JPH02228433A - Production of rare earth metal or rare earth metal-transmission metal alloy - Google Patents

Production of rare earth metal or rare earth metal-transmission metal alloy

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JPH02228433A
JPH02228433A JP4907689A JP4907689A JPH02228433A JP H02228433 A JPH02228433 A JP H02228433A JP 4907689 A JP4907689 A JP 4907689A JP 4907689 A JP4907689 A JP 4907689A JP H02228433 A JPH02228433 A JP H02228433A
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JP
Japan
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rare earth
slag
metal
earth metal
raw material
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Application number
JP4907689A
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Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Matsuzaki
均 松崎
Tatsuhiko Sodo
龍彦 草道
Seiji Nishi
誠治 西
Hiroshi Kanayama
金山 宏志
Shinji Koyama
伸二 小山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02228433A publication Critical patent/JPH02228433A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To satisfactorily separate a formed metal from slag by carrying out slag melting by the use of a water-cooled metallic vessel and also using a flux with low melting point other than a Ca-type reducing agent at the time of melting and reducing a raw material for rare earth metal in the slag. CONSTITUTION:A raw material for rare earth metal or a raw material prepared by further adding a raw material for transition metal to the above raw material is melted and reduced together with a Ca-type reducing agent in slag by means of the resistance heat generation of the slag, by which a rare earth metal or a rare earth element - transition metal alloy is produced. At this time, a water- cooled metallic vessel is used for the melting of the slag, and a low-m.p. flux selected from the halides (MgF2, BaF2, etc.) of alkali metals or alkaline-earth metals is used other than the Ca-type reducing agent, and slag bath temp. is regulated to 1000-1500 deg.C, and then, reducing reaction is, carried out at a temp. at which a formed Ca-type product can be melted. By this method, the metal formed by reduction can be satisfactorily separated from the slag, and the formed metal or alloy can be continuously obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、希土類金属及び希土類金属−遷移金属合金の
製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for producing rare earth metals and rare earth metal-transition metal alloys.

(従来の技術) 希土類金属の製造方法には、電解プロセスと金属熱還元
プロセスの二つの方法がある。
(Prior Art) There are two methods for producing rare earth metals: an electrolytic process and a metal thermal reduction process.

電解プロセスには、溶融アルカリ又はアルカリ土類塩化
物塩に溶けた無水希土類塩化物の分解あるいは?8融弗
化物塩に溶けた希土類酸化物の分解がある。
The electrolytic process involves the decomposition of anhydrous rare earth chlorides dissolved in molten alkali or alkaline earth chloride salts or ? There is decomposition of rare earth oxides dissolved in 8-fused fluoride salts.

電解プロセスの欠点には、望ましくない希土類オキシ塩
類の生成防止のための無水塩化物又は弗化物の使用、塩
からの低い金属回収率(金属回収率40%以下)、希土
類塩化物電解時の塩素ガスの発生等がある。
Disadvantages of the electrolytic process include the use of anhydrous chlorides or fluorides to prevent the formation of undesirable rare earth oxysalts, low metal recovery from salts (less than 40% metal recovery), and the use of chlorine during rare earth chloride electrolysis. Gas may be generated.

一方、金属熱還元プロセスには、カルシウム金属による
希土類弗化物の還元、水素化カルシウム又は金属カルシ
ウムによる希土類酸化物の還元拡散法がある。
On the other hand, metal thermal reduction processes include reduction of rare earth fluorides with calcium metal and reduction and diffusion of rare earth oxides with calcium hydride or calcium metal.

しかし、何れの方法もバッチ式であるため一度に少量の
金属しか得られず、また、金属熱還元プロセスでは、T
a又は讐のような高価な坩堝を使用しなければならない
し、さらに、坩堝材混入などの問題があり、工業的な手
法として成立しにくい面が存在していた。
However, since both methods are batch-type, only a small amount of metal can be obtained at a time, and in the metal thermal reduction process, T
It is necessary to use an expensive crucible such as A or A, and there are also problems such as contamination of crucible materials, which makes it difficult to implement as an industrial method.

従って、この種希土類の製造法では、これら従来の高価
な坩堝によるしかもバッチ式に替わる安価で連続的な製
法を確立することが急務であったところで、連続化を図
るためには、スラグ中で還元された金属とスラグとの分
離が重要な課題の一つである。
Therefore, in the production method of this type of rare earth, there was an urgent need to establish an inexpensive and continuous production method that uses conventional expensive crucibles and replaces the batch method. Separation of reduced metal and slag is one of the important issues.

この分離方法を改善したものとして、特公昭61585
32号が提案されている。
As an improvement of this separation method,
No. 32 is proposed.

(発明が解決しようとする課題) この従来法は、還元された金属とスラグとを分離する方
法として、1500’c以上の高温でスラグを溶融状態
に保ち、還元反応を行う方法が提案されている。しかし
ながら、この方法は、還元反応が高温で行われるため、
還元剤である金属Caの蒸発飛散が大となり、不経済で
あるとともに、還元不良の原因にもなる。
(Problems to be Solved by the Invention) This conventional method proposes a method of keeping the slag in a molten state at a high temperature of 1500'C or more and carrying out a reduction reaction as a method for separating the reduced metal and slag. There is. However, this method requires the reduction reaction to take place at high temperatures;
The evaporation and scattering of metal Ca, which is a reducing agent, becomes large, which is not only uneconomical but also causes poor reduction.

