WO2014192874A1 - 希土類元素の回収方法 - Google Patents

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WO2014192874A1
WO2014192874A1 PCT/JP2014/064279 JP2014064279W WO2014192874A1 WO 2014192874 A1 WO2014192874 A1 WO 2014192874A1 JP 2014064279 W JP2014064279 W JP 2014064279W WO 2014192874 A1 WO2014192874 A1 WO 2014192874A1
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carbon
container
treated
rare earth
treatment
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PCT/JP2014/064279
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星　裕之
雄 宮本
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日立金属株式会社
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    • 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
    • C22B59/00—Obtaining rare earth metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G1/00—Methods of preparing compounds of metals not covered by subclasses C01B, C01C, C01D, or C01F, in general
    • C01G1/02—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G56/00—Compounds of transuranic elements
    • C01G56/007—Compounds of transuranic elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • 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
    • C22B7/001—Dry processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the present invention relates to a method for recovering a rare earth element from a processing object including at least a rare earth element and an iron group element, such as an R—Fe—B permanent magnet (R is a rare earth element).
  • R—Fe—B permanent magnets are used in various fields today because they have high magnetic properties.
  • R-Fe-B permanent magnet production plants produce a large amount of magnets every day, but due to an increase in the production of magnets, processing defects etc. during the manufacturing process.
  • the amount of magnet scrap discharged as magnets and magnet processed scraps discharged as cutting scraps, grinding scraps, and the like is also increasing.
  • the processing yield ratio tends to increase and the manufacturing yield tends to decrease year by year.
  • Patent Document 1 As a method for recovering rare earth elements from a processing object containing at least a rare earth element and an iron group element, several methods have been proposed so far.
  • the processing object is placed in an oxidizing atmosphere. After heating to obtain an oxide of the contained metal element, it is mixed with water to form a slurry, and hydrochloric acid is added with heating to dissolve the rare earth element in the solution.
  • the resulting solution is heated with an alkali (sodium hydroxide) , Ammonia, potassium hydroxide, etc.) to precipitate the iron group element leached into the solution together with the rare earth element, and then separate the solution from the undissolved material and the precipitate.
  • alkali sodium hydroxide
  • This method does not require an acid or alkali like the method described in Patent Document 1, and the atmosphere in the crucible is theoretically oxidized by oxidizing the iron group element by heating the object to be processed in the carbon crucible. Therefore, it is considered that the method is superior in that the process is simple compared to the method described in Patent Document 1 because it is autonomously controlled to the oxygen partial pressure at which only rare earth elements are oxidized.
  • the atmosphere in the crucible can be autonomously controlled to a predetermined oxygen partial pressure to separate the rare earth element and the iron group element. It is not.
  • the desirable oxygen-containing concentration of the atmosphere in the crucible is 1 ppm to 1%, but there is essentially no need for an external operation for controlling the atmosphere.
  • rare earth elements and iron group elements cannot be separated at least when the oxygen-containing concentration is less than 1 ppm. Therefore, if the object to be treated is heated in a carbon crucible, the atmosphere in the crucible is theoretically controlled autonomously to an oxygen partial pressure in which only rare earth elements are oxidized without oxidizing iron group elements. However, it is actually necessary to artificially control the inside of the crucible to an atmosphere having an oxygen-containing concentration of 1 ppm or more.
  • Such control can be performed by introducing an inert gas having an oxygen-containing concentration of 1 ppm or more into the crucible as described in Patent Document 2, but argon is widely used as an industrial inert gas.
  • the oxygen concentration is usually 0.5 ppm or less. Therefore, in order to introduce an argon gas having an oxygen-containing concentration of 1 ppm or more into the crucible, a general-purpose argon gas cannot be used as it is, and it is necessary to increase the oxygen-containing concentration.
  • the method described in Patent Document 2 seems to be simple at first glance, it is not so. It must be said that it has difficult aspects.
  • Patent Document 3 proposes a method of separating and recovering a rare earth element as an oxide from an iron group element by performing a heat treatment by moving the treatment environment in the presence of carbon after performing the process.
  • Patent Document 3 a carbon supply source from the surface of a processing object subjected to an oxidation treatment by a carbon crucible by heat treatment using a carbon crucible as a treatment container.
  • the rare earth element can be efficiently recovered.
  • the carbon crucible is given a role as a carbon supply source for the object to be oxidized, the carbon crucible is consumed and gradually consumed.
  • a non-carbon treatment container for example, a ceramic crucible made of metal oxide such as alumina, magnesium oxide or calcium oxide, or a ceramic crucible made of silicon oxide
  • a treatment object and a carbon supply source for example, a ceramic crucible made of metal oxide such as alumina, magnesium oxide or calcium oxide, or a ceramic crucible made of silicon oxide
  • the iron group element contained in the object to be treated that has undergone oxidation treatment is dissolved in the processing vessel components, and the heat treatment is stuck to the inner surface of the vessel, and if this is removed, the processing vessel may be damaged.
  • the present invention performs an oxidation treatment on a processing object containing at least a rare earth element and an iron group element, and then heat-treats the treatment environment in the presence of carbon, so that the rare earth element is converted into an iron group as an oxide.
  • An object of the present invention is to provide a method in which rare earth elements can be efficiently recovered in a method of separating and recovering from elements, and the processing container can be used repeatedly over a long period of time while suppressing its consumption and damage.
  • the inventors of the present invention accommodate a treatment object subjected to oxidation treatment in a treatment container when heat-treating the treatment object subjected to oxidation treatment in the presence of carbon.
  • the oxidation treatment was performed by interposing a carbon substance between the object to be treated and the bottom surface of the container, and performing a heat treatment at a temperature of 1300 ° C. or higher in an inert gas atmosphere or vacuum.
  • the carbon material interposed between the object to be treated and the bottom surface of the container serves as a carbon supply source for the object to be oxidized, and the object to be treated that has undergone oxidation treatment comes into contact with the bottom surface of the container. It has been found that the rare earth elements can be efficiently recovered while playing a role of preventing, and the processing vessel can be used repeatedly over a long period of time while suppressing its consumption and damage.
  • the treatment environment is transferred to the presence of carbon and heat treatment is performed, thereby producing the rare earth element.
  • the method of separating and recovering from an iron group element as an oxide is a method of treating a subject to be oxidized by heat treatment in the presence of carbon.
  • a carbon substance is interposed between the object to be oxidized and the bottom of the container, and heat treatment is performed at a temperature of 1300 ° C. or higher in an inert gas atmosphere or vacuum.
  • the method according to claim 2 is characterized in that, in the method according to claim 1, at least a part of the object to be treated is granular or powdery having a particle size of 500 ⁇ m or less.
  • the method according to claim 3 is characterized in that, in the method according to claim 1, the iron group element content of the object to be treated is 30 mass% or more.
  • the method according to claim 4 is the method according to claim 1, wherein the object to be treated is an R—Fe—B permanent magnet.
  • the object to be treated that has been subjected to the oxidation treatment stored in a storage member made of paper, wood, synthetic resin, or carbon is stored in a processing container. It is characterized by doing.
  • the method according to claim 6 is the processing object according to claim 1, wherein the carbon substance stored in the storage member made of paper, wood, synthetic resin, or carbon is oxidized and the container. It is characterized by being interposed between the bottom surface.
  • the method according to claim 7 is characterized in that, in the method according to claim 1, a carbon substance is further interposed between the object to be treated and the side surface of the container.
  • the method according to claim 8 is the method according to claim 7, wherein the carbon substance interposed between the object to be oxidized and the side surface of the container is any one of paper, wood, synthetic resin, and carbon. It is characterized by partitioning with the process target which oxidized by the partition member which consists of these.
  • a method according to claim 9 is the method according to claim 7, wherein the carbon material stored in a storage member made of paper, wood, synthetic resin, or carbon is subjected to an oxidation treatment and a container. It is characterized by being interposed between the side surfaces.
  • the method according to claim 10 is characterized in that, in the method according to claim 1, a carbon substance is further contained in the processing container.
  • a rare earth element can be efficiently recovered from a processing object containing at least a rare earth element and an iron group element, and the treatment container is repeatedly and repeatedly worn over a long period while suppressing its consumption and damage. Can be used.
  • the treatment environment is transferred to the presence of carbon and heat treated, so that the rare earth element is converted into an oxide from the iron group element.
  • the method of separating and recovering is to treat the object to be oxidized, when the object to be oxidized has been heat treated in the presence of carbon, when the object to be oxidized has been stored in a processing container.
  • a carbon substance is interposed between the container and the bottom of the container, and heat treatment is performed at a temperature of 1300 ° C. or higher in an inert gas atmosphere or in a vacuum.
  • the processing object containing at least a rare earth element and an iron group element to which the method of the present invention is applied contains a rare earth element such as Nd, Pr, Dy, Tb, and Sm and an iron group element such as Fe, Co, and Ni. If so, there is no particular limitation, and in addition to the rare earth element and the iron group element, other elements such as boron may be included. Specifically, for example, R—Fe—B permanent magnets and the like can be mentioned.
  • the method of the present invention can be suitably applied to a processing object having an iron group element content of 30 mass% or more (for example, R In the case of a -Fe-B permanent magnet, the iron group element content is usually 60 mass% to 82 mass%).
  • the size and shape of the object to be processed are not particularly limited.
