない。

高い分離性を得る観点からは、上記温度範囲に１０分以上保持し溶融状態にすることが好ましく、６０分以上保持することがより好ましい。但し、保持時間が長すぎても理論的な分配比を超えた効果は生じないことから、経済性を考慮すれば、保持時間は３６０分以下とするのが好ましく、２４０分以下とするのがより好ましい。

一方、後述するＦｅ相への希土類元素の分配率を低下させる観点からは、保持時間は更に長くする方が有利である。具体的には、上記温度範囲での保持時間は３６０分超であることが好ましく、５００分以上であることがより好ましく、７２０分以上であることが更により好ましい。保持時間の長期化によるＦｅ相中の希土類元素の濃度低減効果は本発明のように銅を含有する物質を処理対象とする場合に大きい。銅を含有しない物質の場合は、保持時間をこれほど長くしなくてもＦｅ相中における希土類元素の濃度低減は十分に達成できる。但し、保持時間を必要以上に長期化するのは省エネルギーと経済性の点でやはり望ましくないため、通常は１４４０分以下であり、典型的には１２００分以下である。

希土類富化相中の希土類元素はＢ₂Ｏ₃とＲｅ₂Ｏ₃の液体が均一に溶け合った形態で存在していると考えられ、希土類富化相とＢ₂Ｏ₃富化相の二液相分離を発生させるために（これより低い値だと化合物固体と液相、または化合物固相のみとなる。）２モルの希土類元素に対して３モルのＢ₂Ｏ₃が必要である。そのため、Ｂ₂Ｏ₃は、希土類元素含有物質に含まれる希土類元素に対して少なくとも１．５倍のモル比で共存させることが望ましく、希土類富化相を生成させるためには１．５倍以上のモル比で共存させることが好ましい。上限は特に設定されないが、余剰なＢ₂Ｏ₃の存在によりエネルギー消費が多くなるので、Ｂ₂Ｏ₃は希土類元素含有物質に含まれる希土類元素に対して５以下のモル比とするのが好ましく、４以下のモル比とするのがより好ましい。

二液分離させた後、上記温度範囲よりも高い温度に加熱することは二液分離性を悪化させるので避けるべきであるが、当該温度範囲に保持する前にいったん当該温度範囲よりも高温に加熱しておくことは鉄など高融点物質中に混入している希土類元素を溶かし出す上で有効である。従って、加熱溶融時の温度変化としては、二液分離に好適な上記温度範囲に加熱し、その後冷却する場合と、均質な融体を形成するために二液分離に好適な上記温度範囲よりも高温（例えば１６００℃以上）に加熱して、次いで、温度を低下させて二液分離に好適な上記温度範囲に保持し、その後冷却する場合がある。

Ｂ₂Ｏ₃相は典型的にはＢ₂Ｏ₃を８０質量％以上、より典型的にはＢ₂Ｏ₃を９０質量％以上含有する。希土類富化相はＢ₂Ｏ₃相よりも希土類元素が富化された相であり、典型的にはＢ₂Ｏ₃を３０〜７０質量％、より典型的にはＢ₂Ｏ₃を４０〜６０質量％、更により典型的にはＢ₂Ｏ₃を４０〜５０質量％含有する。本発明の一実施形態によれば、Ｂ₂Ｏ₃相中の希土類元素の総質量に対する希土類富化相中の希土類元素の総質量の比を１０以上とすることができ、好ましくは５０以上とすることができ、より好ましくは１００以上とすることができ、例えば１０〜２００とすることができる。

希土類元素含有物質が鉄及び銅を含有するときは、融点降下剤を更に共存させることで、希土類富化相の下方に、Ｂ₂Ｏ₃相及び希土類富化相の何れの相よりも鉄が富化された相（以下、「Ｆｅ相」という。）が形成され、Ｆｅ相の下方にＢ₂Ｏ₃相、希土類富化相及びＦｅ相の何れの相よりも銅が富化された相（以下、「Ｃｕ相」という。）が形成される。なお、Ｆｅ相やＣｕ相は希土類富化相よりも比重が大きいので、希土類富化相よりも下方に位置するのが通常であるが、鉄や銅の量が少ないとそれぞれ丸まってしまい、希土類富化相に包囲されるようにＦｅ相やＣｕ相が形成される可能性がある。しかしながら、このような場合においても本発明においては“下方”に形成されたとみなす。

