WO2012121353A1 - 希土類磁石からの希土類金属回収装置および希土類金属回収方法 - Google Patents

希土類磁石からの希土類金属回収装置および希土類金属回収方法 Download PDF

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earth metal
magnesium
magnet
container
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雄 宮本
岡本　正英
岡部　徹
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株式会社日立製作所
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22B59/00—Obtaining rare earth metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
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    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the present invention relates to a technique for separating and collecting rare earth metals from rare earth magnets.
  • Non-Patent Document 1 Magnesium (Mg) or silver (Ag) melt has the property that rare earth magnet RE-Fe-B (RE is rare earth metal such as Nd, Pr, Dy) mainly dissolves RE but does not dissolve Fe-B alloy.
  • RE rare earth magnet
  • Mg or Ag is heated to a temperature higher than the melting point to make Mg or Ag a liquid (molten metal), and this molten metal is brought into contact with a rare earth magnet.
  • the method of extracting to the side is the molten metal extraction method.
  • Non-Patent Document 1 discloses simultaneous extraction of a rare earth metal from a rare earth magnet using a molten metal extraction method, and separation of magnesium containing the extracted rare earth metal and a residual component Fe—B alloy of the rare earth magnet after extraction of the rare earth metal. A possible device mechanism is described. However, the rare earth metal separation device from the rare earth magnet of Non-Patent Document 1 cannot use rare earth magnet powder as a starting material, even if a solid material of the rare earth magnet can be used as the starting material. Further, in this apparatus, only the extraction of rare earth metal from the rare earth magnet and the separation of magnesium containing the extracted rare earth metal and the residual component Fe—B alloy of the rare earth magnet after extraction of the rare earth metal were extracted. A separate apparatus for separating rare earth metals from magnesium containing rare earth metals must be provided. Furthermore, magnesium cannot be recovered and reused.
  • the present invention can use powder as a starting material in addition to the rare earth magnet solids, extract rare earth metal from the rare earth magnet, and extract the magnesium containing the extracted rare earth metal and the rare earth magnet after extraction.
  • the separation of the rare earth metal from the magnesium containing the extracted rare earth metal can be realized at the same time, and the separated magnesium can be recovered and reused from the rare earth magnet.
  • An object of the present invention is to provide a rare earth metal recovery device and recovery method.
  • the rare earth metal recovery device of the present invention is a rare earth metal recovery device that recovers rare earth metal from a rare earth magnet, and extracts the rare earth metal from the magnet having the rare earth metal using molten magnesium.
  • a reaction vessel a first vessel for storing the reaction vessel, a magnet from which the rare earth metal is extracted, a separation means for separating the liquid magnesium in which the rare earth metal is dissolved, and the separated rare earth
  • a first reaction vessel for extracting the rare earth metal from the magnet having the rare earth metal using molten magnesium and a first reaction vessel for storing the first reaction vessel are stored.
  • a second reaction vessel for extracting metal, a second vessel for storing the second reaction vessel, a magnet from which the rare earth metal has been extracted, and liquid magnesium in which the rare earth metal has been dissolved are separated.
  • the magnesium is vaporized from second separation means and liquid magnesium containing the separated rare earth metal in the first reaction vessel or the second reaction vessel.
  • a rare earth metal recovery means for recovering the rare earth metal and a container in which the first reaction container or the second reaction container containing liquid magnesium containing the separated rare earth metal is stored. Is characterized in that the vaporized magnesium is transferred to another container and condensed or liquefied or solidified in the other container to recover the vaporized magnesium.
  • the separation means, the first separation means, and the second separation means are iron or an iron alloy cage containing a magnet
  • the magnet is the reaction vessel
  • the first A mechanism that moves up and down between a position where the molten magnesium in the second reaction container is completely immersed in the molten magnesium and a position where the iron or iron alloy cage is not immersed in the molten magnesium at all. Good.
  • the first container and the second container may be connected to each other by piping, and an opening / closing valve may be provided inside the piping.
  • the first container and the second container are both sealed containers, and the interiors of the first container and the second container are separately provided or the opening and closing are performed. It may be equipped with an argon atmosphere or a mechanism for evacuating both at once by opening the valve.
  • both the first container and the second container may be made of iron or an iron alloy.
  • the reaction vessel, the first reaction vessel, and the second reaction vessel are made of tantalum or molybdenum, or the inner surface of the vessel is made of iron or an iron alloy. It may be.
  • the magnet may include iron, boron, and a rare earth metal, and the rare earth metal may include at least one of Nd, Pr, and Dy.
  • the magnet may be either solid or powder.
  • the magnet may be scrap generated in a rare earth magnet manufacturing process or a waste magnet taken out from a used product.
  • the used product may be a hard disk drive device, a motor for home appliances / industrial products, a compressor, a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, an electric vehicle motor, an electric power steering motor for the vehicle, and the like.
  • the rare earth metal recovery method of the present invention is a rare earth metal recovery method for recovering a rare earth metal from a rare earth magnet, an extraction step of extracting the rare earth metal from a magnet having a rare earth metal into molten liquid magnesium, A separation step of separating the extracted magnet and the liquid magnesium in which the rare earth metal is dissolved, and recovering the rare earth metal by vaporizing the magnesium from the liquid magnesium containing the separated rare earth metal A rare earth metal recovery step, and a magnesium recovery step in which the vaporized magnesium is recovered by condensation, liquefaction or solidification.
  • the vaporized magnesium is recovered by being condensed, liquefied or solidified in another reaction vessel containing another magnet, and then the extraction step is performed.
  • the rare earth metal may be continuously recovered from the magnet.
  • the extraction step in the extraction step, the extraction is performed in an argon atmosphere in a reaction vessel made of tantalum or molybdenum, or an iron or iron alloy coated with tantalum or molybdenum on the inner surface of the vessel. It's okay.
  • the rare earth metal extraction reaction in the extraction step, may be performed at a temperature of 650 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.
  • the magnet in the separation step, the magnet is placed in an iron or iron alloy cage, and the cage is arranged so that the entire magnet is immersed in molten magnesium in a reaction vessel, and the extraction step Then, the magnet is raised to a position where it does not touch the molten magnesium in which the rare earth metal is dissolved, so that the magnet from which the rare earth metal is extracted and the liquid magnesium in which the rare earth metal is dissolved are obtained. May be separated.
  • the separation step may be performed at a temperature of 650 ° C. or higher in an argon atmosphere.
  • the magnesium in the rare earth metal recovery step and the magnesium recovery step, the magnesium is vaporized from liquid magnesium containing the separated rare earth metal by evacuating from another container side.
  • magnesium may be recovered by moving to another container, condensing or liquefying or solidifying, and only the rare earth metal may remain in the reaction container and recovered.
  • the vaporization of magnesium may be performed at a temperature of 650 ° C. or more and 930 ° C. or less in the rare earth metal recovery step and the magnesium recovery step.
  • all the steps described above may be performed in two closed reaction vessels made of iron or iron alloy that are connected to each other by piping and provided with an opening / closing valve inside the piping.