一方、これを防止するために還元反応温度を下げ、半溶
融状態のスラグ中で還元反応を行うと、還元された金属
とスラグとを高温で再溶融し生成金属とスラグとを分離
するという工程が入り、還元反応の連続化への障害にな
るとともに、希土類金属と遷移金属との合金をつくる場
合にも、新たに再溶解が必要であり、これも連続化の障
害の一つになるという問題がある。
On the other hand, in order to prevent this, if the reduction reaction temperature is lowered and the reduction reaction is carried out in semi-molten slag, the reduced metal and slag are remelted at a high temperature and the produced metal and slag are separated. In addition, when creating an alloy of rare earth metals and transition metals, new remelting is required, which is also an obstacle to continuous reduction reactions. There's a problem.

さらに、希土類金属原料に、安価な希土類酸化物を多量
に使用すると、スラグ中の酸化物の量が増し、スラグの
融点を高めることになる。このため、その使用量にも制
限が加えられるという問題も生じている。
Furthermore, if a large amount of inexpensive rare earth oxide is used as the rare earth metal raw material, the amount of oxide in the slag will increase and the melting point of the slag will increase. For this reason, a problem arises in that the amount of use thereof is also limited.

(課題を解決するための手段) 本発明は、上記に説明した希土類金属又は希土類金属−
遷移金属合金の製造方法の問題点に迄み、還元生成金属
とスラグとの分離を容易にするため、スラグ成分と融点
との関係を詳細に検討し、さらに、その割合を規制する
ことによって、1500℃以下の温度で還元反応を行い
、かつ、還元生成金属とスラグとの分離が容易にできる
という知見を得て完成されたもので、その第1発明は、
希土類金属原料あるいは更にこれに遷移金属原料を加え
たものをCa系還元剤とともにスラグ中で、スラグの抵
抗発熱により溶融・還元して希土類金属又は希土類金属
−遷移金属合金を得るについて、スラグの溶融を水冷金
属容器を用いて行うとともに、Ca系還元剤の他に、ア
ルカリ金属又はアルカリ土類金属のハロゲン化物より選
択される低融点フラックスを用い、スラグ浴温度を10
00〜1500”Cの温度範囲から選択され、かつ、ス
ラグ中で還元反応の結果生成するCa系化合物が溶融す
る温度で還元反応を行わしめる希土類金属又は希土類金
属遷移金属合金の製造方法である。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides rare earth metals or rare earth metals as described above.
As far as the problem of the production method of transition metal alloys is concerned, in order to facilitate the separation of the reduction product metal and slag, the relationship between the slag components and the melting point was studied in detail, and the ratio was regulated. This invention was completed based on the knowledge that the reduction reaction can be carried out at a temperature of 1500°C or less and that the metal produced by the reduction and the slag can be easily separated.The first invention is as follows:
To obtain a rare earth metal or a rare earth metal-transition metal alloy by melting and reducing a rare earth metal raw material or a transition metal raw material added thereto together with a Ca-based reducing agent in a slag due to resistance heat generation of the slag, melting of the slag is performed. was carried out using a water-cooled metal container, and in addition to a Ca-based reducing agent, a low melting point flux selected from alkali metal or alkaline earth metal halides was used, and the slag bath temperature was increased to 10°C.
This is a method for producing rare earth metals or rare earth metal transition metal alloys, in which the reduction reaction is carried out at a temperature selected from the temperature range of 00 to 1500''C and at which the Ca-based compound produced as a result of the reduction reaction in the slag melts.

第2発明は、抵抗加熱に用いる電極として、希土類金属
製造時には非消耗性電極を、希土類金属遷移金属合金製
造時には遷移金属からなる消耗性電極を各々用いる請求
項(1)の製造方法である。
A second invention is the manufacturing method according to claim (1), wherein as the electrodes used for resistance heating, a non-consumable electrode is used when producing a rare earth metal, and a consumable electrode made of a transition metal is used when producing a rare earth metal transition metal alloy.

第3発明は、希土類金属原料として、希土類酸化物を8
0−L%以下含む希土類ハロゲン化物を用いる請求項(
1)又は(2)の製造方法である。
The third invention uses a rare earth oxide as a rare earth metal raw material.
Claims using rare earth halides containing 0-L% or less (
This is the manufacturing method of 1) or (2).

第4発明は、希土類金属原料、還元剤及びフラツクスを
スラグ浴中に連続的に供給して還元反応を進行させる請
求項(1)、(2)又は(3)の製造方法である。
A fourth invention is the manufacturing method according to claim (1), (2) or (3), wherein the rare earth metal raw material, reducing agent and flux are continuously supplied into a slag bath to advance the reduction reaction.

第5発明は、還元生成希土類金属又は希土類金属−遷移
金属合金を水冷容器底部より連続的に引抜く請求項(1
)、(2)、(3)又は(4)の製造方法である。
A fifth invention is a claim (1) in which the rare earth metal or rare earth metal-transition metal alloy produced by reduction is continuously pulled out from the bottom of the water-cooled container.
), (2), (3) or (4).

(作用) 以下、本発明の作用について詳述していくことにする。(effect) Hereinafter, the effects of the present invention will be explained in detail.

先ずは、本発明の骨子について説明する。First, the gist of the present invention will be explained.