  • the object to be processed is an R—Fe—B permanent magnet, it may be magnet scrap or magnet processing waste discharged during the manufacturing process.
  • the object to be treated is granular or powdery having a particle size of 500 ⁇ m or less (for example, considering the ease of preparation, the lower limit of the particle size is 1 ⁇ m is desirable).
  • the object to be processed is in such a granular or powder form, and it may be a part of the object to be processed.
  • the oxidation treatment on the object to be treated in the method of the present invention aims to convert rare earth elements contained in the object to be treated into oxides.
  • the iron group element contained in the processing object may be converted into an oxide together with the rare earth element by the oxidation treatment on the processing object.
  • the oxygen-containing atmosphere may be an air atmosphere.
  • heat treating the object to be treated it may be performed at 350 ° C. to 1000 ° C. for 1 hour to 12 hours, for example.
  • spontaneous ignition or artificial ignition may be performed.
  • the oxidation process with respect to a process target object can also be performed by the alkali process which advances the oxidation of a process target object in alkaline aqueous solution.
  • alkali that can be used for the alkali treatment include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, sodium carbonate, and ammonia.
  • concentration of the alkaline aqueous solution may be 0.1 mol / L to 10 mol / L.
  • the treatment temperature may be 60 ° C. to 150 ° C., but is preferably 100 ° C. or higher for more effective oxidation treatment, and 130 ° C. or lower for higher safety. Examples of the treatment time include 30 minutes to 10 hours.
  • the oxidation treatment on the object to be treated may be performed by a single method or a combination of a plurality of methods.
  • the molar concentration of oxygen contained in the object to be treated is 1.5 times or more the molar concentration of the rare earth element, and the conversion of the rare earth element to the oxide is more reliable. can do. It is desirable that the molar concentration of oxygen contained in the object to be treated by the oxidation treatment is 2.0 times or more that of the rare earth element.
  • the rare earth element contained in the object to be treated may cause an undesired chemical reaction with carbon and inhibit the conversion to a desired oxide.
  • “in the absence of carbon” here means that there is no carbon that causes a chemical reaction sufficient to inhibit the conversion of the rare earth element contained in the object to be processed into an oxide).
  • the object to be treated that has undergone the oxidation treatment is accommodated in a treatment container.
  • a carbon substance is interposed between the object to be oxidized and the bottom of the container.
  • heat treatment is performed at a temperature of 1300 ° C. or higher in an inert gas atmosphere or in a vacuum.
  • the carbon material interposed between the object to be oxidized and the bottom of the container serves as a carbon supply source for the object to be oxidized and the process to which the object has been oxidized. It plays the role which prevents that a target object contacts a container bottom face.
  • the carbon material interposed between the object to be treated and the bottom of the container serves as a carbon supply source for the object to be treated, thereby efficiently converting the rare earth element into an oxide.
  • an iron group element As an iron group element. This is because when a heat treatment is performed at a temperature of 1300 ° C. or higher while supplying a carbon substance as a carbon supply source to the object to be oxidized, the oxide of the rare earth element contained in the object to be oxidized is While the iron group element melts as an oxide at a high temperature, the iron group element dissolves and dissolves carbon derived from the carbon material, and the iron group element oxide is reduced by the carbon after the carbon is reduced.
  • the present inventor said that the melt of the rare earth oxide and the melt of the iron group carbon alloy exist independently of each other without being incompatible with each other.
  • the method described in Patent Document 2 in which carbon is used to oxidize only rare earth elements without oxidizing the iron group elements contained in the object to be treated.
  • the roles are completely different.
  • the reason why the heat treatment temperature is specified to be 1300 ° C. or more is that if it is less than 1300 ° C., the rare earth element oxide and the iron group element carbon alloy are difficult to melt, making it difficult to separate them. is there.
  • the heat treatment temperature is preferably 1350 ° C. or higher, more preferably 1400 ° C. or higher, and further preferably 1450 ° C. or higher.
  • the upper limit of the heat treatment temperature is preferably 1700 ° C., more preferably 1650 ° C., and further preferably 1600 ° C. in view of energy cost, for example.
  • the heat treatment for the object to be treated that has been oxidized in the presence of the carbon material is performed in an inert gas atmosphere or in a vacuum.
  • the oxygen in the atmosphere is This is because carbon dioxide is produced by the reaction, and the carbon substance may not efficiently serve as a carbon supply source for the object to be oxidized.
  • the carbon material is not consumed as a carbon supply source and remains in the processing container after the heat treatment, the carbon material remaining in the processing container is recovered and easily reused.
  • the carbon material that is not consumed as a carbon supply source in the processing container is reacted with oxygen in the atmosphere to become carbon dioxide and discharged from the processing container. In other words, it may no longer be recovered after the heat treatment.
  • the inert gas atmosphere can be formed using argon gas, helium gas, nitrogen gas, or the like.
  • the oxygen-containing concentration is desirably less than 1 ppm.
  • the degree of vacuum is preferably less than 1000 Pa.
  • the heat treatment time is suitably 1 minute to 3 hours, for example.
  • the carbon material interposed between the oxidation target object and the container bottom surface prevents the oxidation target object from coming into contact with the container bottom surface.
  • the carbon substance used in the method of the present invention is interposed between the treatment target subjected to the oxidation treatment and the bottom surface of the container, thereby serving as a carbon supply source for the treatment target subjected to the oxidation treatment, and the oxidation treatment.
  • the type and shape of the treatment object there is no particular limitation on the type and shape of the treatment object as long as it plays a role of preventing the treated object from coming into contact with the bottom surface of the container.
  • Specific examples of the carbon material include carbon black, petroleum coke, graphite (graphite and graphite), charcoal, coal, diamond and the like.
  • carbon materials such as carbon black that is easy to reuse by recovering the amount remaining in the processing container without being consumed as a carbon source after heat treatment, and petroleum coke that is available at a low price and excellent in handleability are carbon materials. It is suitable as.
  • Carbon black is a fine particle of carbon having an average particle size of 1 nm to 500 nm, and usually has a size of about 1 ⁇ m to 1 mm in which individual fine particles are fused to branch into a chain or irregular and complex chain. It is a powder shape consisting of particles having an aggregated form.
  • Specific examples of carbon black include furnace black produced by the furnace method, channel black produced by the channel method, acetylene black produced by the acetylene method, and thermal black produced by the thermal method.
  • Petroleum coke means coke made from petroleum. Specifically, for example, heavy oil such as atmospheric distillation residual oil or vacuum distillation residual oil is used to obtain carbon obtained by performing pyrolysis treatment called coking. It is a substance with the main component.
  • Petroleum coke includes delayed coke, generally called petroleum coke, raw coke collected from coking equipment, or raw coke that has been baked to remove volatiles and calcined coke (In addition, depending on the coking method, there is a powdery coke (fluid coke) that is used for fuel, and any of these petroleum cokes is used in the method of the present invention. be able to.
  • Examples of the shape of petroleum coke include granular or powdery particles having a particle size of 10 mm or less.
  • the material of the processing container that accommodates the processing object subjected to the oxidation treatment is not particularly limited.
  • a non-carbon processing container such as alumina is used.
  • ceramic crucibles made of silicon oxide or metal oxides such as magnesium oxide or calcium oxide may be composed of a single material or may be composed of a plurality of materials) it can.
  • a ceramic crucible such as an alumina crucible that is cheaper than a carbon crucible is used as a processing container, and a rare earth element is efficiently obtained from a processing object containing at least a rare earth element and an iron group element.
  • the method of the present invention can be put into practical use as a recycling system that requires low cost and simplicity. Is advantageous.
  • the aspect in which the carbon material is interposed between the treatment target object subjected to the oxidation treatment and the bottom surface of the container is such that the carbon substance serves as a carbon supply source for the treatment target object subjected to the oxidation treatment, and the treatment performed the oxidation treatment.
  • the object plays a role of preventing the object from coming into contact with the bottom surface of the container, and may be appropriately selected according to the type and shape of the carbon substance.
  • the shape of the carbon material is powdery, granular, or massive, the carbon material is spread on the bottom surface of the container, and an object to be treated that has undergone oxidation treatment may be accommodated thereon.
  • the carbon material when the shape of the carbon material is a sheet or plate shape, the carbon material may be laid on the bottom surface of the container, and the object to be treated that has undergone the oxidation treatment may be accommodated thereon.
  • the carbon crucible can serve as a carbon supply source and can be prevented from being consumed and consumed.
  • the heat-treated material sticks to the inner surface of the vessel and tries to remove it. It can suppress that a processing container is damaged.
  • the amount of the carbon material used depends on the degree of oxidation of the iron group element contained in the object to be treated by the oxidation treatment performed previously, but is in a molar ratio of 0.1 to the iron group element contained in the object to be treated. It is preferably 5 times or more, more preferably 1.0 times or more, and further preferably 1.5 times or more.
  • the amount of carbon material used is less than 0.5 times the molar ratio of the iron group element contained in the object to be treated, the iron group element contained in the object to be treated is converted into an oxide by the oxidation treatment.
  • the carbon material is consumed as a carbon source during the heat treatment, so that the oxidation treatment is performed.
  • the carbon material cannot fulfill the role of preventing the processed object to be in contact with the bottom surface of the container.