  • the magnet may include iron, boron, and a rare earth metal, and the rare earth metal may include at least one of Nd, Pr, and Dy.
  • the magnet may be in a solid form or a powder form.
  • the magnet may be scrap generated in a rare earth magnet manufacturing process or a waste magnet taken out from a used product.
  • the used product may be a hard disk drive device, a motor for home appliances / industrial products, a compressor, a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, an electric vehicle motor, an electric power steering motor for the vehicle, and the like.
  • a rare earth metal recovery device and recovery method that can use solids and powder of rare earth magnets as starting materials.
  • extraction of rare earth metals from rare earth magnets and separation of magnesium containing extracted rare earth metals and residual component Fe-B alloys of rare earth magnets after extraction of rare earth metals, Separation of rare earth metal can be realized at the same time, and a rare earth metal recovery device and recovery method from a rare earth magnet that can recover and reuse separated magnesium can be provided.
  • the separated magnesium has a higher purity than the input magnesium, so that the input magnesium can be purified.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a rare earth metal recovery device of the present embodiment.
  • the rare earth metal recovery device 100 includes a sealed container 101 made of iron or iron alloy, a reaction container 102 made of iron or iron alloy lined with tantalum or molybdenum, a heater 103 for heating, a basket 104 made of iron or iron alloy, a basket , A vacuum pulling, gas introduction, closing, switching valve 106, filter 107, vacuum pump 108, sheath heater 109, inter-container opening / closing valve 110, container upper opening / closing valve 111, and cooling device 112.
  • the reason why the sealed container 101 is made of iron or an iron alloy is that iron hardly reacts with the magnesium 20 or 21.
  • the reason why the cage 104 is made of iron or an iron alloy is the same reason.
  • the reason why the reaction vessel 102 is made of iron or an iron alloy lined with tantalum or molybdenum is that tantalum or molybdenum does not react with the rare earth metal 12 at a low temperature to form an alloy.
  • the reason why the entire reaction vessel 102 is not made of tantalum or molybdenum is that the reaction vessel 102 is in direct contact with the rare earth metal 12 in order to give the reaction vessel 102 strength and minimize the amount of expensive tantalum or molybdenum used. This is because only the inner surface of the container 102 is used, but the entire reaction container 102 may be made of tantalum or molybdenum.
  • a rare earth magnet 10 and magnesium 20 or 21 are installed in a reaction vessel 102 made of iron or iron alloy lined with tantalum or molybdenum.
  • the rare earth magnet 10 may be either solid or powder.
  • an iron or iron alloy cage 104 having a mesh size smaller than that of the rare earth magnet 10 is used so that the rare earth magnet 10 does not pass through the iron or iron alloy cage 104 and fall downward.
  • an iron or iron alloy cage 104 having a fine opening smaller than that of the rare earth magnet 10 is used.
  • the bottom surface of the iron or iron alloy cage 104 may be a fine mesh net or screen made of iron or iron alloy, and the side surface may be an iron or iron alloy cylinder without opening.
  • the rare earth magnet 10 may be scrap generated in the rare earth magnet manufacturing process or a waste magnet taken out of a used product. Used products include hard disk drive devices, motors for home appliances and industrial products, compressors, hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, and electric vehicle motors.
  • FIG. 2A is a schematic view showing a part of the rare earth metal recovery method of the present embodiment.
  • a rare earth magnet 10 and magnesium (solid) 20 are placed in a cage 104 made of iron or an iron alloy.
  • Close the inter-container open / close valve 110 and the upper container open / close valve 111 switch the vacuum, gas introduction, close, and switching valve 106 to the vacuum pump 108 side, and evacuate the inside of the left-side iron or iron alloy sealed reaction vessel 101
  • the gas introduction / closing / switching valve 106 is switched to the gas introduction side, Ar gas is introduced, and after reaching 1 atm, the container upper opening / closing valve 111 is opened and the left side iron or iron alloy sealed reaction
  • the inside of the container 101 is sufficiently replaced with Ar gas.
  • FIG. 2B is a schematic diagram showing a part of the rare earth metal recovery method of this example.
  • the magnesium (solid) 20 part is heated to a temperature of 650 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, so that the magnesium (solid) 20 is melted and becomes magnesium (liquid) 21.
  • the rare earth magnet 10 is immersed in the magnesium (liquid) 21.
  • the reason for setting the temperature to 650 ° C. or higher is that the melting point of magnesium is 650 ° C.
  • the reason why the temperature is set to 800 ° C. or lower is to suppress evaporation of magnesium (liquid) 21.
  • FIG. 2C is a schematic diagram showing a part of the rare earth metal recovery method of this example.
  • the rare earth magnet 10 contacts the magnesium (liquid) 21 at a temperature of 650 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, the rare earth metal component of the rare earth magnet 10 moves (extracts) to the magnesium (liquid) 21 side.
  • the rare earth magnet 10 becomes an alloy 11 mainly composed of iron and boron, and the magnesium (liquid) 21 becomes a magnesium-rare earth metal alloy 23.
  • the rare earth metal extraction time varies depending on the shape of the rare earth magnet 10, and is a time during which the rare earth metal is sufficiently extracted from the rare earth magnet 10.
  • FIG. 2D is a schematic diagram showing a part of the rare earth metal recovery method of this example.
  • the cage vertical movement mechanism 105 is operated, and the iron 104 or iron alloy cage 104 and the iron and boron-based alloy 11 do not touch the magnesium-rare earth metal alloy 23. Raise to.
  • the upper part of the heater is also heated to 650 ° C. or higher so that the iron- or iron-alloy cage 104 and the magnesium-rare earth metal alloy 23 attached to the alloy 11 mainly composed of iron and boron become liquid. To do.
  • the adhered magnesium-rare earth metal alloy 23 drops downward, and it is possible to reduce the rare earth metal remaining in the iron or iron alloy cage 104 and the alloy 11 mainly composed of iron and boron. Become.
  • FIG. 2E is a schematic diagram showing a part of the rare earth metal recovery method of this example.
  • the reaction vessel 101 is evacuated.
  • the heater 103 of the left vessel is set so that the magnesium-rare earth metal alloy 23 in the reaction vessel 102 made of iron or iron alloy lined with tantalum or molybdenum has a temperature of 650 ° C. or higher and 930 ° C. or lower. Heat.
  • magnesium (gas) 22 vaporized from the magnesium-rare earth metal alloy 23 moves to the right container, the upper part of the heater 103 and the upper part of the heater 103 and Heat using a sheath heater 109. Subsequently, the container open / close valve 110 is opened. As a result, only magnesium in the magnesium-rare earth metal alloy 23 in the reaction vessel 102 made of iron or iron alloy lined with tantalum or molybdenum is vaporized to become magnesium (gas) 22 and the right iron or iron alloy It moves to the closed type reaction vessel 101 side. The moved magnesium (gas) 22 is cooled by the cooling device 112 to become magnesium (liquid) 21 or magnesium (solid) 20 and collected.
  • the heating temperature of the magnesium-rare earth metal alloy 23 is set to 650 ° C. or more because the melting point of magnesium is 650 ° C.