本発明の一実施形態によれば、Ｂ₂Ｏ₃相中のＦｅの総質量に対するＦｅ相中のＦｅの総質量の比を１００以上とすることができ、好ましくは５００以上とすることができ、より好ましくは１０００以上とすることができ、例えば１００〜２０００とすることができ、５００〜１５００とすることもできる。また、本発明の一実施形態によれば、希土類富化相中のＦｅの総質量に対するＦｅ相中のＦｅの総質量の比を１０以上とすることができ、好ましくは５０以上とすることができ、より好ましくは１００以上とすることができ、例えば１０〜２００とすることができ、５０〜１５０とすることもできる。更に、本発明の一実施形態によれば、Ｆｅ相中の希土類元素の総質量に対する希土類富化相中の希土類元素の総質量の比を３以上とすることができ、好ましくは５以上とすることができ、例えば３〜１０とすることもできる。

本発明の一実施形態によれば、Ｂ₂Ｏ₃相中のＣｕの総質量に対するＣｕ相中のＣｕの総質量の比を１０００以上とすることができ、好ましくは２０００以上とすることができ、より好ましくは４０００以上とすることができ、例えば１００〜５０００とすることができる。また、本発明の一実施形態によれば、希土類富化相中のＣｕの総質量に対するＣｕ相中のＣｕの総質量の比を１００以上とすることができ、好ましくは５００以上とすることができ、より好ましくは１０００以上とすることができ、例えば１０〜２０００とすることができる。また、本発明の一実施形態によれば、Ｆｅ相中のＣｕの総質量に対するＣｕ相中のＣｕの総質量の比を５以上とすることができ、好ましくは１０以上とすることができ、例えば５〜２０とすることができる。更に、本発明の一実施形態によれば、Ｃｕ相中の希土類元素の総質量に対する希土類富化相中の希土類元素の総質量の比を１００以上とすることができ、好ましくは２００以上とすることができ、より好ましくは４００以上とすることができ、例えば１００〜５００とすることができる。

鉄の融点は１５３８℃と高いことから、二液分離の効率と溶解時のエネルギー低減を考慮すると、融点降下剤の共存下で工程１を実施するのが好ましい。融点降下剤としては、鉄の融点を下げることのできる物質であれば特に制限はないが、炭素、リン、ボロン、シリコン、硫黄、ヒ素、アンチモンなどが挙げられる。これらは単独で使用することもでき、二種類以上を組み合わせて使用することもできる。

融点降下剤の中でも炭素は、鉄や銅の酸化を防ぎ、鉄及び銅がＢ₂Ｏ₃相へ移動するのを防止する効果があり、分離性が向上するので好ましい。炭素の供給源としては、限定的ではないが、加熱炉に炭素るつぼを使用すること、炉壁を炭素コーティングすること、銑鉄等のＦｅ−Ｃ合金、コークス、グラファイト、プラスチック、有機物等を添加剤として反応系に添加すること、二酸化炭素、炭化水素系ガスなどの炭素源を吹き込むこと等が挙げられる。コークスやグラファイトは加熱溶融時に酸化し、ほとんどはガスとなって系外に排出されるので、各相に対する汚染物質となる心配も少ない一方で、系外に排出されやすいので融点降下や酸化防止効果としては弱くなる。一方、Ｆｅ−Ｃ合金の場合、炭素が合金中に組み込まれており、加熱溶融中も容易には系外に排出されないので、融点降下や酸化防止効果はコークスやグラファイトに比べて高い。そして、Ｆｅは分離性がよいので添加することによる弊害はない。よって、炭素の供給源としてＦｅ−Ｃ合金が優れている。

融点降下剤の添加量は、溶融温度が最も低くなるという理由により共晶点の組成付近とすることが好ましい。融点降下剤として炭素を使用する場合は、炭素飽和の状態、すなわち融体中にそれ以上炭素が溶け込まない状態で加熱溶融を行うことが融点降下や酸化防止効果の観点で好ましい。

