JP6488907B2

JP6488907B2 - 微生物を用いた希土類元素の回収方法

Info

Publication number: JP6488907B2
Application number: JP2015123922A
Authority: JP
Inventors: 真紀島田; 丹羽　勇介; 勇介丹羽; 敏夫染谷
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2015-06-19
Filing date: 2015-06-19
Publication date: 2019-03-27
Anticipated expiration: 2035-06-19
Also published as: JP2017008355A

Description

本発明は、微生物を用いた希土類元素の回収方法に関する。

ネオジム（Ｎｄ）やジスプロシウム（Ｄｙ）などの希土類金属は、磁石のような磁性体をはじめとして、幅広い工業製品に利用されている。例えば、モータ等に搭載される永久磁石としては、従来は安価なフェライト磁石が多用されていたが、モータの小型化や高性能化に伴い、より高性能な希土類磁石の使用量が年々増加している。代表的な希土類磁石としては、サマリウム・コバルト磁石およびネオジム磁石が主に知られている。

このうち、ネオジム磁石は、磁力が非常に強力であり、安価に製造でき、小型化・薄型化も可能であるという利点がある。このため、ネオジム磁石は、ハードディスクやエアコン等の電子機器など種々の製品に利用され、さらに、ハイブリッド車等に使用される各種モータやセンサーなどにも採用され、その使用量が増えてきている。ネオジム磁石は、ネオジム、鉄（Ｆｅ）、ホウ素（Ｂ）を主成分とし、高温下での磁力向上のために、ジスプロシウムが添加剤として使用されている。

しかしながら、希土類磁石の原料である希土類金属はその産出国が限定されているため、近い将来需要が供給を上回ることも予想され、資源的な問題を危惧する声が高まっている。このため、希土類磁石の生産時に発生する磁石粉末、屑および不良スクラップ、ならびに回収製品から目的とする希土類金属を回収し、リサイクルする必要性が強く求められている。

一方、希土類磁石に用いる希土類金属は、ネオジム、ジスプロシウムのほかにも、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）などがある。これらの希土類金属の分離には、イオン交換樹脂法（固−液抽出法）や溶媒抽出法（液−液抽出法）が知られている。溶媒抽出法（液−液抽出法）としては、焼成した磁石を塩酸によりｐＨ２．０未満となるように制御した液中に加えることにより、鉄族元素を不溶化させて分離するという手法がある（特許文献１）。工業的な希土類金属の精製分離には、連続的な工程により効率的に大量処理が可能であるため、主に溶媒抽出法が用いられている。

特開２０１２−２３７０５３号公報

希土類磁石を含む液のｐＨは希土類元素が溶出することで上昇しやすいため、希土類元素の溶出中にｐＨを制御するためには、無機酸を適宜追加投入する必要がある。そのためには無機酸の運搬や管理、無機酸添加用の装置およびｐＨ制御装置などが必要である。

本発明者らは、上記の問題を解決すべく、鋭意研究を行った。その結果、希土類磁石を含む液のｐＨを制御するために、酸を生産する微生物を用いることで、上記課題を解決し、本発明の完成に至った。

本発明に係る方法によれば、希土類元素と鉄族元素とを含む処理対象物から、希土類元素を回収することができる。これは、微生物が酸を生産することより、無機酸を適宜投入する必要なく、希土類元素の溶出中にｐＨを制御することができるためである。そのため、無機酸の運搬や管理、無機酸添加用の装置およびｐＨ制御装置などが不要である。また、微生物によりｐＨが過度に低下しない（例えば０．８未満）ことで、鉄族元素の溶出を抑制できる。なお、上記メカニズムは、本発明の技術的範囲をなんら制限するものではない。

図１は、実施例１における溶出反応時のｐＨの推移を示す。

以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。

本明細書において、範囲を示す「Ｘ〜Ｙ」は「Ｘ以上Ｙ以下」を意味し、「重量」と「質量」、「重量％」と「質量％」および「重量部」と「質量部」は同義語として扱う。また、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温（２０〜２５℃）／相対湿度４０〜５０％の条件で測定する。