  • the reason why the temperature is set to 930 ° C. or lower is to suppress the evaporation of praseodymium because the melting point of praseodymium is 931 ° C.
  • the heating temperature may be increased to 1023 ° C.
  • a rare earth metal 12 in the iron or iron alloy cage 104 an alloy 11 mainly composed of iron and boron, right side
  • magnesium (solid) 20 and three types can be separated and recovered.
  • the magnesium (solid) 20 in the sealed reaction vessel 101 made of iron or iron alloy on the right side can be reused.
  • a rare earth metal made of Nd, Pr, and Dy was obtained as the rare earth metal 12 in the reaction vessel 102 made of iron or iron alloy lined with tantalum or molybdenum.
  • the recovery rate of the rare earth metal from the charged rare earth magnet 10 was 85%.
  • the purity of the input magnesium was 98%, but the purity of the recovered magnesium was 99.8%.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the rare earth metal recovery device of the present embodiment.
  • the configuration is similar to the configuration of the rare earth metal recovery device of Example 1 (FIG. 1).
  • the configuration of the left half of Example 1 is also applied to the right half. That is, the apparatus configuration is symmetrical.
  • FIG. 4A is a schematic diagram showing a part of the rare earth metal recovery method of this example.
  • the rare earth magnet 10 and magnesium (solid) 20 are placed in the left (one) iron or iron alloy cage 104, and the rare earth magnet 10 is placed in the right (other) iron or iron alloy cage 104.
  • the inter-container opening / closing valve 110 and the container upper opening / closing valve 111 are closed, and the evacuation, gas introduction, closing, and switching valve 106 are switched to the vacuum pump 108 side, and the left and right iron or iron alloy sealed reaction vessels 101 are evacuated, respectively. Pull.
  • the gas introduction / closing / switching valve 106 on the left side is switched to the gas introduction side, Ar gas is introduced, and after reaching 1 atm, the upper container opening / closing valve 111 on the left side is opened, and the left iron or iron alloy is made.
  • the inside of the sealed reaction vessel 101 is sufficiently replaced with Ar gas.
  • the gas introduction, closing, switching valve 106 and container upper opening / closing valve 111 open, the Ar gas is continuously supplied, and only the lower part of the left heater 103 is heated in the Ar gas stream.
  • the vessel upper opening / closing valve 111, gas introduction, closing, and switching valve 106 are closed in this order, and the Ar atmosphere It is good also as an airtight state.
  • FIG. 4B is a schematic diagram showing a part of the rare earth metal recovery method of this example. This step is the same as in Example 1 (FIG. 2B).
  • FIG. 4C is a schematic diagram showing a part of the rare earth metal recovery method of this example. This step is the same as in Example 1 (FIG. 2C).
  • FIG. 4D is a schematic diagram showing a part of the rare earth metal recovery method of this example. This step is the same as in Example 1 (FIG. 2D).
  • FIG. 4E is a schematic diagram showing a part of the rare earth metal recovery method of this example.
  • the heater 103 in the left container is heated so that the magnesium-rare earth metal alloy 23 in the reaction container 102 made of iron or iron alloy lined with tantalum or molybdenum has a temperature of 650 ° C. or higher and 930 ° C. or lower. Further, before the magnesium (gas) 22 vaporized from the magnesium-rare earth metal alloy 23 moves to the right container, the upper part of the heater 103 and the upper part of the heater 103 and Heat using a sheath heater 109. Subsequently, the container open / close valve 110 is opened.
  • magnesium-rare earth metal alloy 23 in the reaction vessel 102 made of iron or iron alloy lined with tantalum or molybdenum is vaporized to become magnesium (gas) 22 and the right iron or iron alloy It moves to the closed type reaction vessel 101 side.
  • the heater 103 on the right side is heated to 650 ° C. or higher in advance.
  • the moved magnesium (gas) 22 is cooled in a reaction vessel 102 made of iron or iron alloy lined with tantalum or molybdenum on the right side, becomes liquid, and accumulates below, whereby the rare earth magnet 10 becomes magnesium (liquid) 21. Soaked in.
  • the heating temperature of the magnesium-rare earth metal alloy 23 is set to 650 ° C. or more because the melting point of magnesium is 650 ° C.
  • the reason why the temperature is set to 930 ° C. or lower is to suppress the evaporation of praseodymium because the melting point of praseodymium is 931 ° C.
  • the heating temperature may be increased to 1023 ° C.
  • FIG. 4F is a schematic diagram showing a part of the rare earth metal recovery method of this example.
  • the inter-vessel opening / closing valve 110 is closed, and the inside of the right iron or iron alloy sealed reaction vessel 101 is replaced with Ar gas. Keep in an Ar stream or in an Ar atmosphere sealed.
  • the closed reaction vessel 101 made of iron or iron alloy on the left side is opened, and the rare earth metal 12 and the alloy 11 mainly composed of iron and boron are taken out and collected.
  • a new rare earth magnet 10 is set as shown in FIG. 4F and evacuated. As a result, the image is reversed left and right, but the process returns to FIG. 4B. By repeating this, the rare earth metal can be recovered semi-continuously from the rare earth magnet.
  • a rare earth metal (purity 98%) composed of Nd, Pr, and Dy was formed as the rare earth metal 12 in the reaction vessel 102 made of iron or iron alloy lined with tantalum or molybdenum. Obtained.
  • the recovery rate of the rare earth metal from the charged rare earth magnet 10 was 95%.
  • the purity of the input magnesium was 98%, the purity of the recovered magnesium was 99.8%.
  • a rare earth metal (purity 95%) composed of Nd, Pr, and Dy was obtained as the rare earth metal 12 in the reaction vessel 102 made of iron or iron alloy lined with tantalum or molybdenum.
  • the recovery rate of the rare earth metal from the charged rare earth magnet 10 was 87%.
  • the magnesium recovered in the first operation (purity 99.8%) was used, but the purity of the recovered magnesium was 99.9%.