  • the amount of carbon material used to the iron group element contained in the object to be treated By adjusting the amount of carbon material used to the iron group element contained in the object to be treated by a molar ratio of 1.5 times or more, all of the iron group element contained in the object to be treated is converted into oxide by oxidation treatment. In addition to being able to proceed with alloying with carbon to ensure its reduction even if converted, the treatment that has undergone oxidation treatment by the carbon material being consumed up as a carbon source during the heat treatment It can be avoided that the carbon material cannot play the role of preventing the object from coming into contact with the bottom surface of the container. Note that the upper limit of the amount of the carbon material used is not particularly limited, and even if the abundance is excessive, it does not adversely affect the separation of the rare earth element and the iron group element.
  • the object to be treated that has undergone the oxidation treatment may be accommodated in a treatment container after being accommodated in a storage member (such as a bag member).
  • the storage member is made of a material that is discharged from the processing vessel as hydrocarbon or carbon dioxide by heat treatment, or a material that becomes charcoal that does not adversely affect the separation of rare earth elements and iron group elements.
  • a material that is discharged from the processing vessel as hydrocarbon or carbon dioxide by heat treatment, or a material that becomes charcoal that does not adversely affect the separation of rare earth elements and iron group elements.
  • paper generally paper, cardboard, etc.
  • wood synthetic resin (polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, etc.), carbon and the like.
  • the carbon material interposed between the object to be treated and the bottom surface of the container is powdery, granular or massive
  • the carbon material is stored in a storage member made of such a material and then placed on the bottom surface of the container. May be installed.
  • the oxidation treatment is performed between the treatment object to be oxidized and the bottom of the container.
  • a carbon substance may be further interposed between the performed processing object and the container side surface.
  • the partition member of the shape was erected and filled with a carbon substance between the container side surface and the partition member, and the oxidation target was accommodated in the inner side surrounded by the partition member, and the oxidation treatment was performed.
  • the aspect which partitions off the carbon substance interposed between the process target object and the container side with the process target object which oxidized with the partition member is mentioned. By adopting such an aspect, the carbon material intervening between the object to be oxidized and the side surface of the container collapses, so that the object to be oxidized has contacted the side surface of the container. It can be avoided that the role to prevent can not be achieved.
  • the partition member for example, the one made of paper, wood, synthetic resin, carbon or the like can be used.
  • the carbon material interposed between the object to be treated and the side surface of the container when the shape of the carbon material interposed between the object to be treated and the side surface of the container is powdery, granular, or massive, the carbon material may be stored in a storage member made of such a material.
  • the carbon material when the shape of the carbon material is a sheet, the sheet-like carbon material is formed into a cylindrical shape inside the processing container.
  • a plurality of plate-like carbon materials are placed in a polygonal cylinder inside the treatment container.
  • the type of carbon material interposed between the object to be oxidized and the side of the container is the same as the type of carbon substance interposed between the object to be oxidized and the bottom of the container, This is advantageous in that the carbon substances in the treatment container after the heat treatment can be collected and reused together.
  • the carbon material interposed between the processing object subjected to the oxidation treatment and the bottom surface of the container, or the carbon material interposed between the processing object subjected to the oxidation treatment and the side surface of the container may be further accommodated in the treatment container.
  • a carbon substance that serves as a carbon supply source for the object to be treated that has undergone the oxidation treatment (hereinafter referred to as “carbon substance for carbon supply” in this paragraph) may be further accommodated in the treatment container.
  • the carbon material for supplying carbon include the above-mentioned carbon black, petroleum coke, graphite, charcoal, coal, diamond, and the like.
  • the shape may be powder, granule, lump, sheet or plate.
  • the carbon material for supplying carbon is further accommodated in the processing container, there is no particular limitation as long as the accommodating method is a method that plays the role.
  • the carbon material for supplying carbon is in the form of powder, granules, or lumps, and is contained in a processing container so that it exists in a mixed state with the object to be oxidized. It is desirable in that it can be effectively performed.
  • the method of mixing the object to be treated and the carbon material for carbon supply in the treatment container and for example, the object to be oxidized and the carbon material for carbon supply are previously stored. There is a method of mixing and then storing in a processing container.
  • the mixture of the object to be oxidized and the carbon material for supplying carbon may be simply mixed, or may be pressed and formed into a briquette shape.
  • the object to be treated and the carbon material for carbon supply subjected to the oxidation treatment are stored in the above-mentioned storage member made of, for example, paper, wood, synthetic resin, carbon, etc. You may accommodate, and after accommodating both in a storage member and mixing in it, you may accommodate in a processing container.
  • each of the carbon materials for carbon supply intervenes between each of the objects to be oxidized, thereby mixing the object to be oxidized and the carbon material for carbon supply. Can be in a state.
  • the carbon material interposed between the object to be treated and the bottom of the container is exclusively oxidized. It plays the role which prevents that the processing target object which performed has contacted the container bottom face. Therefore, it is not necessary to determine the usage amount in consideration of the consumption amount as a carbon source.
  • the amount of carbon material used for carbon supply is such that even if all of the iron group elements contained in the object to be treated are converted into oxides by oxidation treatment, the reduction is ensured and alloying with carbon proceeds.
  • the molar ratio is preferably 0.5 times or more, more preferably 1.0 times or more, and 1.5 times or more with respect to the iron group elements contained in the object to be treated. Is more desirable.
  • the storing method may be a method of depositing the carbon material for supplying carbon on the processing target that has been subjected to the oxidation treatment stored in the processing container. Good.
  • the carbon material for carbon supply when the carbon material for carbon supply is in the form of powder, granules or lumps, and the individual size is larger than the individual size of the object to be oxidized, the carbon material for carbon supply is oxidized. It can be deposited on the processing object performed.
  • the method for storing the carbon material for supplying the powder is in the form of powder, granule or lump, for example, paper, wood, synthetic resin, carbon, etc.
  • the type of carbon material to be interposed between the object to be treated and the bottom of the container, and the carbon to be interposed between the object to be oxidized and the side of the container If it is made the same as the kind of substance, it is convenient at the point which can collect
  • the object to be treated that has been oxidized in the presence of a carbon material is subjected to heat treatment and then cooled, it depends on the difference in heat treatment temperature and heat treatment time, the type of carbon material and the amount used.
  • the amount of carbon material used is small, two kinds of lumps are present in close contact with each other as heat-treated materials in the processing container, and when the amount used is large, the surface of the spherical material is physically impacted. As a result, a single-shaped lump with a deposit that easily peels off gradually appears.
  • a mass having a two-phase structure microscopically may be obtained as the heat-treated product.
  • Oxides of rare earth elements can be recovered as one of two types of lumps that are in close contact with each other or as deposits that adhere to the surface of a sphere that constitutes a single lumps.
  • the other of the two types of lumps that are in close contact with each other and the sphere constituting the lumps of a single shape are alloys of iron group element carbon.
  • one of the two-phase structures is an oxide of a rare earth element and the other is an alloy with carbon of an iron group element.
  • the recovered rare earth element oxide can be converted into a rare earth metal by reduction, for example, by a molten salt electrolysis method.
  • a molten salt electrolysis method When an excess carbon material exists in the processing container after the heat treatment, the lump and the carbon material present in the processing container can be easily separated using a magnetic method or a sieve. As described above, the separated carbon material may be recovered and reused.
  • the object to be treated containing at least a rare earth element and an iron group element to which the method of the present invention is applied contains boron as another element such as an R—Fe—B permanent magnet
  • Oxides of rare earth elements recovered by separation from an alloy with a carbon of a group element element contain some boron.
  • a rare earth element containing boron is reduced by a molten salt electrolysis method using a molten salt component containing fluorine, boron contained in the rare earth element reacts with fluorine to generate toxic boron fluoride. There is a fear. Therefore, in such a case, it is desirable to reduce the boron content of the rare earth element oxide in advance.
  • Reduction of boron content of rare earth oxides containing boron for example, rare earth oxides containing boron together with alkali metal carbonates (lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, etc.) and oxides, for example in the presence of carbon
  • alkali metal carbonates lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, etc.
  • oxides for example in the presence of carbon
  • the heat treatment in the presence of carbon may be performed, for example, at 1300 ° C. to 1600 ° C. using the above carbon material as a carbon supply source.
  • An appropriate heat treatment time is, for example, 30 minutes to 5 hours.
  • the alkali metal carbonate or oxide may be used in an amount of 0.1 to 2 parts by weight with respect to 1 part by weight of the rare earth element oxide containing boron, for example.
  • Example 1 Magnet processing waste (stored in water for 7 days to prevent spontaneous ignition) generated in the manufacturing process of R-Fe-B permanent magnets and having a particle size of about 10 ⁇ m is dehydrated by suction filtration. Then, oxidation treatment was performed by burning using a rotary kiln (the molar concentration of oxygen contained in the magnet processing waste subjected to oxidation treatment was 8.5 times the molar concentration of rare earth elements).
  • the inside of the container is made of carbon black (furnace black manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd., the same applies hereinafter) placed on the bottom of a carbon crucible (made of graphite) with dimensions of 70 mm ⁇ x 70 mm, and then rolled into a cylindrical shape from ordinary paper.
  • the carbon black was filled between the side surface of the container and the partition member.
  • a mixture of 40 g of magnet machining waste and 8 g of carbon black (molar ratio with respect to iron contained in the magnet machining waste: 1.86) subjected to oxidation treatment is accommodated inside the partition member, and industrial argon gas is contained.