本件のポイントは、スラグ中で進行する下記還元反応 NdzO3+3Ca →3CaO+2Nd2NdF3+
3Ca −3CaFz  モ2Ndを高融点である生成
CaO、CaFzが液体の状態で行わせるものである。
The point of this case is the following reduction reaction NdzO3+3Ca →3CaO+2Nd2NdF3+ that progresses in the slag.
3Ca-3CaFzMo2Nd is produced in a state where CaO and CaFz having a high melting point are in a liquid state.

即ち、スラグが固体であると、CaO、CaFzとNd
の液体とが混在する半熔融の状態となり、希土類の還元
は可能ではあるが、CaO、CaFzと希土類との分離
が困難になり、後工程として、高温での再溶解が必要と
なる。
That is, if the slag is solid, CaO, CaFz and Nd
This results in a semi-molten state in which the rare earth metal is mixed with the liquid, and although it is possible to reduce the rare earth metal, it becomes difficult to separate the rare earth metal from CaO, CaFz, and re-melting at a high temperature is required as a post-process.

しかしながら、これを避けるために、還元反応温度を高
めると、還元剤である金属Caの蒸発飛散が大となり、
不経済であるとともに還元不良の原因にもなる。
However, in order to avoid this, if the reduction reaction temperature is raised, the evaporation and scattering of metal Ca, which is the reducing agent, will increase.
This is not only uneconomical but also causes poor returns.

これらを防止するめに、スラグの融点を下げ、完全な溶
融状態のスラグ中で還元反応を行わせる手段として、低
融点のスラグを生成するフラックスをスラグ中に加える
ことを一番の骨子とするものである。
In order to prevent these, the main idea is to lower the melting point of the slag and to cause the reduction reaction to occur in the completely molten slag, by adding a flux that produces slag with a low melting point to the slag. It is.

次に、本発明の各々の規定条件について詳しく述べるこ
とにする。
Next, each prescribed condition of the present invention will be described in detail.

従来は、高価でかつ小型品しか得られないTa、−等の
高融点金属製坩堝を用いていたが、これらの坩堝では少
量の還元生成金属しか得られずしかも得られた金属にT
aが混入するという間ツがある、従って、本発明では、
坩堝に替わるものとして水冷金属容器を使用している。
Conventionally, crucibles made of high melting point metals such as Ta, -, etc., which are expensive and can only yield small products, have been used.
Therefore, in the present invention,
A water-cooled metal container is used as an alternative to a crucible.

水冷金属容器は、例えば、水冷銅容器を用い、容器の底
部は容器の側壁から分離でき下方に引き出せる構造にし
てあり、水冷銅容器の底部で凝固した還元生成金属は連
続的に引き出すことができる。
The water-cooled metal container is, for example, a water-cooled copper container, and the bottom of the container can be separated from the side wall of the container and pulled out downwards, so that the reduced metal solidified at the bottom of the water-cooled copper container can be continuously drawn out. .

本発明者らは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のハ
ロゲン化物、例えば、hgpz、BaFzをスラグ中に
加えることによって、酸化物の還元により生成するCa
Oを含むスラグの溶融温度を下げることができるという
知見を得ており、本発明では、スラグ浴温度は1000
〜1500℃とした。
The present inventors have proposed that by adding an alkali metal or alkaline earth metal halide, such as hgpz, BaFz, to the slag, Ca generated by reduction of the oxide can be reduced.
It has been found that the melting temperature of slag containing O can be lowered, and in the present invention, the slag bath temperature is 1000
The temperature was set at ~1500°C.

スラグ浴温度は、還元生成金属又は合金の融点及びスラ
グの融点以上にする必要があるが、エネルギ消費、ヒユ
ーム抑制の点からできるだけ低い方が望ましい。しかし
、1000’C未満ではスラグの粘性が直く、スラグと
生成金属の分離が困難になる。また、1500℃を越え
るとヒユームの発生が激しく、還元剤である金属Caの
蒸発飛散が大となり、かつ、希土類酸化物の金属Caに
よる還元が熱力学的に困難になる。
The slag bath temperature needs to be higher than the melting point of the metal or alloy produced by the reduction and the melting point of the slag, but it is preferably as low as possible in terms of energy consumption and fume suppression. However, below 1000'C, the viscosity of the slag becomes low, making it difficult to separate the slag and the produced metal. Moreover, when the temperature exceeds 1500° C., fumes are generated violently, metal Ca, which is a reducing agent, evaporates and scatters to a large extent, and reduction of rare earth oxides with metal Ca becomes thermodynamically difficult.

また、希土類金属原料に用いる希土類化合物のうち、酸
化物は、弗化物及び塩化物に比較して安価であるため、
希土類金属原料には、できるだけ多(の酸化物を使用す
ることが望ましい。しかし、原料中の酸化物含有率が上
がると、還元反応により生成する還元剤の酸化物CaO
がスラグ中に増加し、これとともにスラグの融点及び粘
性が高くなる。しかしながら、スラグを溶融状態に保ち
、かつ、生成金属とスラグとの分離性を良好に保つため
には、スラグ中の酸化物の含有率を25w t%以下に
保つ必要がある。従って、希土類金属原料中の希土類酸
化物は80w t%以下に規定した。
In addition, among the rare earth compounds used as raw materials for rare earth metals, oxides are cheaper than fluorides and chlorides, so
It is desirable to use as many oxides as possible in the rare earth metal raw material. However, as the oxide content in the raw material increases, the reducing agent oxide CaO produced by the reduction reaction increases.
increases in the slag, and the melting point and viscosity of the slag increase accordingly. However, in order to keep the slag in a molten state and maintain good separation between the produced metal and the slag, it is necessary to keep the content of oxides in the slag at 25 wt% or less. Therefore, the rare earth oxide in the rare earth metal raw material was specified to be 80 wt% or less.