  • this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
  • rare earth magnet 11 alloy containing iron and boron as main components 12 rare earth metal 20 magnesium (solid) 21 Magnesium (liquid) 22 Magnesium (gas) 23 Magnesium-rare earth metal alloy 100
  • Rare earth metal recovery device 101 Sealed vessel 102 made of iron or iron alloy Reaction vessel 103 made of iron or iron alloy lined with tantalum or molybdenum 103 Heater 104 Heater 104 Iron or iron alloy cage 105 Up-and-down movement mechanism 106 for evacuation, gas introduction, closing, switching valve 107 filter 108 vacuum pump 109 sheath heater 110 container opening / closing valve 111 container upper opening / closing valve 112 cooling device

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Abstract

　希土類磁石からの溶融マグネシウムによる希土類金属抽出と、抽出された希土類金属を含むマグネシウムと希土類磁石の残成分Ｆｅ－Ｂ合金との分離に加えて、抽出された希土類金属を含むマグネシウムからの希土類金属とマグネシウムへの分離、当該マグネシウムの精製・再利用も可能とする希土類磁石から希土類金属を回収する希土類金属回収装置および回収方法において、前記回収装置は希土類金属抽出反応容器とマグネシウム回収容器からなり、前記希土類金属抽出反応容器中で希土類金属を有する磁石から、溶融した液体のマグネシウムに前記希土類金属を抽出させ、前記希土類金属が抽出された残りの磁石と、前記希土類金属を溶解させた液体のマグネシウムとを分離し、前記分離された希土類金属を含む液体のマグネシウムから、前記マグネシウムを気化させて、前記マグネシウム回収容器へ移動させることによって、前記希土類金属と前記マグネシウムを回収する。

Description

希土類磁石からの希土類金属回収装置および希土類金属回収方法
　本発明は、希土類磁石から希土類金属を分離・回収する技術に関する。
　本技術分野の背景技術として、非特許文献１に記載されている、溶融金属抽出法がある。マグネシウム（Ｍｇ）や銀（Ａｇ）の溶融物は、希土類磁石ＲＥ－Ｆｅ－Ｂ（ＲＥはＮｄ，Ｐｒ，Ｄｙ等の希土類金属）の主にＲＥを溶解させ、Ｆｅ－Ｂ合金を溶解させない性質を有する。この性質を用いてＭｇやＡｇを融点以上の温度に加熱することにより、ＭｇやＡｇを液体（溶融金属）とし、希土類磁石にこの溶融金属を接触させることにより、磁石から主にＲＥを溶融金属側へ抽出する方法が溶融金属抽出法である。磁石製造工程で発生する磁石研削屑のリサイクルで適用されている溶媒抽出＋溶融塩電解のような湿式プロセスとは異なり、乾式プロセスであるので、低環境負荷、低コストの希土類金属回収プロセスとして期待される。
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，２００３，Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．４，ｐ．７９８－８０１
　非特許文献１には、溶融金属抽出法を用いた希土類磁石からの希土類金属抽出と、抽出された希土類金属を含むマグネシウムと希土類金属抽出後の希土類磁石の残成分Ｆｅ－Ｂ合金の分離を同時に実現可能な装置の仕組みが記載されている。しかし、非特許文献１の希土類磁石からの希土類金属分離装置は、希土類磁石の固形物を出発原料とすることができても、希土類磁石の粉を出発原料とすることができない。また、この装置では、希土類磁石からの希土類金属抽出と、抽出された希土類金属を含むマグネシウムと希土類金属抽出後の希土類磁石の残成分Ｆｅ－Ｂ合金の分離しか行うことができず、抽出された希土類金属を含むマグネシウムから希土類金属を分離する装置を別途設けなければならない。さらに、マグネシウムを回収して、再利用することができない。
　そこで、本発明は、希土類磁石の固形物以外に、粉を出発原料にでき、また、希土類磁石からの希土類金属抽出と、抽出された希土類金属を含むマグネシウムと希土類金属抽出後の希土類磁石の残成分Ｆｅ－Ｂ合金の分離に加えて、抽出された希土類金属を含むマグネシウムからの希土類金属の分離も同時に実現可能で、分離されたマグネシウムも回収し、再利用することが可能な希土類磁石からの希土類金属回収装置および回収方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の希土類金属回収装置は、希土類磁石から希土類金属を回収する希土類金属回収装置において、希土類金属を有する磁石から、溶融させたマグネシウムを用いて前記希土類金属を抽出する反応容器と、前記反応容器を格納する第１の容器と、前記希土類金属が抽出された磁石と、前記希土類金属を溶解させた液体のマグネシウムとを分離する分離手段と、前記分離された希土類金属を含む液体のマグネシウムから、前記マグネシウムを気化させることによって、前記希土類金属を回収する希土類金属回収手段と、前記気化されたマグネシウムを凝縮または液化または固化させて回収する第２の容器と、を備えたことを特徴とするものである。
　また、本発明の希土類金属回収装置において、希土類金属を有する磁石から、溶融させたマグネシウムを用いて前記希土類金属を抽出する第１の反応容器と、前記第１の反応容器を格納する第１の容器と、前記希土類金属が抽出された磁石と、前記希土類金属を溶解させた液体のマグネシウムとを分離する第１の分離手段と、希土類金属を有する磁石から、溶融させたマグネシウムを用いて前記希土類金属を抽出する第２の反応容器と、前記第２の反応容器を格納する第２の容器と、前記希土類金属が抽出された磁石と、前記希土類金属を溶解させた液体のマグネシウムとを分離する第２の分離手段と、前記第１の反応容器または前記第２の反応容器中の前記分離された希土類金属を含む液体のマグネシウムから、前記マグネシウムを気化させることによって、前記希土類金属を回収する希土類金属回収手段と、前記分離された希土類金属を含む液体のマグネシウムが入っている前記第１の反応容器または第２の反応容器が格納されている容器とは別の容器へ前記気化されたマグネシウムを移動させ、前記別の容器中で凝縮または液化または固化させて前記気化されたマグネシウムを回収することを特徴とするものである。
　本発明の希土類金属回収装置において、前記分離手段、前記第１の分離手段、前記第２の分離手段が、磁石を入れた鉄もしくは鉄合金製のカゴを、磁石が前記反応容器、前記第１の反応容器、前記第２の反応容器中の溶融マグネシウムに完全に浸される位置と、鉄もしくは鉄合金製のカゴが溶融マグネシウムに全く浸されない位置との間を上下に移動する機構であってよい。
　また、本発明の希土類金属回収装置において、更に、前記第1の容器と前記第２の容器が配管で互いに連結しており、配管内部に開閉弁を備えたものでよい。