  • Heat treatment was performed at 1450 ° C. for 1 hour in an atmosphere (oxygen-containing concentration: 0.2 ppm, flow rate: 5 L / min, the same applies hereinafter). Thereafter, the carbon crucible was furnace cooled to room temperature. As a result, in the crucible, two kinds of lumps were in close contact with each other and carbon black was present as a residue.
  • the weight loss of the carbon crucible by this heat treatment was 0.061%, which was almost the same as the weight reduction when only the carbon crucible was heat treated, so there was almost no consumption of the carbon crucible by this heat treatment.
  • the carbon material to be spread on the bottom of the carbon crucible and the carbon material to be filled between the container side surface and the partition member are made of graphite powder (made by Tokai Carbon and pulverized until the particle size becomes 125 ⁇ m or less, the same applies hereinafter). The same experiment as described above was conducted, but the container was conspicuous, as in the case of using carbon black as the carbon substance to be spread between the bottom of the carbon crucible and the side of the container and the partition member.
  • Rare earth elements could be separated from iron as oxides without causing damage.
  • the weight loss of the carbon crucible was 0.142%, which was higher than when carbon black was used, but was in a practically acceptable range.
  • the carbon material to be spread on the bottom of the carbon crucible and the carbon material to be filled between the container side surface and the partition member are petroleum coke (Dyen Co., Ltd .: R coke, particle size ⁇ 5 mm, the same applies hereinafter).
  • the carbon material spread on the bottom of the carbon crucible and the carbon material used between the side wall of the container and the partition member as well as carbon black cause significant damage to the container. It was possible to separate rare earth elements from iron as oxides.
  • the weight loss of the carbon crucible was 0.216%, which was higher than that when carbon black was used, but was in a practically acceptable range. From the above results, even when carbon black, graphite powder, or petroleum coke was used as the carbon material to be spread on the bottom of the carbon crucible and the carbon material to be filled between the container side surface and the partition member, the container was conspicuous. Although it was possible to separate rare earth elements from iron as oxides without causing damage and weight loss, which is a practical problem, carbon black is more resistant to carbon crucible consumption due to heat treatment than graphite powder and petroleum coke. It was found that the suppression effect is excellent.
  • Example 2 The same experiment as in Example 1 should be performed except that, instead of standing a general paper rounded into a cylindrical shape as a partitioning member and standing inside a carbon crucible, a rounded ball is rounded into a cylindrical shape. Thus, the same result as in Example 1 could be obtained.
  • Example 3 The same as in Example 1 except that a polygonal cylindrical partition member composed of a plurality of wooden boards is erected in place of a general paper rounded into a cylindrical shape as a partition member. By performing the experiment, the same result as in Example 1 could be obtained.
  • Example 4 The same experiment as in Example 1 was conducted except that a commercially available carbon sheet rolled up into a cylindrical shape was erected in place of a general paper rolled into a cylindrical shape as a partition member. By doing so, the same results as in Example 1 could be obtained.
  • Example 5 100 g of magnet machining waste subjected to the oxidation treatment described in Example 1 and 20 g of carbon black (molar ratio to iron contained in magnet machining waste: 1.86) are housed in a commercially available polyethylene bag and mixed in the bag. This was accommodated in a carbon crucible (made of graphite) having a size of 110 mm ⁇ ⁇ 150 mm. In addition, before that, what put carbon black in the commercially available polyethylene bag was installed on the bottom of the crucible. Moreover, what accommodated the carbon black in the commercially available bag made from polyethylene was installed between the thing which accommodated the mixture of the magnet processing waste and carbon black which performed the oxidation process, and the container side. After heat treatment at 1450 ° C.
  • the carbon crucible was furnace cooled to room temperature.
  • two kinds of lumps were in close contact with each other and carbon black was present as a residue.
  • one main component of the mass is iron, while the other main component is a rare earth element. It was found that they could be separated (the fact that the rare earth element was an oxide was confirmed by X-ray diffraction analysis using a standard sample performed separately).
  • the weight loss of the carbon crucible by this heat treatment was 0.042%, which was almost the same as the weight reduction when only the carbon crucible was heat treated, so there was almost no consumption of the carbon crucible by this heat treatment. I understood.
  • Example 6 The same results as in Example 5 could be obtained by conducting the same experiment as in Example 5 except that an alumina crucible was used instead of the carbon crucible.
  • Example 7 The same results as in Example 5 were obtained by conducting the same experiment as in Example 5 except that the heat treatment temperature was 1300 ° C.
  • Example 8 The same results as in Example 5 were obtained by conducting the same experiment as in Example 5 except that the heat treatment temperature was 1600 ° C.
  • Example 9 30 g of magnet processing waste and 2.4 g of petroleum coke subjected to the oxidation treatment described in Example 1 (molar ratio to iron contained in magnet processing waste: 0.75) are stored in a commercially available polyethylene bag.
  • a carbon crucible made of graphite having a size of 70 mm ⁇ ⁇ 70 mm.
  • carbon black was spread on the bottom of the crucible. Further, carbon black was also filled between a container containing a mixture of magnetized scraps and petroleum coke which had been subjected to oxidation treatment and a container side. After heat treatment at 1450 ° C. for 1 hour in an industrial argon gas atmosphere, the carbon crucible was furnace cooled to room temperature.
  • Example 10 The same results as in Example 9 were obtained by conducting the same experiment as in Example 9 except that the heat treatment temperature was 1300 ° C.
  • Example 11 30 g of magnet processing waste and 2.4 g of petroleum coke subjected to the oxidation treatment described in Example 1 (molar ratio to iron contained in magnet processing waste: 0.75) are stored in a commercially available polyethylene bag.
  • a carbon crucible made of graphite having a size of 70 mm ⁇ ⁇ 70 mm.
  • petroleum coke was spread on the bottom of the crucible.
  • petroleum coke was also filled between a container containing a mixture of magnetized scraps and petroleum coke subjected to oxidation treatment and a container side. After heat treatment at 1450 ° C. for 1 hour in an industrial argon gas atmosphere, the carbon crucible was furnace cooled to room temperature.
  • Example 12 The same results as in Example 11 were obtained by conducting the same experiment as in Example 11 except that the heat treatment temperature was 1600 ° C.
  • Example 13 50 g of magnet processing waste subjected to the oxidation treatment described in Example 1 was accommodated in a carbon crucible (made of graphite) having a size of 70 mm ⁇ ⁇ 70 mm. Before that, 20 g of petroleum coke (molar ratio to iron contained in magnet processing scraps: 3.75) was spread on the bottom of the crucible. After heat treatment at 1450 ° C. for 1 hour in an industrial argon gas atmosphere, the carbon crucible was furnace cooled to room temperature. As a result, in the crucible, there were two kinds of lumps in close contact with each other and petroleum coke as residues.
  • one main component of the mass is iron, while the other main component is a rare earth element. It was found that they could be separated (the fact that the rare earth element was an oxide was observed in an X-ray diffraction analysis using a standard sample separately performed for the sake of safety). After removing the residue in the crucible and observing the bottom and side surfaces of the container, no noticeable damage was observed due to this heat treatment.
  • Example 14 The same results as in Example 13 were obtained by conducting the same experiment as in Example 13 except that the heat treatment temperature was 1300 ° C.
  • Example 15 The same results as in Example 13 were obtained by conducting the same experiment as in Example 13 except that the heat treatment temperature was 1600 ° C.
  • Example 16 The same results as in Example 13 are obtained by conducting the same experiment as in Example 13 except that the bottom of the carbon crucible is spread with 20 g of graphite powder (molar ratio to iron contained in magnet scraps: 3.75). I was able to.
  • Example 17 50 g of magnet processing waste subjected to the oxidation treatment described in Example 1 was accommodated in a carbon crucible (made of graphite) having a size of 70 mm ⁇ ⁇ 70 mm. Before that, 10 g of carbon black (molar ratio to iron contained in magnet processing scraps: 1.88) was spread on the bottom of the crucible. After heat treatment at 1450 ° C. for 1 hour in an industrial argon gas atmosphere, the carbon crucible was furnace cooled to room temperature. As a result, a single lump and carbon black were present as residues in the crucible.
  • This lump has a two-phase structure microscopically, a phase mainly composed of iron and a phase mainly composed of rare earth elements and oxygen (SEM / EDX analysis (equipment used: manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). S4500), and after pulverization using a commercially available crusher, the magnetic powder is used to separate the powder of the phase mainly composed of iron having a size of about 5 ⁇ m to a size of about 1 ⁇ m. It was possible to recover the powder of the phase mainly composed of rare earth elements and oxygen. In addition, after removing the residue in the crucible, the container bottom surface and the container side surface were observed, and no conspicuous damage due to this heat treatment was observed.
  • the present invention can efficiently recover a rare earth element from a processing object containing at least a rare earth element and an iron group element, and can be used repeatedly over a long period of time while suppressing its consumption and damage. It has industrial applicability in that it can provide a method.