本発明は、希土類元素の回収方法に関する。具体的には、酸を生産する微生物を含む液中で、希土類元素と鉄族元素とを含む処理対象物から、前記希土類元素を溶出させる溶出工程（以下、単に「溶出工程」とも称する）を含む、希土類元素の回収方法に関する。本発明において、前記液中に希土類元素が溶出しても、微生物が酸を生産することにより、前記液のｐＨを制御することができる。このため、前記液のｐＨを制御するため、無機酸を追加投入することなく、希土類元素を溶出できる。また、本発明によれば、前記微生物が生育環境を維持するため、ｐＨが過度に低下せず、よって前記液中への鉄族元素の溶出を抑制できる。本発明によって、溶出した希土類元素は、その後、イオン交換樹脂法や有機溶媒による抽出を適用することにより、さらに高度に精製することもできる。ゆえに、希土類元素と鉄族元素とを含む処理対象物から、目的とする希土類金属を効率的にリサイクルできる。

［微生物］
本発明の希土類元素を溶出させる溶出工程では、処理対象物から希土類元素を溶出させるために、酸を生産する微生物を含む液を用いる。本発明に用いることができる微生物としては、酸を生産するものであれば特に制限されず、公知の微生物を適宜選択して用いることができる。前記微生物は、処理対象物から希土類元素を効率よく溶出させる観点から、好熱性および好酸性の微生物が好ましく、硫黄酸化細菌がより好ましい。硫黄酸化細菌は、硫黄を硫酸に酸化できるため、低ｐＨの酸性環境（例えば、ｐＨ２．０以下）を形成できる。また硫黄酸化細菌が生育環境を維持しようとするため、前記液のｐＨが過度に低下すること（例えば、ｐＨ０．８未満）を抑制できる。加えて、用いる硫黄酸化細菌としては、好熱性であり、例えば高温環境（例えば、４５℃以上）で生育できるものが好ましい。具体的には、アシディアヌス属（Ａｃｉｄｉａｎｕｓ）、アシディチオバチルス属（Ａｃｉｄｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ）、メタロスファエラ属（Ｍｅｔａｌｌｏｓｐｈａｅｒａ）、スルフォロブス属（Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ）などの微生物を挙げることができる。本発明の酸を生産する微生物として、好ましくはアシディアヌス属（Ａｃｉｄｉａｎｕｓ）の微生物である。これらの微生物から２種以上を組み合わせて使用してもよい。

アシディアヌス属（Ａｃｉｄｉａｎｕｓ）の微生物としては、例えば、アシディアヌス・ブライアリ（Ａｃｉｄｉａｎｕｓｂｒｉｅｒｌｅｙｉ、例えばＤＳＭ１６５１）などが例示できる。

アシディチオバチルス属（Ａｃｉｄｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ）の微生物としては、例えば、アシディチオバチルス・カルダス（Ａｃｉｄｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓｃａｌｄｕｓ、例えばＡＴＣＣ５１７５６）などが例示できる。

メタロスファエラ属（Ｍｅｔａｌｌｏｓｐｈａｅｒａ）の微生物としては、例えば、メタロスファエラ・セドゥラ（Ｍｅｔａｌｌｏｓｐｈａｅｒａｓｅｄｕｌａ、例えばＪＣＭ９０６４）などが例示できる。

スルフォロブス属（Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ）の微生物としては、例えば、スルフォロブス・ソルファタリカス（Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓｓｏｌｆａｔａｒｉｃｕｓ、例えばＡＴＣＣ３５０９１）などが例示できる。

上記微生物は、独立行政法人製品評価技術基盤機構（ＮＩＴＥ）、米国菌培養収集所（ＡＴＣＣ）、ドイツ微生物細胞培養コレクション（ＤＳＭＺ）などから入手することができる。

なお、上記菌株において、自然的または人工的手段によって変異させて得られ、かつ酸を生産できる変異体もまた、本発明に用いられる。

本発明に用いる微生物は、溶出工程に要する時間を短縮する観点から、前培養しておくことが好ましい。

本発明に用いる微生物の前培養は、通常の方法によって行える。例えば、微生物の種類によって、好気的条件下または嫌気的条件下で、微生物を培養する。前者の場合には、微生物の培養は、振とうあるいは通気攪拌などによって行われる。また、前培養の条件は、培地の組成や培養法によって適宜選択され、本発明の微生物が増殖できる条件であれば特に制限されず、前培養する微生物の種類に応じて適宜選択できる。

培養に用いる培地のｐＨの上限は、特に制限されず、通常６．０以下であり、好ましくは３．５以下であり、より好ましくは２．０以下である。前記培地のｐＨの下限は、特に制限されず、例えば０．８以上が好ましい。