　また、本発明の希土類金属回収装置において、前記第1の容器と前記第２の容器がいずれも密閉型容器で、前記第１の容器と前記第２の容器の内部を別々に、もしくは前記開閉弁を開くことにより両方一度に、アルゴン雰囲気または真空引きする機構を備えたものでよい。
　また、本発明の希土類金属回収装置において、前記第1の容器と前記第２の容器がいずれも鉄もしくは鉄合金製であってよい。
　また、本発明の希土類金属回収装置において、前記反応容器、前記第１の反応容器、前記第２の反応容器がタンタルもしくはモリブデン製、もしくは容器の内面にタンタルもしくはモリブデンをコーティングした鉄もしくは鉄合金製であってよい。
　また、本発明の希土類金属回収装置において、前記磁石は、鉄とホウ素と希土類金属とを含み、前記希土類金属は、Nd、Pr、Dyのうちの少なくとも１つを含むものでよい。
　また、本発明の希土類金属回収装置において、前記磁石は、固形状もしくは粉体状のどちらであってもよい。
　また、本発明の希土類金属回収装置において、前記磁石は、希土類磁石製造工程で発生するスクラップでも、使用済製品から取り出した廃磁石でもよい。使用済製品としては、ハードディスクドライブ装置、家電製品・産業製品のモーター、コンプレッサー、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車のモーター、自動車の電動パワーステアリング用モーターなどでよい。
　本発明の希土類金属回収方法は、希土類磁石から希土類金属を回収する希土類金属回収方法において、希土類金属を有する磁石から、溶融した液体のマグネシウムに前記希土類金属を抽出させる抽出工程と、前記希土類金属が抽出された磁石と、前記希土類金属を溶解させた液体のマグネシウムとを分離する分離工程と、前記分離された希土類金属を含む液体のマグネシウムから、前記マグネシウムを気化させることによって、前記希土類金属を回収する希土類金属回収工程と、前記気化させたマグネシウムを凝縮または液化または固化させて回収するマグネシウム回収工程と、を含むことを特徴とするものである。
　また、本発明の希土類金属回収方法において、前記気化させたマグネシウムを、別の磁石が入っている別の反応容器中に、凝縮または液化または固化させて回収し、続けて前記抽出工程を行うことにより、磁石からの希土類金属回収を連続的に行ってよい。
　また、本発明の希土類金属回収方法において、前記抽出工程では、前記抽出はタンタルもしくはモリブデン製、もしくは容器の内面にタンタルもしくはモリブデンをコーティングした鉄もしくは鉄合金製の反応容器中、アルゴン雰囲気中で行ってよい。
　また、本発明の希土類金属回収方法において、更に、前記抽出工程では、希土類金属抽出反応を650℃以上、800℃以下の温度で行ってよい。
　また、本発明の希土類金属回収方法において、前記分離工程では、磁石を鉄もしくは鉄合金製のカゴに入れ、前記カゴを磁石全体が反応容器中の溶融マグネシウムに浸るように配置して、抽出工程を行った後、前記カゴを前記希土類金属を溶解させた溶融マグネシウムに全く触れない位置まで上昇させることにより、前記希土類金属が抽出された磁石と、前記希土類金属を溶解させた液体のマグネシウムとを分離してよい。
　また、本発明の希土類金属回収方法において、前記分離工程は、アルゴン雰囲気中、650℃以上の温度で行ってよい。
　また、本発明の希土類金属回収方法において、前記希土類金属回収工程とマグネシウム回収工程では、別容器側から真空引きすることにより、前記分離された希土類金属を含む液体のマグネシウムから、前記マグネシウムを気化させ、別容器に移動、凝縮または液化または固化させてマグネシウムを回収し、反応容器中に希土類金属のみを残存させ、回収してよい。
　また、本発明の希土類金属回収方法において、前記希土類金属回収工程とマグネシウム回収工程では、マグネシウムの気化を、650℃以上、930℃以下の温度で行ってよい。
　また、本発明の希土類金属回収方法において、前記した全ての工程を、配管で互いに連結され、配管内部に開閉弁を備えた２つの鉄もしくは鉄合金製の密閉型反応容器内で行ってよい。
　また、本発明の希土類金属回収方法において、前記磁石は、鉄とホウ素と希土類金属とを含み、前記希土類金属は、Nd、Pr、Dyのうちの少なくとも１つを含むものでよい。
　また、本発明の希土類金属回収方法において、前記磁石は、固形状もしくは粉体状であってよい。
　また、本発明の希土類金属回収方法において、前記磁石は、希土類磁石製造工程で発生するスクラップでも、使用済製品から取り出した廃磁石でもよい。使用済製品としては、ハードディスクドライブ装置、家電製品・産業製品のモーター、コンプレッサー、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車のモーター、自動車の電動パワーステアリング用モーターなどでよい。
　本発明によれば、出発原料として希土類磁石の固形物および粉を利用可能な希土類金属回収装置および回収方法を提供することができる。また、希土類磁石からの希土類金属抽出と、抽出された希土類金属を含むマグネシウムと希土類金属抽出後の希土類磁石の残成分Ｆｅ－Ｂ合金の分離に加えて、抽出された希土類金属を含むマグネシウムからの希土類金属の分離も同時に実現可能で、分離されたマグネシウムも回収し、再利用することが可能な希土類磁石からの希土類金属回収装置および回収方法を提供することができる。さらに、分離されたマグネシウムは、投入したマグネシウムよりも純度が向上することにより、投入したマグネシウムを精製することができる。
本発明の実施例１に係る希土類金属回収装置の模式図である。 本発明の実施例１に係る希土類金属回収方法の一部の模式図である。 本発明の実施例１に係る希土類金属回収方法の一部の模式図である。 本発明の実施例１に係る希土類金属回収方法の一部の模式図である。 本発明の実施例１に係る希土類金属回収方法の一部の模式図である。 本発明の実施例１に係る希土類金属回収方法の一部の模式図である。 本発明の実施例２に係る希土類金属回収装置の模式図である。 本発明の実施例２に係る希土類金属回収方法の一部の模式図である。 本発明の実施例２に係る希土類金属回収方法の一部の模式図である。 本発明の実施例２に係る希土類金属回収方法の一部の模式図である。 本発明の実施例２に係る希土類金属回収方法の一部の模式図である。 本発明の実施例２に係る希土類金属回収方法の一部の模式図である。 本発明の実施例２に係る希土類金属回収方法の一部の模式図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
　本実施例では、希土類磁石から希土類金属を回収すると共に、希土類金属磁石からの希土類金属抽出に使用したマグネシウムも回収する、希土類金属回収装置および方法の例を説明する。
　図１は、本実施例の希土類金属回収装置の構成図である。
  希土類金属回収装置１００は、鉄または鉄合金製の密閉型容器１０１、タンタルまたはモリブデンが内張りされた鉄または鉄合金製の反応容器１０２、加熱用ヒーター１０３、鉄または鉄合金製のカゴ１０４、カゴの上下移動機構１０５、真空引き、ガス導入、閉、切替えバルブ１０６、フィルター１０７、真空ポンプ１０８、シースヒーター１０９、容器間開閉バルブ１１０、容器上部開閉バルブ１１１、冷却装置１１２、を有する。ここで、密閉型容器１０１を鉄または鉄合金製にするのは、鉄はマグネシウム２０または２１とほとんど反応しないためである。カゴ１０４を鉄または鉄合金製とするのも同様な理由である。反応容器１０２をタンタルまたはモリブデンが内張りされた鉄または鉄合金製とするのは、タンタルまたはモリブデンは希土類金属１２と低温で反応して合金を形成するようなことがないためである。反応容器１０２全体をタンタルまたはモリブデン製としなかったのは、反応容器１０２に強度を持たせるためと、高価なタンタルまたはモリブデンの使用量を最低限とするために、希土類金属１２と直接接触する反応容器１０２の内側の面のみとするためであるが、反応容器１０２全体をタンタルまたはモリブデン製としてもよい。