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Abstract

　本発明の課題は、少なくとも希土類元素と鉄族元素を含む処理対象物から効率的に希土類元素を回収することができるとともに、処理容器をその消耗や損傷を抑制して長期に亘って繰り返し用いることができる方法を提供することである。その解決手段としての本発明の方法は、酸化処理を行った処理対象物を炭素の存在下で熱処理するにあたり、酸化処理を行った処理対象物を処理容器に収容する際、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に炭素物質を介在させること、そして不活性ガス雰囲気中または真空中において１３００℃以上の温度で熱処理することを特徴とする。

Description

希土類元素の回収方法
　本発明は、例えばＲ－Ｆｅ－Ｂ系永久磁石（Ｒは希土類元素）などの、少なくとも希土類元素と鉄族元素を含む処理対象物から希土類元素を回収する方法に関する。
　Ｒ－Ｆｅ－Ｂ系永久磁石は、高い磁気特性を有していることから、今日様々な分野で使用されていることは周知の通りである。このような背景のもと、Ｒ－Ｆｅ－Ｂ系永久磁石の生産工場では、日々、大量の磁石が生産されているが、磁石の生産量の増大に伴い、製造工程中に加工不良物などとして排出される磁石スクラップや、切削屑や研削屑などとして排出される磁石加工屑などの量も増加している。とりわけ情報機器の軽量化や小型化によってそこで使用される磁石も小型化していることから、加工代比率が大きくなることで、製造歩留まりが年々低下する傾向にある。従って、製造工程中に排出される磁石スクラップや磁石加工屑などを廃棄せず、そこに含まれる金属元素、特に希土類元素をいかに回収して再利用するかが今後の重要な技術課題となっている。また、Ｒ－Ｆｅ－Ｂ系永久磁石を使用した電化製品などから循環資源として希土類元素をいかに回収して再利用するかについても同様である。
　少なくとも希土類元素と鉄族元素を含む処理対象物から希土類元素を回収する方法については、これまでにもいくつかの方法が提案されており、例えば特許文献１では、処理対象物を酸化性雰囲気中で加熱して含有金属元素を酸化物とした後、水と混合してスラリーとし、加熱しながら塩酸を加えて希土類元素を溶液に溶解させ、得られた溶液に加熱しながらアルカリ（水酸化ナトリウムやアンモニアや水酸化カリウムなど）を加えることで、希土類元素とともに溶液に浸出した鉄族元素を沈殿させた後、溶液を未溶解物と沈殿物から分離し、溶液に沈殿剤として例えばシュウ酸を加えて希土類元素をシュウ酸塩として回収する方法が提案されている。この方法は、希土類元素を鉄族元素と効果的に分離して回収することができる方法として注目に値する。しかしながら、工程の一部に酸やアルカリを用いることから、工程管理が容易ではなく、また、回収コストが高くつくといった問題がある。従って、特許文献１に記載の方法は、低コストと簡易さが要求されるリサイクルシステムとして実用化するには困難な側面を有するといわざるを得ない。
　また、特許文献２では、処理対象物に含まれる鉄族元素を酸化することなく希土類元素のみを酸化することによって両者を分離する方法として、処理対象物を炭素るつぼの中で加熱する方法が提案されている。この方法は、特許文献１に記載の方法のように酸やアルカリを必要とせず、また、炭素るつぼの中で処理対象物を加熱することで理論的にるつぼ内の雰囲気が鉄族元素が酸化されることなく希土類元素のみが酸化される酸素分圧に自律的に制御されることから、特許文献１に記載の方法に比較して工程が簡易であるという点において優れていると考えられる。しかしながら、単に処理対象物を炭素るつぼの中で加熱すればるつぼ内の雰囲気が所定の酸素分圧に自律的に制御されて希土類元素と鉄族元素を分離できるのかといえば、現実的には必ずしもそうではない。特許文献２では、るつぼ内の雰囲気の望ましい酸素含有濃度は１ｐｐｍ～１％であるとされているが、本質的には雰囲気を制御するための外的操作は必要とされないとある。しかしながら、本発明者らの検討によれば、少なくとも酸素含有濃度が１ｐｐｍ未満の場合には希土類元素と鉄族元素は分離できない。従って、炭素るつぼの中で処理対象物を加熱すれば、理論的にはるつぼ内の雰囲気が鉄族元素が酸化されることなく希土類元素のみが酸化される酸素分圧に自律的に制御されるとしても、現実的にはるつぼ内を酸素含有濃度が１ｐｐｍ以上の雰囲気に人為的に制御する必要がある。こうした制御は、特許文献２にも記載されているように酸素含有濃度が１ｐｐｍ以上の不活性ガスをるつぼ内に導入することで行うことができるが、工業用不活性ガスとして汎用されているアルゴンガスの場合、その酸素含有濃度は通常０．５ｐｐｍ以下である。従って、酸素含有濃度が１ｐｐｍ以上のアルゴンガスをるつぼ内に導入するためには、汎用されているアルゴンガスをそのまま用いることはできず、その酸素含有濃度をわざわざ高めた上で用いる必要がある。結果として、特許文献２に記載の方法は、一見工程が簡易に思えるものの実はそうではなく、特許文献１に記載の方法と同様、低コストと簡易さが要求されるリサイクルシステムとして実用化するには困難な側面を有するといわざるを得ない。
　そこで本発明者らは、低コストで簡易なリサイクルシステムとして実用化が可能な、少なくとも希土類元素と鉄族元素を含む処理対象物から希土類元素を回収する方法として、処理対象物に対して酸化処理を行った後、処理環境を炭素の存在下に移して熱処理することで、希土類元素を酸化物として鉄族元素から分離して回収する方法を特許文献３において提案している。
特開２００９－２４９６７４号公報 国際公開第２０１０／０９８３８１号 国際公開第２０１３／０１８７１０号
　特許文献３において本発明者らが提案した方法によれば、処理容器として炭素るつぼを用いて熱処理することで、炭素るつぼが酸化処理を行った処理対象物に対してその表面からの炭素供給源としての役割も果たし、効率的に希土類元素を回収することができる。しかしながら、炭素るつぼに酸化処理を行った処理対象物に対する炭素供給源としての役割を担わせると、炭素るつぼは消費されて次第に消耗する。また、非炭素製の処理容器、例えばアルミナや酸化マグネシウムや酸化カルシウムなどの金属酸化物や酸化ケイ素でできたセラミックスるつぼに酸化処理を行った処理対象物と炭素供給源を収容して熱処理すると、酸化処理を行った処理対象物に含まれる鉄族元素が処理容器成分と固溶して熱処理物が容器内面にこびりつき、これを除去しようとすると処理容器に損傷を与えてしまうといったことが起こることが本発明者らのその後の検討によって明らかになった。
　そこで本発明は、少なくとも希土類元素と鉄族元素を含む処理対象物に対して酸化処理を行った後、処理環境を炭素の存在下に移して熱処理することで、希土類元素を酸化物として鉄族元素から分離して回収する方法において、効率的に希土類元素を回収することができるとともに、処理容器をその消耗や損傷を抑制して長期に亘って繰り返し用いることができる方法を提供することを目的とする。
　本発明者らは上記の点に鑑みて鋭意検討を行った結果、酸化処理を行った処理対象物を炭素の存在下で熱処理するにあたり、酸化処理を行った処理対象物を処理容器に収容する際、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に炭素物質を介在させること、そして不活性ガス雰囲気中または真空中において１３００℃以上の温度で熱処理することで、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に介在させた炭素物質が、酸化処理を行った処理対象物に対する炭素供給源としての役割と、酸化処理を行った処理対象物が容器底面に接触することを防止する役割を担い、効率的に希土類元素を回収することができるとともに、処理容器をその消耗や損傷を抑制して長期に亘って繰り返し用いることができることを見出した。
　上記の知見に基づいてなされた本発明の少なくとも希土類元素と鉄族元素を含む処理対象物に対して酸化処理を行った後、処理環境を炭素の存在下に移して熱処理することで、希土類元素を酸化物として鉄族元素から分離して回収する方法は、請求項１記載の通り、酸化処理を行った処理対象物を炭素の存在下で熱処理するにあたり、酸化処理を行った処理対象物を処理容器に収容する際、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に炭素物質を介在させること、そして不活性ガス雰囲気中または真空中において１３００℃以上の温度で熱処理することを特徴とする。
　また、請求項２記載の方法は、請求項１記載の方法において、処理対象物の少なくとも一部が５００μｍ以下の粒径を有する粒状ないし粉末状であることを特徴とする。
　また、請求項３記載の方法は、請求項１記載の方法において、処理対象物の鉄族元素含量が３０ｍａｓｓ％以上であることを特徴とする。
　また、請求項４記載の方法は、請求項１記載の方法において、処理対象物がＲ－Ｆｅ－Ｂ系永久磁石であることを特徴とする。
　また、請求項５記載の方法は、請求項１記載の方法において、紙、木、合成樹脂、炭素のいずれかからなる収納部材に収納した酸化処理を行った処理対象物を、処理容器に収容することを特徴とする。
　また、請求項６記載の方法は、請求項１記載の方法において、紙、木、合成樹脂、炭素のいずれかからなる収納部材に収納した炭素物質を、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に介在させることを特徴とする。
　また、請求項７記載の方法は、請求項１記載の方法において、酸化処理を行った処理対象物と容器側面との間にもさらに炭素物質を介在させることを特徴とする。