培養温度の下限は、特に制限されず、通常４５℃以上であり、好ましくは５０℃以上、より好ましくは６５℃以上である。培養温度の上限は、特に制限されず、例えば、９６℃以下が好ましい。

微生物の培養時間は、特に制限されず、培養する微生物の種類や培養条件などによって、任意に設定できる。例えば、２４〜５００時間、好ましくは３６〜４００時間である。溶出工程において、微生物が生理的に良好な状態である対数増殖期に達したものを供することが好ましい。

微生物の前培養に使用する培地は、固体または液体培地のいずれでもよく、また、使用する微生物が資化しうる炭素源、適量の窒素源、無機塩およびその他の栄養素を含有する培地であれば、合成培地または天然培地のいずれでもよい。通常、培地は、炭素源、窒素源および無機物を含む。炭素源としては、使用する菌株が資化できる炭素源であれば特に制限されない。具体的には、微生物の資化性を考慮して、グルコース、フラクトース、セルビオース、ラフィノース、キシロース、マルトース、ガラクトース、デンプン、デンプン加水分解物、糖蜜、廃糖蜜等の糖類、麦、米等の天然物、グリセロール、メタノール、エタノール等のアルコール類、酢酸、グルコン酸、ピルピン酸、クエン酸等の脂肪酸類などが挙げられる。上記炭素源は、培養する微生物による資化性を考慮して適宜選択される。また、上記炭素源を１種または２種以上選択して使用することができる。

また、本発明の微生物の前培養において使用できる窒素源としては、肉エキス、ペプトン、ポリペプトン、酵母エキス、大豆加水分解物、大豆粉末、カゼイン、ミルクカゼイン、カザミノ酸、グリシン、グルタミン酸、アスパラギン酸等の各種アミノ酸、コーンスティープリカー、その他の動物、植物、ポテトエキス、微生物の加水分解物等の有機窒素源；アンモニア、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウムなどのアンモニウム塩、硝酸ナトリウムなどの硝酸塩、尿素等の無機窒素源などが挙げられる。上記窒素源は、培養する微生物による資化性を考慮して適宜選択される。また、上記窒素源を１種または２種以上選択して使用することができる。

無機物としては、マグネシウム、マンガン、カルシウム、ナトリウム、カリウム、銅、鉄および亜鉛などの、リン酸塩、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、塩化物等のハロゲン化物などが挙げられる。また、ポテトエキスなどの植物エキスを用いても良い。上記無機物は、前培養する微生物による資化性を考慮して適宜選択される。また、上記無機物を１種または２種以上選択して使用することができる。また、培地中に、必要に応じて、植物油、界面活性剤等を添加してもよい。

さらに、培地には、必要に応じて、微生物が酸を生産するのに必要な成分を含むことが好ましい。例えば、硫黄酸化細菌を用いる場合、培地に無機硫黄化合物（例えば、硫黄華、硫化水素、チオ硫酸など）を含むことが好ましい。硫黄酸化細菌は、無機硫黄化合物を酸化して生体エネルギーを生産し、その結果、硫酸を生産するからである。上記無機硫黄化合物は、培養する硫黄酸化細菌による代謝を考慮して適宜選択される。また、上記硫黄化合物を１種または２種以上選択して使用することができる。

［処理対象物］
本発明では、希土類元素を回収する原料として、希土類元素と鉄族元素とを含む処理対象物を用いる。前記処理対象物は、希土類元素および鉄族元素を含むものであれば特に制限されず、ネオジム磁石、サマリウム・コバルト磁石およびプラセオジム磁石などの希土類磁石が例示できる。希土類磁石（例えば、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石）の加工工程で発生する磁石粒子、屑および不良スクラップ、使用済みの希土類磁石（回収製品）なども使用されるが、これらに限定されない。処理対象物の形状は、板状、粉末状、顆粒状、柱状、ボタン状など、特に制限されない。

希土類元素としては、ネオジム（Ｎｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）のほかにも、サマリウム（Ｓｍ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）などのランタノイド、およびスカンジウム（Ｓｃ）やイットリウム（Ｙ）であってもよい。

鉄族元素とは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）およびＮｉ（ニッケル）の総称である。

本発明の処理対象物は、上記希土類元素および鉄族元素以外の元素を含んでもよい。希土類元素および鉄族元素以外の元素として、ホウ素（Ｂ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）などが例示できる。