電極については、希土類金属の製造に当たっては、W 
、 Mo、 Ta等、高融点で、かつ、希土類金属と低
融点の合金を作らない金属又は合金からなる非消耗性t
iを使用する。一方、希土類金属−遷移金属合金の製造
に当たっては、所望する遷移金属に合わせて、例えば、
Fe、 Go、Ni等の遷移金属からなる消耗性電極を
使用する。消耗性電極は還元反応時希土類金属に溶は込
み、希土類金属−遷移金属合金をつ(る、なお、消耗性
電極の使用に替えて、遷移金属又はその化合物を原料と
してスラグ浴中に供給してもよい。
Regarding electrodes, when manufacturing rare earth metals, W
, Mo, Ta, etc., non-consumable t made of a metal or alloy that has a high melting point and does not form a low melting point alloy with rare earth metals.
Use i. On the other hand, when producing a rare earth metal-transition metal alloy, depending on the desired transition metal, for example,
A consumable electrode made of a transition metal such as Fe, Go, or Ni is used. The consumable electrode dissolves into the rare earth metal during the reduction reaction and forms a rare earth metal-transition metal alloy.Instead of using the consumable electrode, the transition metal or its compound may be supplied to the slag bath as a raw material. You can.

先に述べたように、本発明ではスラグの融点を低めに抑
えているため還元生成金属とスラグとの分離が良好であ
るため、連続して還元反応を進行させることができる。
As described above, in the present invention, since the melting point of the slag is suppressed to a low level, the reduction product metal and the slag can be separated well, so that the reduction reaction can proceed continuously.

従って、本発明では、水冷金属容器の容量に応じて、希
土類金属原料、還元剤及びフラックスをスラグ浴中に連
続的に供給して還元反応を進行させ、還元生成金属を得
ることができる。
Therefore, in the present invention, the rare earth metal raw material, the reducing agent, and the flux are continuously supplied into the slag bath according to the capacity of the water-cooled metal container to allow the reduction reaction to proceed, thereby obtaining the reduction product metal.

さらに、本発明に係わる水冷金属容器は底部が容器側壁
から分離でき下方に引き出せる構造であるため、還元反
応を連続的に進行させ、還元生成金属を水冷金属容器底
部から連続的に引き抜くことができる。
Furthermore, since the water-cooled metal container according to the present invention has a structure in which the bottom part can be separated from the side wall of the container and pulled out downward, the reduction reaction can proceed continuously and the metal produced by the reduction can be continuously drawn out from the bottom of the water-cooled metal container. .

なお、希土類金属及び還元剤であるアルカリ金属、アル
カリ土類金属は非常に活性であるため、II凹の酸素と
反応して、還元生成金属の再酸化、還元剤の酸化損失が
おこる。このため、製造装置の内部は大気と遮断し、還
元反応は非酸化性雰囲気のもとで行わなければならない
、従って、還元反応は、Arガスに10〜20%のHz
ガスを含む還元性雰囲気で行うのがよい。
Incidentally, rare earth metals and alkali metals and alkaline earth metals which are reducing agents are very active, so they react with oxygen in the II concavity, causing re-oxidation of the reduction product metal and oxidation loss of the reducing agent. For this reason, the inside of the manufacturing equipment must be isolated from the atmosphere and the reduction reaction must be carried out in a non-oxidizing atmosphere.
It is preferable to carry out this process in a reducing atmosphere containing gas.

また、還元剤の蒸発飛散を抑制するという観点からは、
製造装置内の雰囲気圧力を高めることが望ましい、しか
し、製造装置内の雰囲気圧力は実質的には1〜3kgf
/cmzの範囲で十分である。
In addition, from the perspective of suppressing the evaporation and scattering of the reducing agent,
It is desirable to increase the atmospheric pressure within the manufacturing equipment, but the atmospheric pressure within the manufacturing equipment is substantially 1 to 3 kgf.
/cmz is sufficient.

以下に製造装置について説明する。The manufacturing equipment will be explained below.

第1図(a)は、水冷銅容器の底部を固定した製造装置
の断面図で、1は水冷銅容器、2は電極、3は容器、4
は電源、5は真空ポンプ、6は雰囲気ガス導入口、7は
雰囲気ガス排出口、8は??I融スラスラグは生成溶融
金属、10は生成金属、14は原料供給口をそれぞれ示
している。
FIG. 1(a) is a cross-sectional view of a manufacturing apparatus in which the bottom of a water-cooled copper container is fixed, where 1 is a water-cooled copper container, 2 is an electrode, 3 is a container, and 4
is the power supply, 5 is the vacuum pump, 6 is the atmospheric gas inlet, 7 is the atmospheric gas outlet, and 8 is the ? ? I molten slug slag indicates the produced molten metal, 10 indicates the produced metal, and 14 indicates the raw material supply port.