　また、請求項８記載の方法は、請求項７記載の方法において、酸化処理を行った処理対象物と容器側面との間に介在させた炭素物質を、紙、木、合成樹脂、炭素のいずれかからなる仕切り部材で酸化処理を行った処理対象物と仕切ることを特徴とする。
　また、請求項９記載の方法は、請求項７記載の方法において、紙、木、合成樹脂、炭素のいずれかからなる収納部材に収納した炭素物質を、酸化処理を行った処理対象物と容器側面との間に介在させることを特徴とする。
　また、請求項１０記載の方法は、請求項１記載の方法において、処理容器にさらに炭素物質を収容することを特徴とする。
　本発明の方法によれば、少なくとも希土類元素と鉄族元素を含む処理対象物から効率的に希土類元素を回収することができるとともに、処理容器をその消耗や損傷を抑制して長期に亘って繰り返し用いることができる。
　本発明の少なくとも希土類元素と鉄族元素を含む処理対象物に対して酸化処理を行った後、処理環境を炭素の存在下に移して熱処理することで、希土類元素を酸化物として鉄族元素から分離して回収する方法は、酸化処理を行った処理対象物を炭素の存在下で熱処理するにあたり、酸化処理を行った処理対象物を処理容器に収容する際、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に炭素物質を介在させること、そして不活性ガス雰囲気中または真空中において１３００℃以上の温度で熱処理することを特徴とするものである。
　本発明の方法の適用対象となる少なくとも希土類元素と鉄族元素を含む処理対象物は、Ｎｄ，Ｐｒ，Ｄｙ，Ｔｂ，Ｓｍなどの希土類元素とＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉなどの鉄族元素を含むものであれば特段の制限はなく、希土類元素と鉄族元素に加えてその他の元素として例えばホウ素などを含んでいてもよい。具体的には、例えばＲ－Ｆｅ－Ｂ系永久磁石などが挙げられるが、とりわけ本発明の方法は鉄族元素含量が３０ｍａｓｓ％以上である処理対象物に好適に適用することができる（例えばＲ－Ｆｅ－Ｂ系永久磁石の場合、その鉄族元素含量は、通常、６０ｍａｓｓ％～８２ｍａｓｓ％である）。処理対象物の大きさや形状は特段制限されるものではなく、処理対象物がＲ－Ｆｅ－Ｂ系永久磁石の場合には製造工程中に排出される磁石スクラップや磁石加工屑などであってよい。処理対象物に対して十分な酸化処理を行うためには、処理対象物は５００μｍ以下の粒径を有する粒状ないし粉末状であることが望ましい（例えば調製の容易性に鑑みれば粒径の下限は１μｍが望ましい）。しかしながら、処理対象物の全てがこのような粒状ないし粉末状である必要は必ずしもなく、粒状ないし粉末状であるのは処理対象物の一部であってよい。
　まず、本発明の方法における処理対象物に対する酸化処理は、処理対象物に含まれる希土類元素を酸化物に変換することを目的とするものである。特許文献２に記載の方法と異なり、処理対象物に対する酸化処理によって処理対象物に含まれる鉄族元素が希土類元素とともに酸化物に変換されてもよい。処理対象物に対する酸化処理は、酸素含有雰囲気中で処理対象物を熱処理したり燃焼処理したりすることによって行うことが簡便である。酸素含有雰囲気は大気雰囲気であってよい。処理対象物を熱処理する場合、例えば３５０℃～１０００℃で１時間～１２時間行えばよい。処理対象物を燃焼処理する場合、例えば自然発火や人為的点火により行えばよい。また、処理対象物に対する酸化処理は、アルカリ水溶液中で処理対象物の酸化を進行させるアルカリ処理によって行うこともできる。アルカリ処理に用いることができるアルカリとしては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、アンモニアなどが挙げられる。また、アルカリ水溶液の濃度としては０．１ｍｏｌ／Ｌ～１０ｍｏｌ／Ｌが挙げられる。処理温度としては６０℃～１５０℃が挙げられるが、より効果的な酸化処理を行うためには１００℃以上が望ましく、より安全性を高めるためには１３０℃以下が望ましい。処理時間としては３０分間～１０時間が挙げられる。処理対象物に対する酸化処理は、単一の方法で行ってもよいし、複数の方法を組み合わせて行ってもよい。処理対象物に対してこうした酸化処理を行うと、処理対象物に含まれる酸素モル濃度は希土類元素のモル濃度の１．５倍以上となり、希土類元素の酸化物への変換をより確実なものにすることができる。酸化処理によって処理対象物に含まれる酸素モル濃度は希土類元素のモル濃度の２．０倍以上になることが望ましい。また、処理対象物に対する酸化処理は、炭素の非存在下で行うことが望ましい。炭素の存在下で処理対象物に対する酸化処理を行うと、処理対象物に含まれる希土類元素が炭素と望まざる化学反応を起こして所望する酸化物への変換が阻害される恐れがあるからである（従ってここでは「炭素の非存在下」は処理対象物に含まれる希土類元素の酸化物への変換が阻害されるに足る化学反応の起因となる炭素が存在しないことを意味する）。
　次に、酸化処理を行った処理対象物を処理容器に収容する。この際、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に炭素物質を介在させる。そして不活性ガス雰囲気中または真空中において１３００℃以上の温度で熱処理する。こうすることで、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に介在させた炭素物質が、酸化処理を行った処理対象物に対する炭素供給源としての役割と、酸化処理を行った処理対象物が容器底面に接触することを防止する役割を果たす。酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に介在させた炭素物質が、酸化処理を行った処理対象物に対する炭素供給源としての役割を果たすことで、効率的に希土類元素を酸化物として鉄族元素から分離することができる。これは、酸化処理を行った処理対象物に対して炭素物質を炭素供給源として供給しながら１３００℃以上の温度で熱処理すると、酸化処理を行った処理対象物に含まれる希土類元素の酸化物は高温で酸化物のままで溶融するのに対し、鉄族元素は炭素物質に由来する炭素を固溶して合金化して溶融し、また、鉄族元素の酸化物は炭素によって還元された後に炭素を固溶して合金化して溶融し、結果として、希土類元素の酸化物の溶融物と鉄族元素の炭素との合金の溶融物が相溶することなく互いに独立して存在するという本発明者らによって見出された現象に基づくものであり、処理対象物に含まれる鉄族元素を酸化することなく希土類元素のみを酸化するために炭素が利用される特許文献２に記載の方法とは炭素の役割が全く異なる。熱処理温度を１３００℃以上に規定するのは、１３００℃未満であると、希土類元素の酸化物や鉄族元素の炭素との合金が溶融しにくくなることで、両者の分離が困難になるからである。熱処理温度は１３５０℃以上が望ましく、１４００℃以上がより望ましく、１４５０℃以上がさらに望ましい。なお、熱処理温度の上限は例えばエネルギーコストの点に鑑みれば１７００℃が望ましく、１６５０℃がより望ましく、１６００℃がさらに望ましい。炭素物質の存在下における酸化処理を行った処理対象物に対する熱処理を不活性ガス雰囲気中または真空中で行うのは、大気雰囲気などの酸素含有雰囲気中で熱処理すると、雰囲気中の酸素が炭素物質と反応することで二酸化炭素を生成し、炭素物質が酸化処理を行った処理対象物に対する炭素供給源としての役割を効率的に果さない恐れがあるからである。また、炭素物質が炭素供給源として消費されずに熱処理後に処理容器内に残る場合、処理容器内に残った炭素物質を回収して再利用しやすくするためである。酸素含有雰囲気中で熱処理すると、炭素物質の種類や形状によっては、処理容器内の炭素供給源として消費されない炭素物質は雰囲気中の酸素と反応することによって二酸化炭素となって処理容器から排出されてしまい、熱処理後にもはや回収することができない場合がある。不活性ガス雰囲気はアルゴンガスやヘリウムガスや窒素ガスなどを用いて形成することができる。その酸素含有濃度は１ｐｐｍ未満が望ましい。また、真空の程度は１０００Ｐａ未満が望ましい。なお、熱処理時間は例えば１分間～３時間が適当である。
　また、本発明の方法においては、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に介在させた炭素物質が、酸化処理を行った処理対象物が容器底面に接触することを防止する役割を果たすことで、処理容器をその消耗や損傷を抑制して長期に亘って繰り返し用いることができる。