本発明の溶出工程において、処理対象物の平均粒径（平均粒子経）は、特に制限されず、任意の平均粒径のものが使用できる。希土類元素の溶出率を向上させるという観点から、溶出工程で用いる処理対象物の平均粒径の上限は、例えば１０５μｍ以下であり、好ましくは７５μｍ以下であり、より好ましくは３０μｍ以下であり、さらに好ましくは１０μｍ以下であり、特に好ましくは５μｍ以下、さらに特に好ましくは１μｍ以下である。処理対象物の平均粒径が５μｍ以下であることにより、希土類元素の溶出率を向上することができる。処理対象物の平均粒径の下限は、特に制限されないが、取扱い性などの観点から、好ましくは０．５μｍ以上である。上記粒径は、酸を生産する微生物を含む液に添加する処理対象物の粒径である。

上記の平均粒径を有する処理対象物を得る方法は、特に制限されず、例えば音波篩などの従来公知の方法を用いることができる。所望の平均粒径の処理対象物とするため、必要に応じて、自動乳鉢、ボールミル、サンドミル、乳鉢と乳棒など従来公知の方法で粉砕してもよい。

本発明では、溶出工程の前に、希土類元素および鉄族元素を含む処理対象物を加熱して、鉄族元素を酸化させる加熱工程（以下、単に「加熱工程」とも称する）をさらに含むことが好ましい。未加熱の処理対象物からであっても、本発明に係る方法を用いることにより、希土類元素を回収することは可能である。しかしながら、加熱により鉄族元素が酸化物へと転換することで、溶出工程において、希土類元素を優先的に溶出できる。また、鉄族元素の溶出を抑制できる。

本発明の加熱工程において、処理対象物を加熱するには、電気炉などの従来公知の手段が使用できる。加熱は、大気中で行ってもよいし、酸化性ガス雰囲気下で行ってもよい。

処理対象物を加熱する場合、加熱温度は任意に設定できる。加熱工程における加熱温度の下限としては、例えば、６００℃以上であり、好ましくは８００℃以上であり、より好ましくは１０００℃以上である。８００℃以上であると、処理対象物に含まれる鉄族元素を十分に酸化することができる。また、前記加熱温度の上限としては、特に制限されないが、エネルギーの利用効率などの観点から、好ましくは１２００℃以下であり、より好ましくは１１００℃以下である。

処理対象物の加熱時間は、加熱温度との関係で任意に調整すればよいが、例えば０．２時間〜５時間、好ましくは０．５時間〜２時間である。

処理対象物の平均粒径（算術平均経）は、レーザー散乱式粒度分布測定により求めることができ、体積基準の平均直径を粒子径とした。測定装置として、例えばレーザー回析粒度分布分析装置ＬＡ−９２０型（堀場製作所製）を用いることができる。

加熱工程において、加熱前の処理対象物の平均粒径の上限は、特に制限されないが、例えば、５００μｍ以下であり、好ましくは１０５μｍ以下であり、より好ましくは７５μｍ以下である。前記平均粒径の下限もまた、特に制限されないが、例えば２３μｍ以上であり、好ましくは３０μｍ以上であり、より好ましくは５０μｍ以上である。前記平均粒径が１０５μｍ以下であると、加熱により鉄族元素を十分に酸化することができる。前記平均粒径が３０μｍ以上であると、加熱時に電気炉などに付着することを抑制できる。

加熱工程において、加熱後の処理対象物の平均粒径とは、処理対象物を加熱した後、室温まで冷却したときの処理対象物の平均粒径である。加熱後の処理対象物の平均粒径は、加熱温度や加熱時間により変化するが、例えば１５μｍ以下である。溶出工程で用いる加熱後の処理対象物の平均粒径は、特に制限されず、上記と同じ範囲のものを用いることができる。希土類元素の溶出率を向上させるという観点から、通常１０μｍ以下であり、好ましくは５μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ以下である。上記記載の方法を用いることで、所望の平均粒径である加熱後の処理対象物を得ることができる。

本発明に用いる処理対象物に含まれる希土類元素の含量は、特に制限されないが、処理対象物全量（１００質量％）に対して、例えば５〜５０質量％である。本発明に用いる処理対象物に含まれる鉄族元素の含量もまた、特に制限されないが、処理対象物全量（１００質量％）に対して、例えば２０〜９５質量％である。上記処理対象物において、残部は上記以外の他の元素である。

処理対象物に含まれる元素の含量は、従来公知の方法で測定することができる。例えば、誘導結合プラズマ発光分光分析装置ＳＰＳ−３５２０（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製）により定量分析することができる。