第1図(b)は、水冷銅容器の底部を固定した製造装置
の概略図で、■は水冷銅容器、2は電極、3は容器、4
は電源、6は雰囲気ガス導入口、11は原料供給用スク
リュー、12はモーター、13は原料ホッパーをそれぞ
れ示している。
FIG. 1(b) is a schematic diagram of a manufacturing apparatus in which the bottom of a water-cooled copper container is fixed, where ■ is a water-cooled copper container, 2 is an electrode, 3 is a container, and 4 is a water-cooled copper container.
1 is a power source, 6 is an atmospheric gas inlet, 11 is a raw material supply screw, 12 is a motor, and 13 is a raw material hopper.

第2図は、水冷銅容器の底部を可動できるようにした製
造装置の断面図で、1は水冷鋼容器、2は電極、3は容
器、4は電源、6は雰囲気ガス導入口、7は雰囲気ガス
排出口、8は溶融スラグ、9は生成溶融金属、10は生
成金属、14は原料供給口、15は水冷銅容器の可動底
部、16はガイドをそれぞれ示している。
Fig. 2 is a cross-sectional view of a manufacturing device in which the bottom of a water-cooled copper container is movable, where 1 is a water-cooled steel container, 2 is an electrode, 3 is a container, 4 is a power source, 6 is an atmospheric gas inlet, and 7 is a water-cooled steel container. Reference numeral 8 indicates a molten slag, 9 indicates a produced molten metal, 10 indicates a produced metal, 14 indicates a raw material supply port, 15 indicates a movable bottom of the water-cooled copper container, and 16 indicates a guide.

第1図に示すように、製造装置内部は水冷銅容器1と容
器3とによって大気から遮断されており、製造に先立っ
て、装置内の雰囲気ガスは真空ポンプ5によって排気さ
れ、その後、雰囲気ガス導入口6から非酸化性ガスが導
入される。また、過剰のガスは雰囲気ガス排出ロブから
排出される。
As shown in FIG. 1, the inside of the manufacturing equipment is isolated from the atmosphere by a water-cooled copper container 1 and a container 3. Prior to manufacturing, the atmospheric gas inside the equipment is exhausted by a vacuum pump 5, and then the atmospheric gas is Non-oxidizing gas is introduced from the inlet 6. Excess gas is also exhausted from the atmospheric gas exhaust lobe.

電極2は生成金属の種類によって非消耗性電極と消耗性
電極とを使い分けすることができる。
The electrode 2 can be used as either a non-consumable electrode or a consumable electrode depending on the type of metal produced.

原料及び還元剤はよく混合された後、原料ホッパー13
に装入され、モーター12の回転により原料供給用スク
リュー11を介して順次原料供給口14に移動され、原
料供給口14から溶融スラグ8に投入される。
After the raw material and reducing agent are well mixed, the raw material hopper 13
The molten slag 8 is sequentially moved to the raw material supply port 14 via the raw material supply screw 11 by the rotation of the motor 12, and is charged into the molten slag 8 from the raw material supply port 14.

溶融スラグ8は電源4からの通電により電極2によって
加熱されており、投入された原料及び還元剤は溶融スラ
グ8中で還元反応を起こし、還元生成金属は溶融スラグ
8から分離し、生成溶融金[9となり、その後、還元反
応の進行とともに凝固して生成金属IOとなる。
The molten slag 8 is heated by the electrode 2 by electricity supplied from the power supply 4, and the input raw materials and reducing agent cause a reduction reaction in the molten slag 8, and the metal produced by reduction is separated from the molten slag 8, and the produced molten metal is separated from the molten slag 8. [9], and then, as the reduction reaction progresses, it solidifies to become the generated metal IO.

第2図に示す製造装置は、水冷銅容器1の底部を可動で
きるようにしたもので、還元反応を連続的に進行させ、
生成金属10を水冷銅容器の可動底部15とともにガイ
ド16に沿って下方に引き出せるようになっている。
The manufacturing apparatus shown in FIG. 2 is a water-cooled copper container 1 with a movable bottom, allowing the reduction reaction to proceed continuously.
The produced metal 10 can be pulled out downward along a guide 16 together with a movable bottom 15 of the water-cooled copper container.

(実施例) 本発明の構成は上記の通りであるが以下に実施例につい
て説明する。
(Example) Although the configuration of the present invention is as described above, an example will be described below.

実施例1 水冷金属容器には、41g90IIIII+、長さ19
0mmの、小判形の底を有した高さ300Iの水冷銅容
器1を用い、初期スラグには、CaFz 80 wt%
、CaO2Qwt%からなるスラグを用いた。
Example 1 A water-cooled metal container contains 41g90III+, length 19
A water-cooled copper container 1 with a height of 300 I and an oval-shaped bottom of 0 mm was used, and the initial slag contained 80 wt% of CaFz.
, CaO2Qwt% was used.

原料には、純度95%以上のNdFs 75wt%と純
度95%以上のNdzOs 25wt%とからなる混合
物8kgを用い、還元剤には、金属Ca 3kgを用い
、これらをよく混合し、原料ホッパー13に装入した。
As the raw material, 8 kg of a mixture consisting of 75 wt% of NdFs with a purity of 95% or higher and 25 wt% of NdzOs with a purity of 95% or higher is used, and as a reducing agent, 3 kg of metallic Ca is used. I loaded it.

次に、上記水冷銅容器1に初期スラグを装入し、このス
ラグに非消耗性電極2を挿入し、電擺間に通電しスラグ
を溶解した。
Next, the initial slag was charged into the water-cooled copper container 1, the non-consumable electrode 2 was inserted into the slag, and electricity was applied between the electrodes to melt the slag.