加熱溶融時の雰囲気は特に制限はなく、大気雰囲気下で実施すれば足りる。しかしながら、鉄及び銅の酸化を防止する観点からは、Ａｒや窒素などの不活性雰囲気下で実施するのが好ましい。鉄が酸化するとＢ₂Ｏ₃相へ移行し易くなるからである。

鉄及び銅の酸化は回避すべきである一方で、希土類元素の酸化を促進することは、相分離性を良くする観点で好ましい。また、ネオジム磁石にはホウ素が含まれているが、このホウ素を酸化することによりＢ₂Ｏ₃とすることが望まれる。そこで、工程１を鉄の酸化が促進されない程度の酸化性条件下で加熱溶融を行うことが好ましい。このような観点からみた本発明に適した酸化剤としては、空気、二酸化炭素、酸化鉄（三酸化二鉄、四酸化三鉄）、酸化鉄を含む複合酸化物、酸化ボロン、一酸化炭素、亜硫酸ガス等が挙げられ、回収される鉄の不純物を低減する観点から空気、二酸化炭素、酸化鉄が好ましい。

酸化剤の添加量は、鉄を酸化させない理由により希土類元素に対して酸素量が１．５〜２．０倍のモル比とすることが好ましい。

ここで、非特許文献２との違いについて述べると、非特許文献２では不活性雰囲気の実験であり、適切な酸化剤も添加されていないことから、添加したＢ₂Ｏ₃が磁石中の希土類金属と次の反応をすることにより還元され、以下の反応式に従って鉄中のボロン濃度が増加する。
Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ＋Ｂ₂Ｏ₃＝Ｎｄ₂Ｏ₃＋３Ｆｅ₂Ｂ＋８Ｆｅ
このことから非特許文献２の方法では、鉄中のホウ素は全くといっていいほど除去できない。鉄の再利用を考えると、鉄中にホウ素が含まれない本方法が望ましいと考えられる。この点、本発明によれば、上述した希土類元素を酸化し、鉄は酸化させないような酸化性条件下で加熱溶融を行うことにより、Ｆｅ相中にホウ素はほとんど混入しないようにすることが可能である。

（３．分離回収）
各相が形成された後は、溶融状態にある間に各相を分液することにより、希土類富化相を含めて各相を分離回収することができる。Ｂ₂Ｏ₃相は工程１に再利用することができる。分液の方法としては、比重の重い相から順番に炉底から排出する方法がある。比重の軽い相は炉の上部から抽出してもよい。また、冷却して固化させてから、相の境界に沿ってカッター等で切断してもよい。冷却する際は、分離性を挙げるために、固化するまでは徐冷するのが好ましい。

分離回収された希土類富化相は公知の任意の処理に供することができる。例えば、シュウ酸、塩酸、硫酸等を用いた酸浸出を行って希土類元素を溶解した後、水酸化アンモニウム、硫酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム等を添加してｐＨ調整することによって希土類元素の塩を析出する。酸化ホウ素は液中に溶解したままであるので、固液分離することによって希土類元素の塩を回収可能である。上述した乾式処理によって、予め鉄及び銅が除去されているので、浸出に要する酸の量は格段に小さくて済む。その後、溶融塩電解やＣａ還元などの方法によって希土類元素を単体として回収することができる。希土類元素の塩を焼成することで希土類酸化物として回収することもできる。

（例１）
加熱して消磁した市販のネオジム磁石を鉄乳鉢によって粉砕し実験に供した。ネオジム磁石にはＮｉ−Ｃｕ−Ｎｉの三層めっきが施されていたが、表面を研磨してめっき層を除去した。ＩＣＰ−ＡＥＳを用いて決定されためっき除去後の試料の組成を表１に示す。

（単位：質量％）

ネオジム磁石試料（５．０ｇ）、Ｂ₂Ｏ₃（１０ｇ）、Ｆｅ₂Ｏ₃（１．２ｇ）、Ｃを４．３質量％含むＦｅ−Ｃ合金（７．５ｇ）を、Ｃｕ（７．５ｇ）と共に黒鉛るつぼへ装入した。Ｆｅ₂Ｏ₃はネオジム磁石中の希土類元素とホウ素を酸化させるために加えた。試料を１１７０℃で１時間、アルゴン雰囲気中で加熱保持した後、アルゴンガスを吹き付けて急冷した。相の分離を目視で確認した後、各相成分をＩＣＰ−ＡＥＳを用いて分析した。