［希土類元素を溶出する工程］
本発明に係る方法においては、酸を生産する微生物を含む液中で、希土類元素と鉄族元素とを含む処理対象物から、前記希土類元素を溶出させる溶出工程を含む。酸を生産する微生物を含む液の調製方法は、特に制限されない。例えば、微生物を前培養し、別途調製した液に前培養液を加えて前記微生物を含む液としてもよいし、液体培地に微生物を接種して、その培養液を前記微生物を含む液としてもよい。微生物を培養する場合、培養方法や培養条件などは、上記記載のものを用いることができる。

本発明に係る方法では、酸を生産する微生物の前培養液を別途調製した液に加えて、酸を生産する微生物を含む液を調製し、前記微生物を含む液に処理対象物を加えて反応液（以下、単に「反応液」と称する）とすることが好ましい。上述したとおり、処理対象物から希土類元素が溶出することで、反応液のｐＨが上がりやすくなる。反応液が酸を生産する微生物を含まない場合、ｐＨの上昇が希土類元素の溶出を抑制することがあるため、無機酸などを追加投入してｐＨを調節する必要がある。しかし、本発明は、微生物が酸を生産するため、無機酸などを追加投入することなく前記微生物を含む反応液のｐＨを所望の範囲に維持できる（つまり、ｐＨを下げることができる）。したがって、効率的に希土類元素を溶出させることができる。また、微生物は生育環境を維持するため、反応液のｐＨを過度に低下させず（例えば、ｐＨ０．８未満）、よって鉄族元素の溶出を抑制することができる。

本発明の方法において、希土類元素の溶出条件は、微生物が生育できれば（つまり酸を生産できれば）、特に制限されず、酸を生産する微生物の生育条件と同様の条件が適用できる。用いる微生物の種類により、溶出工程における、酸を生産する微生物を含む液のｐＨや温度、溶出時間などの条件を調整することが好ましい。

溶出工程において、処理対象物を加える際、酸を生産する微生物を含む液のｐＨの上限は、特に制限されない。前記液のｐＨの上限は、希土類元素の溶出率を上げるという観点から、好ましくは２．０以下であり、より好ましくは２．０未満である。また前記液のｐＨの下限もまた、特に制限されないが、鉄族元素の溶出を抑制するという観点から、好ましくは０．８以上である。

溶出工程において、処理対象物を加える際、酸を生産する微生物を含む液の温度の下限は、酸を生産する微生物が生育できる温度であれば、特に制限されない。前記温度の下限は、例えば４５℃以上であり、希土類元素の溶出率を上げ、鉄族元素の溶出を抑制するという観点から、好ましくは５０℃以上であり、より好ましくは６５℃以上である。前記温度の上限もまた、前記微生物が生育できる温度であれば、特に制限されず、例えば９６℃以下である。

希土類元素を溶出させる時間は、特に制限されず、処理対象物の形態や量、酸を生産する微生物を含む液のｐＨや温度などによって適宜調整できる。希土類元素を十分に溶出させる観点から、希土類元素を溶出させる時間は、好ましくは２４〜１６８時間であり、より好ましくは３２〜４８時間である。

処理対象物から希土類元素を溶出させている間、反応液を攪拌または振とうしてもよい。

溶出工程において、酸を生産する微生物を含む液に加える処理対象物の量は、特に制限されず、処理対象物に含まれる希土類元素の含量により、適宜調整することができる。例えば、酸を産生する微生物を含む液６．６Ｌ〜１３２．０Ｌ、好ましくは１３．２Ｌ〜６６．０Ｌに対して、１ｍｏｌの希土類元素を含む処理対象物を加えることができる。

酸を生産する微生物を含む液に含まれる微生物の量は、特に制限されず、用いる微生物によって任意に設定できる。希土類元素の溶出に要する時間を短縮できる観点から、酸を生産する微生物を含む液が、当該液のｐＨを制御できる量の微生物を含むことが好ましい。例えば、前記液に含まれる微生物の量の下限は、ｐＨを制御する観点から、通常は１．０×１０^１２ｃｅｌｌｓ／ｍ^３以上であり、好ましくは４．５×１０^１２ｃｅｌｌｓ／ｍ^３以上であり、より好ましくは０．９×１０^１３ｃｅｌｌｓ／ｍ^３以上であり、さらに好ましくは、１．４×１０^１４ｃｅｌｌｓ／ｍ^３以上である。前記液に含まれる微生物の量の上限は、ｐＨを所望の範囲に維持するという観点から、好ましくは５．０×１０^１４ｃｅｌｌｓ／ｍ^３以下である。