電極間には電圧25Vで、電流1200Aを通じ、スラ
グ浴温度を1400℃に保ち、原料と還元側とをよく混
合した物を原料ホッパー13から原料供給用スクリュー
11を介して、原料供給口14から30g/minの割
合で合計8kgを溶融スラグ8中に投入しながら、約4
時間30分速元反応を継続した。
A voltage of 25 V and a current of 1200 A are passed between the electrodes, the slag bath temperature is maintained at 1400° C., and the raw material and the reducing side are thoroughly mixed from the raw material hopper 13 through the raw material supply screw 11 and from the raw material supply port 14. While feeding a total of 8 kg into the molten slag 8 at a rate of 30 g/min, about 4 kg
The original reaction was continued for 30 minutes.

なお、製造装置内の雰囲気はArガス1気圧である。Note that the atmosphere inside the manufacturing apparatus is Ar gas at 1 atm.

その結果、4.2kgの金属Nd塊を得た。その分析値
を第1表に示す。第1表には比較例として市販のNdの
分析値をあわせて示す。
As a result, a 4.2 kg metal Nd lump was obtained. The analytical values are shown in Table 1. Table 1 also shows analytical values for commercially available Nd as a comparative example.

実施例1の金属ridは第1表に示すように比較例と較
べて何ら遜色なく、不純物元素0、Fe、 Siについ
ては実施例の方が低い値を示している。
As shown in Table 1, the metal lid of Example 1 is no inferior to that of the comparative example, and the example shows lower values for impurity elements 0, Fe, and Si.

実施例1と同じ製造装置を用いて行った実施例2〜8の
製造条件及び製造結果を第2表に示す。
Table 2 shows the manufacturing conditions and manufacturing results of Examples 2 to 8, which were carried out using the same manufacturing equipment as Example 1.

(以下余白) 第2表に実施例2〜8の原料、還元剤、フラックス、装
置内雰囲気、使用電極、スラグ浴温度、電流、電圧、生
成金属及び収量を示す。
(The following is a blank space) Table 2 shows the raw materials, reducing agents, fluxes, atmospheres in the apparatus, electrodes used, slag bath temperatures, currents, voltages, produced metals, and yields of Examples 2 to 8.

実施例2 原料NdxOs 1.7kg、 NdPs 5.3kg
、還元剤Ca2.5kgを用い、Arガス1気圧の雰囲
気のもとで、消耗性Fe電極を用いず、原料に粒度14
9μm以下の鉄粉0.8kgを用いて、Nd−15%F
e合金を製造した。その収量は4.1 kgであった。
Example 2 Raw materials NdxOs 1.7kg, NdPs 5.3kg
, using 2.5 kg of reducing agent Ca in an atmosphere of 1 atm of Ar gas, and without using a consumable Fe electrode, the particle size of the raw material was 14.
Using 0.8 kg of iron powder of 9 μm or less, Nd-15%F
e-alloy was produced. The yield was 4.1 kg.

実施例3 原料NdzO32,5kg、、NdFs 2.5kg、
還元剤Ca1.8kg 、フラックスBaFz 1kg
 、 CaFz 0.5kgを用い、Ar−10%H2
ガス1気圧の雰囲気のもとで、消耗性Fe電掻を用い、
Nd−18%Fe合金を製造した。
Example 3 Raw materials NdzO 32.5 kg, NdFs 2.5 kg,
Reducing agent Ca1.8kg, flux BaFz 1kg
, using 0.5 kg of CaFz, Ar-10% H2
Using a consumable Fe electric scraper in a gas atmosphere of 1 atm,
A Nd-18%Fe alloy was manufactured.

その収■は3.7kgであった。The total amount was 3.7 kg.

実施例4 原料Nd、Oz 1kg、 NdFs 5kg、還元剤
Ca 2.2kgを用い、計ガス1.5気圧の雰囲気の
もとで、消耗Kpe電極を用い、Nd −22%Fe合
金を製造した。その収量は5.6 kgであった。
Example 4 A Nd-22% Fe alloy was produced using a consumable Kpe electrode in an atmosphere with a total gas pressure of 1.5 atmospheres using 1 kg of raw material Nd, Oz, 5 kg of NdFs, and 2.2 kg of reducing agent Ca. The yield was 5.6 kg.

実施例5 原料PraO++ 1kg 、 PrFi 5kg、還
元剤Ca 2.2kgを用い、Arガス1気圧の雰囲気
のもとで、非消耗性−電極を用い、純Prを製造した。
Example 5 Using 1 kg of raw material PraO++, 5 kg of PrFi, and 2.2 kg of reducing agent Ca, pure Pr was produced using a non-consumable electrode in an Ar gas atmosphere of 1 atm.

その収量は4.7 kgであった。The yield was 4.7 kg.

実施例6 原料Pr60++ 3kg 、 Prh 1.8kg、
還元剤Cal。
Example 6 Raw materials Pr60++ 3kg, Prh 1.8kg,
Reducing agent Cal.

7 kg、フラックスCaCIt 4kg  を用い、
Arガス1気圧の雰囲気のもとで、消耗性Fe1i極を
用い、Pr−18%Fe合金を製造した。その収量は3
.8 kgであった。
7 kg, using 4 kg of flux CaCIt,
A Pr-18% Fe alloy was manufactured using a consumable Fe1i electrode in an Ar gas atmosphere of 1 atm. Its yield is 3
.. It weighed 8 kg.