　本発明の方法において用いる炭素物質は、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に介在させることで、酸化処理を行った処理対象物に対する炭素供給源としての役割と、酸化処理を行った処理対象物が容器底面に接触することを防止する役割を果たすものであれば、その種類や形状に特段の制限はない。炭素物質の具体例としては、カーボンブラック、石油コークス、グラファイト（黒鉛や石墨）、木炭、石炭、ダイヤモンドなどが挙げられる。中でも、熱処理後に炭素供給源として消費されずに処理容器内に残った分を回収して再利用しやすいカーボンブラックや、低価格で入手が可能であって取扱い性に優れる石油コークスなどが炭素物質として好適である。カーボンブラックは、平均粒径が１ｎｍ～５００ｎｍの炭素の微粒子であり、通常、個々の微粒子どうしが融着して連鎖状ないしは不規則かつ複雑な鎖状に枝分かれした大きさが１μｍ～１ｍｍほどの凝集形態を有した粒子からなる粉末形状である。カーボンブラックの具体例としては、ファーネス法によって製造されるファーネスブラック、チャンネル法によって製造されるチャンネルブラック、アセチレン法によって製造されるアセチレンブラック、サーマル法によって製造されるサーマルブラックなどが挙げられる。これらは市販のものであってよく、単一のものを用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。また、発塵防止やハンドリング性の向上などを目的として大きさが３００μｍ～３ｍｍほどのビード形状に造粒された粒子などであってもよい。石油コークスは、石油から作られるコークスを意味し、具体的には、例えば、常圧蒸留残油や減圧蒸留残油などの重質油を、コーキングという熱分解処理を行うことで得られる炭素を主成分とする物質である。石油コークスには、一般に石油コークスと呼ばれるディレード・コークス（ｄｅｌａｙｅｄ　ｃｏｋｅ）の他、コーキング装置から採取されたそのままの生コークス（ｒａｗ　ｃｏｋｅ）や、生コークスを焼いて揮発分を除去したか焼コークス（ｃａｌｃｉｎｅｄ　ｃｏｋｅ）などがあり、また、コーキングの方法によっては、フルード・コークス（ｆｌｕｉｄ　ｃｏｋｅ）と呼ばれる粉状で燃料に用いられるものがあるが、本発明の方法においては、こうしたいずれの石油コークスも用いることができる。石油コークスの形状としては、１０ｍｍ以下の粒径を有する粒状ないし粉末状が挙げられる。
　酸化処理を行った処理対象物を収容する処理容器の材質は特段限定されるものではなく、特許文献２に記載の方法において用いられている炭素るつぼの他、非炭素製の処理容器、例えばアルミナや酸化マグネシウムや酸化カルシウムなどの金属酸化物や酸化ケイ素でできたセラミックスるつぼ（単一の素材からなるものであってもよいし複数の素材からなるものであってもよい）などを用いることもできる。中でも、本発明の方法によれば、処理容器として炭素るつぼに比較して安価なアルミナるつぼなどのセラミックスるつぼを用いて、少なくとも希土類元素と鉄族元素を含む処理対象物から効率的に希土類元素を回収することができるとともに、処理容器をその消耗や損傷を抑制して長期に亘って繰り返し用いることができることは、本発明の方法を低コストと簡易さが要求されるリサイクルシステムとして実用化する上において有利である。
　酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に炭素物質を介在させる態様は、炭素物質が、酸化処理を行った処理対象物に対する炭素供給源としての役割と、酸化処理を行った処理対象物が容器底面に接触することを防止する役割を果たす態様であれば、特段の制限はなく、炭素物質の種類や形状に応じて適宜選択すればよい。例えば、炭素物質の形状が粉末状や粒状や塊状の場合、炭素物質を容器底面に敷き詰め、その上に酸化処理を行った処理対象物を収容すればよい。また、炭素物質の形状がシート状や板状の場合、炭素物質を容器底面に布設し、その上に酸化処理を行った処理対象物を収容すればよい。こうすることで、処理容器として炭素るつぼを用いる場合でも、炭素るつぼが炭素供給源としての役割を果たして消費されて消耗することを抑制することができる。また、非炭素製の処理容器を用いる場合でも、酸化処理を行った処理対象物に含まれる鉄族元素が処理容器成分と固溶して熱処理物が容器内面にこびりつき、これを除去しようとすると処理容器に損傷を与えてしまうといったことを抑制することができる。炭素物質の使用量は、先に行った酸化処理による処理対象物に含まれる鉄族元素の酸化の程度にも依存するが、処理対象物に含まれる鉄族元素に対してモル比で０．５倍以上であることが望ましく、１．０倍以上であることがより望ましく、１．５倍以上であることがさらに望ましい。炭素物質の使用量が処理対象物に含まれる鉄族元素に対してモル比で０．５倍未満であると、処理対象物に含まれる鉄族元素が酸化処理によって酸化物に変換された場合にその還元を確実なものとして炭素との合金化を進行させることが困難になる恐れがあることに加え、熱処理中に炭素物質が炭素供給源として消費し尽くされてしまうことで、酸化処理を行った処理対象物が容器底面に接触することを防止する役割を炭素物質が果たすことができなくなる恐れがある。炭素物質の使用量を処理対象物に含まれる鉄族元素に対してモル比で１．５倍以上に調整することで、処理対象物に含まれる鉄族元素の全てが酸化処理によって酸化物に変換されてもその還元を確実なものとして炭素との合金化を進行させることができることに加え、熱処理中に炭素物質が炭素供給源として消費し尽くされてしまうことで、酸化処理を行った処理対象物が容器底面に接触することを防止する役割を炭素物質が果たすことができなくなることを回避することができる。なお、炭素物質の使用量の上限は特段限定されるものではなく、存在量が過剰であっても希土類元素と鉄族元素の分離に対して悪影響を及ぼすことはない。
　酸化処理を行った処理対象物は、収納部材（袋部材など）に収納してから処理容器に収容してもよい。収納部材としては、熱処理によって炭化水素や二酸化炭素などとなって処理容器から排出される材質からなるものや、希土類元素と鉄族元素の分離に対して悪影響を及ぼすことがない炭となる材質からなるもの、例えば、紙（一般紙や段ボールなど）、木、合成樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなど）、炭素などからなるものが挙げられる。また、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に介在させる炭素物質の形状が粉末状や粒状や塊状の場合、炭素物質をこうした材質からなる収納部材に収納してから容器底面に設置してもよい。こうした態様を採用することで、炭素物質の存在下における酸化処理を行った処理対象物に対する熱処理を行うための準備作業の効率化を図ることができる。
　なお、処理容器内に収容した酸化処理を行った処理対象物が、容器側面に接触するないしその恐れがある場合、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に加え、酸化処理を行った処理対象物と容器側面との間にもさらに炭素物質を介在させてもよい。酸化処理を行った処理対象物と容器側面との間に炭素物質を介在させる態様としては、例えば、炭素物質の形状が粉末状や粒状や塊状の場合、処理容器の内部に円筒形や多角筒形の仕切り部材を立設し、容器側面と仕切り部材との間に炭素物質を充填するとともに、仕切り部材で囲まれた内側に酸化処理を行った処理対象物を収容し、酸化処理を行った処理対象物と容器側面との間に介在させた炭素物質を、仕切り部材で酸化処理を行った処理対象物と仕切る態様が挙げられる。こうした態様を採用することで、酸化処理を行った処理対象物と容器側面との間に介在させる炭素物質が崩れ落ちてしまうことで、酸化処理を行った処理対象物が容器側面に接触することを防止する役割を果たすことができなくなることを回避することができる。仕切り部材としては、前出の、例えば、紙、木、合成樹脂、炭素などからなるものを用いることができる。なお、酸化処理を行った処理対象物と容器側面との間に介在させる炭素物質の形状が粉末状や粒状や塊状の場合、炭素物質をこうした材質からなる収納部材に収納してもよい。また、酸化処理を行った処理対象物と容器側面との間に炭素物質を介在させる態様は、炭素物質の形状がシート状の場合、シート状の炭素物質を円筒形にして処理容器の内部に立設し、その内側に酸化処理を行った処理対象物を収容する態様や、炭素物質の形状が板状の場合、複数枚の板状の炭素物質を処理容器の内部に多角筒形に立設し、その内側に酸化処理を行った処理対象物を収容する態様などであってもよい。酸化処理を行った処理対象物と容器側面との間に介在させる炭素物質の種類を、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に介在させる炭素物質の種類と同じにすれば、熱処理後における処理容器内の炭素物質をひとまとめに回収して再利用することができる点において都合がよい。
　また、本発明の方法においては、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に介在させる炭素物質や、酸化処理を行った処理対象物と容器側面との間に介在させる炭素物質に加え、酸化処理を行った処理対象物に対する炭素供給源としての役割を果たす炭素物質（この段落において以下「炭素供給用炭素物質」）をさらに処理容器に収容してもよい。炭素供給用炭素物質の具体例としては、前出の、例えば、カーボンブラック、石油コークス、グラファイト、木炭、石炭、ダイヤモンドなどが挙げられる。その形状は粉末状や粒状や塊状やシート状や板状であってよい。炭素供給用炭素物質をさらに処理容器に収容する場合、その収容方法はその役割を果たす方法であれば特段の制限はない。しかしながら、炭素供給用炭素物質は、その形状が粉末状や粒状や塊状であって、処理容器内において酸化処理を行った処理対象物と混合状態で存在するように収容することが、その役割を効果的に果たすことができる点において望ましい。処理容器内において酸化処理を行った処理対象物と炭素供給用炭素物質を混合状態にする方法については特段の制限はなく、例えば、酸化処理を行った処理対象物と炭素供給用炭素物質を予め混合してから処理容器に収容する方法が挙げられる。この場合、酸化処理を行った処理対象物と炭素供給用炭素物質の混合物は、単に混合しただけのものであってもよいし、プレスしてブリケット状に成形したものなどであってもよい。なお、酸化処理を行った処理対象物と炭素供給用炭素物質は、両者の混合物を、前出の、例えば、紙、木、合成樹脂、炭素などからなる収納部材に収納してから処理容器に収容してもよいし、両者を収納部材に収納してからその中で混合した後、処理容器に収容してもよい。