前記微生物の量の測定は、特に制限されず、例えばバクテリア計算盤（ＳＬＧＣ）などの従来公知の方法を用いることができる。

［その他の工程］
上記工程によって、希土類元素を溶出した後、希土類元素を分離、精製する方法は、特に制限されない。例えば、ろ紙を用いてろ過し、ろ液をイオン交換樹脂法（固−液抽出法）や溶媒抽出法（液−液抽出法）等の、従来公知の方法を単独または組み合わせて用いて精製する方法が挙げられる。

本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。

＜微生物の培養＞
微生物として、アシディアヌス・ブライアリ（Ａｃｉｄｉａｎｕｓｂｒｉｅｒｌｅｙｉ）を用いた。

下記表１の組成となるように、各成分を蒸留水に溶解し、硫酸（６Ｎ）でｐＨ２．０に調節して、液体培地を調製した。

上記の液体培地２７ｍｌに、Ａ．ブライアリを、予め滅菌した綿栓ピペットを用いて３ｍｌ接種し、６５℃、１５０ｒｐｍで１週間振とう培養した。前記培養した液３０ｍｌを２７０ｍｌの液体培地に加え、６５℃、１５０ｒｐｍで１週間振とう培養して、前培養液を調製した。

＜処理対象物の調製＞
処理対象物として、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の加工工程で発生した磁石粒子を使用した。音波篩を用いて、３０〜１０５μｍの平均粒径である磁石粒子を回収した。回収した磁石粒子を、電気炉を用いて、大気雰囲気中で１０００℃、１時間の加熱処理を行った。加熱後の磁石粒子を自動乳鉢で２０分粉砕し、平均粒径１０μｍの磁石粒子とし、また、ボールミルで２時間粉砕し、平均粒径１μｍの磁石粒子を得た。

磁石粒子の平均粒径（算術平均経）は、レーザー散乱式粒度分布測定により求め、体積基準の平均直径を粒子径とした。測定装置として、レーザー回析粒度分布分析装置ＬＡ−９２０型（堀場製作所製）を用いた。

加熱処理後、磁石粒子の組成を誘導結合プラズマ発光分光分析装置ＳＰＳ−３５２０（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製）により定量分析した。磁石粒子の組成は、Ｆｅ：４７質量％、Ｎｄ：１９質量％、Ｄｙ：３．７質量％、Ｂ：０．７７質量％、Ｃｏ：１．５質量％、その他の金属元素：２．１質量％であり、残りは酸素などの非金属元素であった。

［実施例１］
ジャーファーメンターに、液体培地２７００ｍｌを加え、６５℃に加熱した。Ａ．ブライアリの前培養液３００ｍｌを加え、３０００ｍｌの培養液とした。培養液のｐＨは、２．０であった。培養液を６５℃、２５０ｒｐｍで振とう培養した。培養開始から６日目、培養液のｐＨが１．０となった時点で、平均粒径１μｍの加熱後の磁石粒子９０ｇを培養液に加えて、反応液とした。磁石粒子を加える時の菌体密度をバクテリア計算盤（ＳＬＧＣ）で測定したところ、１．４×１０^１４ｃｅｌｌｓ／ｍ^３であった。

前記反応液を、６５℃、２５０ｒｐｍで４８時間振とう後、反応液をろ紙を用いてろ過し、ろ液をサンプリングした。ろ液中の希土類元素（ＮｄおよびＤｙ）と鉄（Ｆｅ）の成分を、誘導結合プラズマ発光分光分析装置ＳＰＳ−３５２０（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製）により定量分析した。分析結果を基に、各元素の溶出率を求めた。溶出率（％）は、（ろ液中の各元素の質量／加熱後の磁石粒子中の各元素の質量）×１００として算出した。

［実施例２］
Ａ．ブライアリに代えて、アシディチオバチルス・カルダス（Ａｃｉｄｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓｃａｌｄｕｓ）を用いた。

上記の液体培地２７ｍｌに、Ａ．カルダスを予め滅菌した綿栓ピペットを用いて３ｍｌ接種し、４５℃、１５０ｒｐｍで１週間振とう培養した。前記培養した液３０ｍｌを２７０ｍｌの液体培地に加え、４５℃、１５０ｒｐｍで１週間振とう培養して、前培養液を調製した。