実施例7 原料GdzOs 1.5kg5GdFs 5.5kg、
還元剤Ca 2゜5 kgを用い、Arガス1.5気圧
の雰囲気のもとで、非消耗性り電極を用い、純Gdを製
造した。その収量は5.2 kgであった。
Example 7 Raw material GdzOs 1.5kg5GdFs 5.5kg,
Pure Gd was produced using 2.5 kg of reducing agent Ca and a non-consumable electrode in an Ar gas atmosphere of 1.5 atm. The yield was 5.2 kg.

実施例8 原料Tbn0t 3kg、 TbF32.5kg、還元
剤Ca 2kg、フラックスBaFz 2.5kg 5
CaFx 1kgを用い、Arガス1気圧の雰囲気のも
とで、消耗性Fe電極を用い、Tb −21%Fe合金
を製造した。その収量は4.9kgであった。
Example 8 Raw material Tbn0t 3kg, TbF32.5kg, reducing agent Ca 2kg, flux BaFz 2.5kg 5
A Tb-21% Fe alloy was produced using 1 kg of CaFx and a consumable Fe electrode in an Ar gas atmosphere of 1 atm. The yield was 4.9 kg.

なお、実施例2〜8のスラグ浴温度は全て1200℃〜
1400℃の範囲であり、本発明の規定値を満足してい
る。
Note that the slag bath temperatures in Examples 2 to 8 were all 1200°C ~
The temperature range is 1400°C, which satisfies the specified value of the present invention.

実施例9 水冷金属容器には、幅801WI11、長さ160mm
の小判形の可動底部を有した高さ350mmの水冷銅容
器1を用いた。この水冷銅容器の可動底部15は容器の
側壁から分離できガイド16に沿って下方に引き出せる
構造になっている。
Example 9 The water-cooled metal container has a width of 801 WI11 and a length of 160 mm.
A water-cooled copper container 1 with a height of 350 mm and an oval-shaped movable bottom was used. The movable bottom portion 15 of this water-cooled copper container is structured so that it can be separated from the side wall of the container and pulled out downward along a guide 16.

初期スラグには、CaF、 80 wt%、CaO20
wt%からなるスラグ500gを用いた。
The initial slag contains CaF, 80 wt%, CaO20
500 g of slag consisting of wt% was used.

原料には、純度95%以上のNdFz 75wt%と純
度95%以上のNdzOs 25賀t%とからなる混合
物12kgを用い、還元剤には、金属Ca 4.5kg
を用い、これらをよく混合し、原料ホッパー13に装入
した。
As a raw material, 12 kg of a mixture consisting of 75 wt% of NdFz with a purity of 95% or higher and 25 t% of NdzOs with a purity of 95% or higher was used, and as a reducing agent, 4.5 kg of metallic Ca was used.
These were thoroughly mixed using a , and charged into the raw material hopper 13 .

次に、上記水冷銅容器1に初期スラグを装入し、このス
ラグに非消耗性W1を極2を挿入し、電極間に通電しス
ラグを溶解した。
Next, the initial slag was charged into the water-cooled copper container 1, and the non-consumable W1 electrode 2 was inserted into the slag, and electricity was applied between the electrodes to melt the slag.

電極間には電圧22Vで、電流1000Aを通じ、スラ
グ浴温度を1400℃に保ち、原料と還元剤とをよく混
合した物を原料ホンパー13から原料供給用スクリュー
11を介して、原料供給口14から40g/minの割
合で合計12.5kgを溶融スラグ8中に投入しながら
、約5時間30分速元反応を継続した。
A voltage of 22 V and a current of 1000 A are passed between the electrodes, the slag bath temperature is maintained at 1400° C., and the mixture of raw material and reducing agent is thoroughly mixed from the raw material pumper 13 through the raw material supply screw 11 and from the raw material supply port 14. While a total of 12.5 kg was introduced into the molten slag 8 at a rate of 40 g/min, the rapid reaction was continued for about 5 hours and 30 minutes.

この間、水冷銅容器の可動底部15をガイド16に沿っ
て間歇的に合計60vo下方に引き出した。
During this time, the movable bottom portion 15 of the water-cooled copper container was intermittently pulled downward by a total of 60 vo along the guide 16.

なお、製造装置内の雰囲気はArガス1気圧である。Note that the atmosphere inside the manufacturing apparatus is Ar gas at 1 atm.

その結果、幅78I、長さ1561III11の小判形
をした高さ90+m+*の金属Nd塊6.6kgを得た
As a result, a 6.6 kg metal Nd ingot with a height of 90+m+* and an oval shape with a width of 78I and a length of 1561III11 was obtained.

このようにして、還元反応を継続させ、還元生成金属を
連続的に製造することができる。
In this way, the reduction reaction can be continued and the reduction product metal can be continuously produced.