上記実験によって得られた試料の写真を図１に示す。図１から分かるように、試料が四相に分離している。表２に示す各相の分析結果からみて、これら四相は鉛直方向に上からネオジムを０．２４質量％程度含むＢ₂Ｏ₃相、黒緑色のネオジム、ジスプロシウム、プラセオジム等の希土類元素が富化されたＮｄ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃相、銅を６．８７質量％程度含んだＦｅ−Ｃ合金相、Ｆｅを５．７８質量％程度含むＣｕ合金相であった。

（単位：質量％）

表２より、Ｂ₂Ｏ₃相中の希土類元素の総質量に対する希土類富化相（Ｎｄ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃相）中の希土類元素の総質量の比は１４８．５であり、Ｆｅ相（Ｆｅ−Ｃ合金相）中の希土類元素の総質量に対する希土類富化相中の希土類元素の総質量の比は６．４であり、Ｃｕ相（Ｃｕ合金相）中の希土類元素の総質量に対する希土類富化相中の希土類元素の総質量の比は４３７．９であった。上記実験結果より、磁石中の希土類元素をＮｄ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃相へ分離・回収すると同時に、鉄と銅も分離・回収することが可能であることが分かる。表中で、Ｆｅ−Ｃ合金相及びＣｕ合金相におけるＢ₂Ｏ₃が「−」となっているが、これはＢ₂Ｏ₃としては検出されなかったという意味である。

（例２：比較
ここでは、鉄と銅の分離性を検証する比較実験を行った。アルミナるつぼ内に図２に示すように鉄５ｇ及び銅５ｇを装入した。試料を１５５０℃で１時間、次いで１２００℃で１時間、何れもアルゴン雰囲気中で加熱保持した後、アルゴンガスを吹き付けて急冷した。結果を図３に示す。融点降下剤を添加しなかったため、相分離していないことが分かる。

（例３）
加熱保持時間を１２時間に変更した他は、例１と同様の条件で、市販のネオジム磁石に対して相分離実験を行った。その結果、例１と同様に試料が四相に分離した。各相の分析結果を表３に示す。

（単位：質量％）

表３より、Ｆｅ相（Ｆｅ−Ｃ合金相）におけるネオジム、ジスプロシウム、プラセオジムの濃度は例１に対して１／１０００〜５／１０００程度の濃度に激減したことが分かる。

Claims (11)

1. 鉄、銅及び希土類元素を含有する物質を鉄の融点降下剤及びＢ₂Ｏ₃の共存下で希土類元素を酸化するための酸化性条件下として加熱溶融し、Ｂ₂Ｏ₃相と、Ｂ₂Ｏ₃相よりも下方にＢ₂Ｏ₃相よりも希土類元素が富化された相と、前記希土類元素が富化された相の下方にＢ₂Ｏ₃相及び前記希土類元素が富化された相の何れの相よりも鉄が富化された相と、前記鉄が富化された相よりも下方にＢ₂Ｏ₃相、前記希土類元素が富化された相及び前記鉄が富化された相の何れの相よりも銅が富化された相とを形成する工程１を含む希土類元素含有物質からの希土類元素濃縮方法。
2. 工程１は、１１５０〜１６００℃で１０〜３６０分保持した後、冷却することを含む請求項１に記載の方法。
3. 鉄の融点降下剤が炭素である請求項１又は２に記載の方法。
4. 炭素の供給源がＦｅ−Ｃ合金である請求項３に記載の方法。
5. 工程１を希土類元素を酸化するための酸化剤の共存下で行う請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
6. 希土類元素を酸化するための酸化剤が酸化鉄である請求項５に記載の方法。
7. Ｂ₂Ｏ₃相中の希土類元素の総質量に対する前記希土類元素が富化された相中の希土類元素の総質量の比が１０以上である請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
8. 希土類元素にＮｄ、Ｄｙ及びＰｒから選択される少なくとも一種が含まれる請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
9. 希土類元素含有物質は希土類磁石を原料とする請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
10. 希土類磁石がネオジム磁石である請求項９に記載の方法。
11. 工程１は、１１５０〜１６００℃で３６０分よりも長い時間保持した後、冷却することを含む請求項１、３〜１０の何れか一項に記載の方法。