Ａ．ブライアリの前培養液に代えて、Ａ．カルダスの前培養液とし、培養温度および溶出温度を４５℃とした以外は、実施例１と同様にして、各元素の溶出率を求めた。

［実施例３］
平均粒径１μｍの加熱後の磁石粒子に代えて、平均粒径１０μｍの加熱後の磁石粒子を使用した以外は、実施例１と同様にして、各元素の溶出率を求めた。

［実施例４］
ジャーファーメンターに、硫酸（６Ｎ）でｐＨ１．０に調節した液体培地２８５０ｍｌを加え、６５℃に加熱した。Ａ．ブライアリの菌体密度を０．９×１０^１４ｃｅｌｌｓ／ｍ^３と調製した前培養液１５０ｍｌを加え、３０００ｍｌの培養液とした。培養液のｐＨは、１．０であった。１０分以内に平均粒径１μｍの加熱後の磁石粒子９０ｇを培養液に加えて、反応液とした。磁石粒子を加える時の菌体密度をバクテリア計算盤（ＳＬＧＣ）で測定したところ、４．５×１０^１２ｃｅｌｌｓ／ｍ^３であった。

前記反応液を、６５℃、２５０ｒｐｍで４８時間振とう後、反応液をろ紙を用いてろ過し、ろ液をサンプリングした。希土類元素（ＮｄおよびＤｙ）と鉄（Ｆｅ）の成分を、誘導結合プラズマ発光分光分析装置ＳＰＳ−３５２０（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製）により定量分析した。分析結果を基に、各元素の溶出率を求めた。溶出率（％）は、（ろ液中の各元素の質量／加熱後の磁石粒子中の各元素の質量）×１００として算出した。

［実施例５］
液体培地のｐＨを２．０に調節し、磁石粒子を加える時の培養液のｐＨを２．０とした以外は、実施例４と同様にして、各元素の溶出率を求めた。

［比較例１］
ｐＨ１．０の硫酸（６Ｎ）３０００ｍｌに、磁石粒子９０ｇを加えて、懸濁液とした。懸濁液を、６５℃、２５０ｒｐｍで４８時間振とう後、懸濁液をろ紙を用いてろ過し、ろ液をサンプリングした。希土類元素（ＮｄおよびＤｙ）と鉄（Ｆｅ）の成分を、誘導結合プラズマ発光分光分析装置ＳＰＳ−３５２０（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製）により定量分析した。分析結果を基に、各元素の溶出率を求めた。溶出率は、（ろ液中の各元素の質量／加熱後の磁石粒子中の各元素の質量）×１００％として算出した。

実施例１〜５および比較例１の詳細を表２、結果を表３に示す。

表２に示すとおり、本発明によれば、酸を生産する微生物を含む液を用いることで、前記液のｐＨの上昇が抑えられた。また、表３に示すとおり、鉄の溶出率は０．２〜０．５％であり、ろ液にはほとんど鉄が溶出しなかった。つまり、鉄の溶出を抑制しつつ、効率的に希土類元素を溶出させることができる。

Claims

酸を生産する微生物を含む液中で、希土類元素と鉄族元素とを含む処理対象物から、前記希土類元素を溶出させる溶出工程を含み、
前記酸を生産する微生物が、アシディアヌス（Ａｃｉｄｉａｎｕｓ）属の微生物である、希土類元素の回収方法。
前記溶出工程の前に、前記処理対象物を加熱して、前記鉄族元素を酸化させる加熱工程をさらに含む、請求項１に記載の希土類元素の回収方法。
前記加熱工程において加熱する前記処理対象物の平均粒径が、３０〜１０５μｍである、請求項２に記載の希土類元素の回収方法。
前記加熱工程における加熱温度が、８００℃以上である、請求項２または３に記載の希土類元素の回収方法。
前記溶出工程における前記処理対象物の平均粒径が、５μｍ以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の希土類元素の回収方法。
前記酸を生産する微生物を含む液のｐＨが、０．８〜２．０である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の希土類元素の回収方法。
前記酸を生産する微生物を含む液の温度が、５０℃以上である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の希土類元素の回収方法。
前記酸を生産する微生物を含む液が、１．０×１０^１２ｃｅｌｌｓ／ｍ^３以上の微生物を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の希土類元素の回収方法。