また、末法による生成金属の不純物については、実施例
1に示すように非常に低い値である。
Further, as shown in Example 1, the impurities in the metal produced by the final method are very low.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明に係わる希土類金属又は希
土類金属−遷移金属合金の製造方法は、坩堝に替えて水
冷金属容器を使用しているためTa等信の金属による生
成金属又は合金の汚染は非常に少なく、また、低融点の
スラグを使用しているため、生成金属又は合金とスラグ
との分能が良好に行えるため、連続して還元反応を進行
させ、連続的に生成金属又は合金を製造することができ
るとともに、希土類金属原料として多くの希土類酸化物
が使用でき、さらに、遷移金属からなる電極を使用する
ことによって、容易に希土類金属−遷移金属合金を製造
することができる。
(Effects of the Invention) As explained above, the method for producing rare earth metals or rare earth metal-transition metal alloys according to the present invention uses a water-cooled metal container instead of a crucible, so that the produced metals from metals such as Ta Also, since the contamination of the alloy is very low, and since the slag with a low melting point is used, the separation between the produced metal or alloy and the slag can be performed well, so the reduction reaction can proceed continuously. In addition to being able to produce metals or alloys, many rare earth oxides can be used as rare earth metal raw materials, and furthermore, rare earth metal-transition metal alloys can be easily produced by using electrodes made of transition metals. Can be done.

以上のように、本発明に係わる希土類金属又は希土類金
属−遷移金属合金の製造方法は、多くの優れた効果を有
するものである。
As described above, the method for producing a rare earth metal or rare earth metal-transition metal alloy according to the present invention has many excellent effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は水冷銅容器の底部を固定した製造装置を示す図
で、(a)はその断面図で、(b)はその概略図である
。 第2図は水冷銅容器の底部を可動できるようにした製造
装置の断面図である。 1−水冷銅容器 2−電極 3−容器 4−電源 5−真空ポンプ 6 雰囲気ガス導入口 アー雰囲気ガス排出口 8−熔融スラグ 9−・生成溶融金属 1〇−生成金属 11−原料供給用スクリニー 12−・モーター 13−原料ホツバ− 14・−原料供給口 I5−水冷銅容器の可動底部 16−ガイド 特許出願人 株式会社 神戸製鋼所 代 理 人 弁理士  余光 章− 第2図 第1図(b)
FIG. 1 is a diagram showing a manufacturing apparatus in which the bottom of a water-cooled copper container is fixed, in which (a) is a sectional view thereof, and (b) is a schematic diagram thereof. FIG. 2 is a sectional view of a manufacturing apparatus in which the bottom of a water-cooled copper container is movable. 1 - Water-cooled copper container 2 - Electrode 3 - Container 4 - Power supply 5 - Vacuum pump 6 Atmosphere gas inlet - Atmosphere gas outlet 8 - Molten slag 9 - Produced molten metal 10 - Produced metal 11 - Screenie for raw material supply 12 - Motor 13 - Raw material hotspot 14 - Raw material supply port I5 - Movable bottom of water-cooled copper container 16 - Guide Patent applicant Kobe Steel Co., Ltd. Representative Patent attorney Yomitsu Akira - Figure 2 Figure 1 (b )

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)希土類金属原料あるいは更にこれに遷移金属原料
を加えたものをCa系還元剤とともにスラグ中で、スラ
グの抵抗発熱により溶融・還元して希土類金属又は希土
類金属−遷移金属合金を得るについて、スラグの溶融を
水冷金属容器を用いて行うとともに、Ca系還元剤の他
に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のハロゲン化物
より選択される低融点フラックスを用い、スラグ浴温度
を1000〜1500℃の温度範囲から選択され、かつ
、スラグ中で還元反応の結果生成するCa系化合物が溶
融する温度で還元反応を行わしめることを特徴とする希
土類金属又は希土類金属−遷移金属合金の製造方法。
(1) To obtain a rare earth metal or a rare earth metal-transition metal alloy by melting and reducing a rare earth metal raw material or a transition metal raw material added thereto together with a Ca-based reducing agent in a slag due to resistance heat generation of the slag, The slag is melted using a water-cooled metal container, and in addition to a Ca-based reducing agent, a low melting point flux selected from alkali metal or alkaline earth metal halides is used to maintain the slag bath temperature at 1000 to 1500°C. A method for producing a rare earth metal or a rare earth metal-transition metal alloy, which comprises carrying out the reduction reaction at a temperature selected from a temperature range and at which a Ca-based compound produced as a result of the reduction reaction in the slag melts.
(2)抵抗加熱に用いる電極として、希土類金属製造時
には非消耗性電極を、希土類金属−遷移金属合金製造時
には遷移金属からなる消耗性電極を各々用いる請求項(
1)の製造方法。
(2) As the electrode used for resistance heating, a non-consumable electrode is used when producing a rare earth metal, and a consumable electrode made of a transition metal is used when producing a rare earth metal-transition metal alloy.
1) Manufacturing method.
(3)希土類金属原料として、希土類酸化物を80wt
%以下含む希土類ハロゲン化物を用いる請求項(1)又
は(2)の製造方法。
(3) 80wt of rare earth oxide as rare earth metal raw material
% or less of a rare earth halide.
(4)希土類金属原料、還元剤及びフラックスをスラグ
浴中に連続的に供給して還元反応を進行させる請求項(
1)、(2)又は(3)の製造方法。
(4) A claim in which the rare earth metal raw material, reducing agent, and flux are continuously supplied into the slag bath to advance the reduction reaction (
1), (2) or (3) manufacturing method.
(5)還元生成希土類金属又は希土類金属−遷移金属合
金を水冷容器底部より連続的に引抜く請求項(1)、(
2)、(3)又は(4)の製造方法。
(5) The rare earth metal or rare earth metal-transition metal alloy produced by reduction is continuously drawn out from the bottom of the water-cooled container.
2), (3) or (4) manufacturing method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103534368A (en) * 2011-05-10 2014-01-22 埃克洛普有限公司 Method for obtaining metals and rare earth metals from scrap

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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