　最初、タンタルまたはモリブデンが内張りされた鉄または鉄合金製の反応容器１０２内には、希土類磁石１０およびマグネシウム２０または２１が設置されている。なお、希土類磁石１０は固形状、粉状どちらでもよい。ただし、固形状の場合は、希土類磁石１０が鉄または鉄合金製のカゴ１０４をすり抜けて下方に落下しないように、目開きが希土類磁石１０よりも小さい鉄または鉄合金製のカゴ１０４を使用する。希土類磁石１０が粉状の場合も同様に、目開きが希土類磁石１０よりも小さい、微細目開きを有する鉄または鉄合金製のカゴ１０４を使用する。その場合は、鉄または鉄合金製のカゴ１０４の底面のみを鉄または鉄合金製の微細目開きの網または篩とし、側面は開口のない鉄または鉄合金製の円筒としてもよい。希土類磁石１０は希土類磁石製造工程で発生するスクラップでも、使用済製品から取り出した廃磁石でもよい。使用済製品としては、ハードディスクドライブ装置、家電製品・産業製品のモーター、コンプレッサー、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車のモーターなどがある。
　図２Ａは、本実施例の希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。
  鉄または鉄合金製のカゴ１０４の中に希土類磁石１０およびマグネシウム（固体）２０を入れる。容器間開閉バルブ１１０および容器上部開閉バルブ１１１を閉め、真空引き、ガス導入、閉、切替えバルブ１０６を真空ポンプ１０８側に切り替え、左側の鉄または鉄合金製の密閉型反応容器１０１中を真空引きした後、ガス導入、閉、切替えバルブ１０６をガス導入側に切り替え、Arガスを導入し、１気圧に達した後、容器上部開閉バルブ１１１を開き、左側の鉄または鉄合金製の密閉型反応容器１０１中を十分Arガスで置換する。このまま、ガス導入、閉、切替えバルブ１０６および容器上部開閉バルブ１１１を開いたまま、Arガスを供給し続け、Arガス気流中で、加熱用ヒーター１０３の下の方のみ加熱する。Arガス気流中ではなく、左側の鉄または鉄合金製の密閉型反応容器１０１中を十分Arガスで置換した後、容器上部開閉バルブ１１１、ガス導入、閉、切替えバルブ１０６の順に閉め、Ar雰囲気密閉状態としてもよい。
　図２Ｂは、本実施例の希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。
  加熱用ヒーター１０３の下の方のみ、マグネシウム（固体）２０部分が650℃以上、８００℃以下の温度になるように加熱することにより、マグネシウム（固体）２０が溶融し、マグネシウム（液体）２１となり、希土類磁石１０はマグネシウム（液体）２１に浸される。ここで、650℃以上とするのはマグネシウムの融点が650℃であるからである。800℃以下とするのはマグネシウム（液体）２１の蒸発を抑制するためである。
　図２Ｃは、本実施例の希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。
  650℃以上、８００℃以下の温度で、希土類磁石１０がマグネシウム（液体）２１に接触することにより、希土類磁石１０の希土類金属成分がマグネシウム（液体）２１側に移動する（抽出される）。その結果、希土類磁石１０は、鉄およびホウ素を主成分とする合金１１になり、マグネシウム（液体）２１は、マグネシウム－希土類金属合金２３になる。希土類金属抽出時間は、希土類磁石１０の形状により異なり、希土類磁石１０から希土類金属が十分に抽出される時間とする。
　図２Ｄは、本実施例の希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。
  希土類金属が十分に抽出された後、カゴの上下移動機構１０５を作動させ、鉄または鉄合金製のカゴ１０４および鉄およびホウ素を主成分とする合金１１がマグネシウム－希土類金属合金２３に触れない位置まで上昇させる。この際、加熱用ヒーターの上部も650℃以上に加熱し、鉄または鉄合金製のカゴ１０４および鉄およびホウ素を主成分とする合金１１に付着したマグネシウム－希土類金属合金２３が液体になるようにする。これにより、付着したマグネシウム－希土類金属合金２３が下方に滴下し、鉄または鉄合金製のカゴ１０４および鉄およびホウ素を主成分とする合金１１に残存してしまう希土類金属を少なくすることが可能となる。
　図２Ｅは、本実施例の希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。
  右側の鉄または鉄合金製の密閉型反応容器１０１の容器上部開閉バルブ１１１を閉め、右側のガス導入、閉、切替えバルブ１０６を真空ポンプ１０８側に切り替え、右側の鉄または鉄合金製の密閉型反応容器１０１中を真空引きする。次に、左側の容器の加熱ヒーター１０３を、タンタルまたはモリブデンが内張りされた鉄または鉄合金製の反応容器１０２中のマグネシウム－希土類金属合金２３が650℃以上、930℃以下の温度になるように加熱する。またマグネシウム－希土類金属合金２３から気化したマグネシウム（気体）２２が右側の容器に移動する前に、左側の容器内上部や容器上部の配管内部に再付着しないように、加熱用ヒーター１０３の上部およびシースヒーター１０９を用いて加熱する。続いて、容器間開閉バルブ１１０を開く。これにより、タンタルまたはモリブデンが内張りされた鉄または鉄合金製の反応容器１０２中のマグネシウム－希土類金属合金２３中のマグネシウムのみが気化し、マグネシウム（気体）２２となって、右側の鉄または鉄合金製の密閉型反応容器１０１側へ移動する。移動したマグネシウム（気体）２２は、冷却装置１１２によって冷却されることにより、マグネシウム（液体）２１もしくはマグネシウム（固体）２０となり、回収される。
　ここで、マグネシウム－希土類金属合金２３の加熱温度を650℃以上とするのはマグネシウムの融点が650℃であるからである。930℃以下とするのはプラセオジウムの融点が931℃であることから、プラセオジウムの蒸発を抑制するためである。プラセオジウムを含まない希土類磁石の場合は、ネオジムの融点が1024℃なので、加熱温度は1023℃まで上げてもよい。右側のガス導入、閉、切替えバルブ１０６と真空ポンプ１０８の間にフィルター１０７を設置することにより、マグネシウムが真空ポンプ側に行くことを防ぐことができる。
　最終的に、タンタルまたはモリブデンが内張りされた鉄または鉄合金製の反応容器１０２中には希土類金属１２、鉄または鉄合金製のカゴ１０４内には鉄およびホウ素を主成分とする合金１１、右側の鉄または鉄合金製の密閉型反応容器１０１中にマグネシウム（固体）２０と、３種類に分離・回収することができる。右側の鉄または鉄合金製の密閉型反応容器１０１中のマグネシウム（固体）２０は再利用することができる。
　本実施例では、マグネシウムによる磁石からの希土類金属の抽出、希土類金属を溶解したマグネシウムと鉄－ボロン合金との分離、希土類金属を溶解したマグネシウムから希土類金属とマグネシウムとの分離(マグネシウムの回収）を一体型の装置で構成することにより、最後に回収するマグネシウム中の不純物を最小限に抑えることが可能となり、マグネシウムを繰り返して使用することが可能となる。
　本実施例の結果、タンタルまたはモリブデンが内張りされた鉄または鉄合金製の反応容器１０２内に希土類金属１２として、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙからなる希土類金属（純度９９％）が得られた。投入した希土類磁石１０からの希土類金属の回収率は８５％であった。
　なお、回収した希土類金属合金中にＦｅ不純物が多少残留していても、これらの合金は、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁石製造用の希土類金属原料として使用されるため、特に問題となることはない。
　また、投入したマグネシウムの純度は98％であったが、回収されたマグネシウムの純度は99.8％であった。
　本実施例では、希土類磁石から希土類金属を半連続的に回収する、希土類金属回収装置および方法の例を説明する。
　図３は、本実施例の希土類金属回収装置の構成図である。
  実施例１の希土類金属回収装置の構成（図１）と類似の構成である。実施例１の左半分の構成を右半分にも適用したものである。すなわち左右対称の装置構成としたものである。
　図４Ａは、本実施例の希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。
  左側（一方）の鉄または鉄合金製のカゴ１０４の中に希土類磁石１０およびマグネシウム（固体）２０を入れ、右側（もう一方）の鉄または鉄合金製のカゴ１０４の中に希土類磁石１０を入れる。容器間開閉バルブ１１０および容器上部開閉バルブ１１１を閉め、真空引き、ガス導入、閉、切替えバルブ１０６を真空ポンプ１０８側に切り替え、左右の鉄または鉄合金製の密閉型反応容器１０１中をそれぞれ真空引きする。
　その後、左側のガス導入、閉、切替えバルブ１０６をガス導入側に切り替え、Arガスを導入し、１気圧に達した後、左側の容器上部開閉バルブ１１１を開き、左側の鉄または鉄合金製の密閉型反応容器１０１中を十分Arガスで置換する。このまま、ガス導入、閉、切替えバルブ１０６および容器上部開閉バルブ１１１を開いたまま、Arガスを供給し続け、Arガス気流中で、左側の加熱用ヒーター１０３の下の方のみ加熱する。Arガス気流中ではなく、左側の鉄または鉄合金製の密閉型反応容器１０１中を十分Arガスで置換した後、容器上部開閉バルブ１１１、ガス導入、閉、切替えバルブ１０６の順に閉め、Ar雰囲気密閉状態としてもよい。
　図４Ｂは、本実施例の希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。
  この工程は実施例１（図２Ｂ）と同様である。
　図４Ｃは、本実施例の希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。
  この工程は実施例１（図２Ｃ）と同様である。
　図４Ｄは、本実施例の希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。
  この工程は実施例１（図２Ｄ）と同様である。
　図４Ｅは、本実施例の希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。
  左側の容器の加熱ヒーター１０３を、タンタルまたはモリブデンが内張りされた鉄または鉄合金製の反応容器１０２中のマグネシウム－希土類金属合金２３が650℃以上、930℃以下の温度になるように加熱する。またマグネシウム－希土類金属合金２３から気化したマグネシウム（気体）２２が右側の容器に移動する前に、左側の容器内上部や容器上部の配管内部に再付着しないように、加熱用ヒーター１０３の上部およびシースヒーター１０９を用いて加熱する。続いて、容器間開閉バルブ１１０を開く。これにより、タンタルまたはモリブデンが内張りされた鉄または鉄合金製の反応容器１０２中のマグネシウム－希土類金属合金２３中のマグネシウムのみが気化し、マグネシウム（気体）２２となって、右側の鉄または鉄合金製の密閉型反応容器１０１側へ移動する。
　右側の加熱用ヒーター１０３はあらかじめ650℃以上に加熱しておく。移動したマグネシウム（気体）２２は、右側のタンタルまたはモリブデンが内張りされた鉄または鉄合金製の反応容器１０２中で冷却され、液体となり、下に溜まることにより、希土類磁石１０はマグネシウム（液体）２１に浸される。
　ここで、マグネシウム－希土類金属合金２３の加熱温度を650℃以上とするのはマグネシウムの融点が650℃であるからである。930℃以下とするのはプラセオジウムの融点が931℃であることから、プラセオジウムの蒸発を抑制するためである。プラセオジウムを含まない希土類磁石の場合は、ネオジムの融点が1024℃なので、加熱温度は1023℃まで上げてもよい。右側のガス導入、閉、切替えバルブ１０６と真空ポンプ１０８の間にフィルター１０７を設置することにより、マグネシウムが真空ポンプ側に行くことを防ぐことができる。
　図４Ｆは、本実施例の希土類金属回収方法の一部を示す模式図である。
  マグネシウムが十分に右側の鉄または鉄合金製の密閉型反応容器１０１側へ移動した後、容器間開閉バルブ１１０を閉じ、右側の鉄または鉄合金製の密閉型反応容器１０１内をArガス置換し、Ar気流中もしくはAr雰囲気密閉状態としておく。左側の鉄または鉄合金製の密閉型反応容器１０１は開放し、中から、希土類金属１２および鉄およびホウ素を主成分とする合金１１を取り出し、回収する。その後、新しい希土類磁石１０を図４Ｆのようにセットし、真空引きしておく。これで、左右逆転はしたが、図４Ｂに戻ったことになる。これを繰り返せば、希土類磁石から希土類金属を半連続的に回収することができる。
　本実施例の結果、1回目の操作で、タンタルまたはモリブデンが内張りされた鉄または鉄合金製の反応容器１０２内に希土類金属１２として、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙからなる希土類金属（純度９８％）が得られた。投入した希土類磁石１０からの希土類金属の回収率は９５％であった。また、投入したマグネシウムの純度は98％であったが、回収されたマグネシウムの純度は99.8％であった。２回目の操作で、タンタルまたはモリブデンが内張りされた鉄または鉄合金製の反応容器１０２内に希土類金属１２として、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙからなる希土類金属（純度９５％）が得られた。投入した希土類磁石１０からの希土類金属の回収率は８７％であった。また、マグネシウムは1回目の操作で回収されたもの（純度99.8％）を使用したが、回収されたマグネシウムの純度は99.9％であった。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１０　希土類磁石
１１　鉄およびホウ素を主成分とする合金
１２　希土類金属
２０　マグネシウム（固体）
２１　マグネシウム（液体）
２２　マグネシウム（気体）
２３　マグネシウム－希土類金属合金
１００　希土類金属回収装置
１０１　鉄または鉄合金製の密閉型容器
１０２　タンタルまたはモリブデンが内張りされた鉄または鉄合金製の反応容器
１０３　加熱用ヒーター
１０４　鉄または鉄合金製のカゴ
１０５　カゴの上下移動機構
１０６　真空引き、ガス導入、閉、切替えバルブ
１０７　フィルター
１０８　真空ポンプ
１０９　シースヒーター
１１０　容器間開閉バルブ
１１１　容器上部開閉バルブ
１１２　冷却装置

Claims (20)

  1. 　希土類磁石から希土類金属を回収する希土類金属回収装置において、
    　希土類金属を有する磁石から、溶融させたマグネシウムを用いて前記希土類金属を抽出する反応容器と、
    　前記反応容器を格納する第１の容器と、
    　前記希土類金属が抽出された磁石と、前記希土類金属を溶解させた液体のマグネシウムとを分離する分離手段と、
    　前記分離された希土類金属を含む液体のマグネシウムから、前記マグネシウムを気化させることによって、前記希土類金属を回収する希土類金属回収手段と、
    　前記気化されたマグネシウムを凝縮または液化または固化させて回収する第２の容器と、
    　を備えたことを特徴とする希土類金属回収装置。
  2. 　希土類磁石から希土類金属を回収する希土類金属回収装置において、
    　希土類金属を有する磁石から、溶融させたマグネシウムを用いて前記希土類金属を抽出する第１の反応容器と、
    　前記第1の反応容器を格納する第１の容器と、
    　前記希土類金属が抽出された磁石と、前記希土類金属を溶解させた液体のマグネシウムとを分離する第１の分離手段と、
    　希土類金属を有する磁石から、溶融させたマグネシウムを用いて前記希土類金属を抽出する第２の反応容器と、
    　前記第２の反応容器を格納する第２の容器と、
    　前記希土類金属が抽出された磁石と、前記希土類金属を溶解させた液体のマグネシウムとを分離する第２の分離手段と、
    　前記第１の反応容器または前記第２の反応容器中の前記分離された希土類金属を含む液体のマグネシウムから、前記マグネシウムを気化させることによって、前記希土類金属を回収する希土類金属回収手段と、
    　前記分離された希土類金属を含む液体のマグネシウムが入っている前記第１の反応容器または第２の反応容器が格納されている容器とは別の容器へ前記気化されたマグネシウムを移動させ、前記別の容器中で凝縮または液化または固化させて前記気化されたマグネシウムを回収することを特徴とする希土類金属回収装置。
  3. 　請求項１または２に記載の希土類金属回収装置において、
    　前記分離手段、前記第１の分離手段、前記第２の分離手段が、磁石を入れた鉄もしくは鉄合金製のカゴを、磁石が前記反応容器、前記第１の反応容器、前記第２の反応容器中の溶融マグネシウムに完全に浸される位置と、鉄もしくは鉄合金製のカゴが溶融マグネシウムに全く浸されない位置との間を上下に移動する機構であることを特徴とする希土類金属回収装置。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか１つに記載の希土類金属回収装置において、
    　前記第1の容器と前記第２の容器が配管で互いに連結しており、配管内部に開閉弁を備えたことを特徴とする希土類金属回収装置。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか１つに記載の希土類金属回収装置において、
    　前記第1の容器と前記第２の容器がいずれも密閉型容器で、前記第１の容器と前記第２の容器の内部を別々に、もしくは前記開閉弁を開くことにより両方一度に、アルゴン雰囲気または真空引きする機構を備えたことを特徴とする希土類金属回収装置。
  6. 　請求項１乃至５のいずれか１つに記載の希土類金属回収装置において、
    　前記第1の容器と前記第２の容器がいずれも鉄もしくは鉄合金製であることを特徴とする希土類金属回収装置。
  7. 　請求項１乃至６のいずれか１つに記載の希土類金属回収装置において、
    　前記反応容器、前記第１の反応容器、前記第２の反応容器がタンタルもしくはモリブデン製、もしくは容器の内面にタンタルもしくはモリブデンをコーティングした鉄もしくは鉄合金製であることを特徴とする希土類金属回収装置。
  8. 　請求項１乃至７のいずれか１つに記載の希土類金属回収装置において、
    　前記磁石は、鉄とホウ素と希土類金属とを含み、
    　前記希土類金属は、Nd、Pr、Dyのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする希土類金属回収装置。
  9. 　請求項１乃至８のいずれか１つに記載の希土類金属回収装置において、
    　前記磁石は、固形状もしくは粉体状であることを特徴とする希土類金属回収装置。
  10. 　希土類磁石から希土類金属を回収する希土類金属回収方法において、
    　希土類金属を有する磁石から、溶融した液体のマグネシウムに前記希土類金属を抽出させる抽出工程と、
    　前記希土類金属が抽出された磁石と、前記希土類金属を溶解させた液体のマグネシウムとを分離する分離工程と、
    　前記分離された希土類金属を含む液体のマグネシウムから、前記マグネシウムを気化させることによって、前記希土類金属を回収する希土類金属回収工程と、
    　前記気化させたマグネシウムを凝縮または液化または固化させて回収するマグネシウム回収工程と、
    　を含むことを特徴とする希土類金属回収方法。
  11. 　請求項１０に記載の希土類金属回収方法において、
    　前記気化させたマグネシウムを、別の磁石が入っている別の反応容器中に、凝縮または液化または固化させて回収し、続けて前記抽出工程を行うことにより、磁石からの希土類金属回収を連続的に行うことを特徴とする希土類金属回収方法。
  12. 　請求項１０または１１に記載の希土類金属回収方法において、
    　前記抽出工程では、前記抽出はタンタルもしくはモリブデン製、もしくは容器の内面にタンタルもしくはモリブデンをコーティングした鉄もしくは鉄合金製の反応容器中、アルゴン雰囲気中で行うことを特徴とする希土類金属回収方法。
  13. 　請求項１０乃至１２のいずれか１つに記載の希土類金属回収方法において、
    　前記抽出工程では、希土類金属抽出反応を650℃以上、800℃以下の温度で行うことを特徴とする希土類金属回収方法。
  14. 　請求項１０乃至１３のいずれか１つに記載の希土類金属回収方法において、
    　前記分離工程では、磁石を鉄もしくは鉄合金製のカゴに入れ、前記カゴを磁石全体が反応容器中の溶融マグネシウムに浸るように配置して、抽出工程を行った後、前記カゴを前記希土類金属を溶解させた溶融マグネシウムに全く触れない位置まで上昇させることにより、前記希土類金属が抽出された磁石と、前記希土類金属を溶解させた液体のマグネシウムとを分離することを特徴とする希土類金属回収方法。
  15. 　請求項１０乃至１４のいずれか１つに記載の希土類金属回収方法において、
    　前記分離工程は、アルゴン雰囲気中、650℃以上の温度で行うことを特徴とする希土類金属回収方法。
  16. 　請求項１０乃至１５のいずれか１つに記載の希土類金属回収方法において、
    　前記希土類金属回収工程とマグネシウム回収工程では、別容器側から真空引きすることにより、前記分離された希土類金属を含む液体のマグネシウムから、前記マグネシウムを気化させ、別容器に移動、凝縮または液化または固化させてマグネシウムを回収し、反応容器中に希土類金属のみを残存させ、回収することを特徴とする希土類金属回収方法。
  17. 　請求項１０乃至１６のいずれか１つに記載の希土類金属回収方法において、
    　前記希土類金属回収工程とマグネシウム回収工程では、マグネシウムの気化を、650℃以上、930℃以下の温度で行うことを特徴とする希土類金属回収方法。
  18. 　請求項１０乃至１７のいずれか１つに記載の希土類金属回収方法において、
    　前記した全ての工程を、配管で互いに連結され、配管内部に開閉弁を備えた２つの鉄もしくは鉄合金製の密閉型反応容器内で行うことを特徴とする希土類金属回収方法。
  19. 　請求項１０乃至１８のいずれか１つに記載の希土類金属回収方法において、
    　前記磁石は、鉄とホウ素と希土類金属とを含み、
    　前記希土類金属は、Nd、Pr、Dyのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする希土類金属回収方法。
  20. 　請求項１０乃至１９のいずれか１つに記載の希土類金属回収方法において、
    　前記磁石は、固形状もしくは粉体状であることを特徴とする希土類金属回収方法。
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