また、炭素供給用炭素物質の個々の大きさが酸化処理を行った処理対象物の個々の大きさよりも小さい場合、酸化処理を行った処理対象物を処理容器に収容した後、その上から炭素供給用炭素物質を供給すれば、炭素供給用炭素物質の個々が酸化処理を行った処理対象物の個々に間に入り込むことで、酸化処理を行った処理対象物と炭素供給用炭素物質を混合状態にすることができる。処理容器内において酸化処理を行った処理対象物と炭素供給用炭素物質を混合状態にする場合、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に介在させた炭素物質は、専ら酸化処理を行った処理対象物が容器底面に接触することを防止する役割を果たす。従って、その使用量を炭素供給源としての消費量を考慮して決定する必要はない。一方で、炭素供給用炭素物質の使用量は、処理対象物に含まれる鉄族元素の全てが酸化処理によって酸化物に変換されてもその還元を確実なものとして炭素との合金化を進行させるためには、処理対象物に含まれる鉄族元素に対してモル比で０．５倍以上であることが望ましく、１．０倍以上であることがより望ましく、１．５倍以上であることがさらに望ましい。炭素供給用炭素物質をさらに処理容器に収容する場合のその収容方法は、炭素供給用炭素物質を処理容器に収容された酸化処理を行った処理対象物の上に堆積させる方法などであってもよい。例えば炭素供給用炭素物質の形状が粉末状や粒状や塊状であってその個々の大きさが酸化処理を行った処理対象物の個々の大きさよりも大きい場合、炭素供給用炭素物質を酸化処理を行った処理対象物の上に堆積させることができる。また、炭素供給用炭素物質をさらに処理容器に収容する場合のその収容方法は、粉末状や粒状や塊状の炭素供給用炭素物質を、前出の、例えば、紙、木、合成樹脂、炭素などからなる収納部材に収納してから酸化処理を行った処理対象物の上に載置する方法や、シート状や板状の炭素供給用炭素物質を酸化処理を行った処理対象物の上に載置する方法などであってもよい。炭素供給用炭素物質の種類を、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に介在させる炭素物質の種類や、酸化処理を行った処理対象物と容器側面との間に介在させる炭素物質の種類と同じにすれば、熱処理後における処理容器内の炭素物質をひとまとめに回収して再利用することができる点において都合がよい。
　こうして炭素物質の存在下で酸化処理を行った処理対象物に対して熱処理を行ってから冷却すると、熱処理温度や熱処理時間の違い、炭素物質の種類やその使用量の違いなどにも依存するが、概ね、炭素物質の使用量が少ない場合、処理容器内には熱処理物として２種類の塊状物が互いに密接して存在し、使用量が多くなると、球状物の表面に物理的な衝撃を与えることで容易に剥離する付着物が付着した単独形状の塊状物が次第に存在するようになる。また、熱処理物として微視的に２相構造を有する塊状物が得られる場合もある。希土類元素の酸化物は、互いに密接して存在する２種類の塊状物の一方としてや、単独形状の塊状物を構成する球状物の表面に付着した付着物として、回収することができる。なお、互いに密接して存在する２種類の塊状物の他方と、単独形状の塊状物を構成する球状物は、鉄族元素の炭素との合金である。また、微視的に２相構造を有する塊状物が得られる場合、２相構造の一方は希土類元素の酸化物であって他方は鉄族元素の炭素との合金であるので、例えばこの塊状物を粉砕して得られる粉末を磁気的に分離することで、希土類元素の酸化物を粉末として回収することができる。回収された希土類元素の酸化物は、例えば溶融塩電解法などによって還元することで希土類金属に変換することができる。熱処理後に処理容器内に余剰の炭素物質が存在する場合、処理容器内に存在する塊状物と炭素物質は、磁気的方法や篩を用いて容易に分離することができる。分離された炭素物質は回収して再利用すればよいことは前述のとおりである。
　本発明の方法の適用対象となる少なくとも希土類元素と鉄族元素を含む処理対象物が例えばＲ－Ｆｅ－Ｂ系永久磁石などのようにその他の元素としてホウ素を含む場合、本発明の方法によって鉄族元素の炭素との合金から分離することで回収された希土類元素の酸化物にはホウ素が多少なりとも含まれる。ホウ素を含む希土類元素の酸化物をフッ素を含む溶融塩成分を用いた溶融塩電解法によって還元すると、希土類元素の酸化物に含まれるホウ素がフッ素と反応することで有毒なフッ化ホウ素が発生する恐れがある。従って、こうした場合には予め希土類元素の酸化物のホウ素含量を低減しておくことが望ましい。ホウ素を含む希土類元素の酸化物のホウ素含量の低減は、例えばホウ素を含む希土類元素の酸化物をアルカリ金属の炭酸塩（炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなど）や酸化物とともに例えば炭素の存在下で熱処理することで行うことができる。炭素の存在下での熱処理は、例えば、前出の炭素物質を炭素供給源として用いて１３００℃～１６００℃で行えばよい。熱処理時間は例えば３０分間～５時間が適当である。アルカリ金属の炭酸塩や酸化物は、例えばホウ素を含む希土類元素の酸化物１重量部に対して０．１重量部～２重量部用いればよい。
　以下、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明は以下の記載に限定して解釈されるものではない。
実施例１：
　Ｒ－Ｆｅ－Ｂ系永久磁石の製造工程中に発生した約１０μｍの粒径を有する磁石加工屑（自然発火防止のため水中で７日間保管したもの）に対し、吸引ろ過することで脱水してからロータリーキルンを用いて燃焼処理することで酸化処理を行った（酸化処理を行った磁石加工屑に含まれる酸素モル濃度は希土類元素のモル濃度の８．５倍）。寸法が７０ｍｍφ×７０ｍｍの炭素るつぼ（黒鉛製）の底面にカーボンブラック（東海カーボン社製のファーネスブラック、以下同じ）を敷き詰めた後、一般紙を円筒形に丸めたものを仕切り部材として容器の内部に立設し、容器側面と仕切り部材との間にカーボンブラックを充填した。次に、仕切り部材で囲まれた内側に酸化処理を行った磁石加工屑４０ｇとカーボンブラック８ｇ（磁石加工屑に含まれる鉄に対するモル比率：１．８６）の混合物を収容し、工業用アルゴンガス雰囲気（酸素含有濃度：０．２ｐｐｍ、流量：５Ｌ／分。以下同じ）中で１４５０℃で１時間熱処理した。その後、炭素るつぼを室温まで炉冷した。その結果、るつぼ内には２種類の塊状物が互いに密接したものとカーボンブラックが残留物として存在した。この２種類の塊状物に対して行ったＩＣＰ分析（使用装置：島津製作所社製のＩＣＰＶ－１０１７、以下同じ）とガス分析（使用装置：堀場製作所社製のＥＭＧＡ－５５０Ｗ、以下同じ）の結果を表１に示す。表１から明らかなように、塊状物の一方（塊状物Ａ）の主成分は鉄である一方、他方（塊状物Ｂ）の主成分は希土類元素であり、希土類元素を酸化物として鉄から分離することができたことがわかった（希土類元素が酸化物であることは別途に行った標準試料を用いたＸ線回折分析において念のため確認した）。るつぼ内の残留物を取り除いた後、容器底面と容器側面を観察したところ、この熱処理による目立った損傷は認められなかった。また、この熱処理による炭素るつぼの重量減少は０．０６１％であり、炭素るつぼのみを熱処理した場合の重量減少の程度とほぼ同じであったことから、この熱処理による炭素るつぼの消耗はほとんどないことがわかった。また、炭素るつぼの底面に敷き詰める炭素物質と、容器側面と仕切り部材との間に充填する炭素物質を黒鉛末（東海カーボン製で粒径が１２５μｍ以下になるまで粉砕したもの、以下同じ）とすること以外は上記と同様の実験を行ったところ、炭素るつぼの底面に敷き詰める炭素物質と、容器側面と仕切り部材との間に充填する炭素物質としてカーボンブラックを用いた場合と同様、容器の目立った損傷を引き起こすことなく希土類元素を酸化物として鉄から分離することができた。炭素るつぼの重量減少はカーボンブラックを用いた場合よりも多い０．１４２％であったが、実用上許容できる範囲であった。また、炭素るつぼの底面に敷き詰める炭素物質と、容器側面と仕切り部材との間に充填する炭素物質を石油コークス（ダイネン社製：Ｒコークス、粒径＜５ｍｍ、以下同じ）とすること以外は上記と同様の実験を行った場合も、炭素るつぼの底面に敷き詰める炭素物質と、容器側面と仕切り部材との間に充填する炭素物質としてカーボンブラックを用いた場合と同様、容器の目立った損傷を引き起こすことなく希土類元素を酸化物として鉄から分離することができた。炭素るつぼの重量減少はカーボンブラックを用いた場合よりも多い０．２１６％であったが、実用上許容できる範囲であった。以上の結果から、炭素るつぼの底面に敷き詰める炭素物質と、容器側面と仕切り部材との間に充填する炭素物質として、カーボンブラック、黒鉛末、石油コークスのいずれを用いた場合でも、容器の目立った損傷と実用上問題となる重量減少を引き起こすことなく希土類元素を酸化物として鉄から分離することができたが、カーボンブラックは、黒鉛末と石油コークスに比較して、熱処理による炭素るつぼの消耗に対する抑制効果が優れることがわかった。この理由は必ずしも明確ではないが、カーボンブラックは、通常、個々の微粒子どうしが融着して連鎖状ないしは不規則かつ複雑な鎖状に枝分かれした凝集形態を有することで空気を多く含んで低密度であるため、熱処理による酸化処理を行った磁石加工屑との反応性が黒鉛末と石油コークスに比較して緩やかであることが理由ではないかと考察された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
実施例２：
　一般紙を円筒形に丸めたものを仕切り部材として炭素るつぼの内部に立設する代わりに、断ボールを円筒形に丸めたものを立設すること以外は実施例１と同様の実験を行うことで、実施例１と同様の結果を得ることができた。
実施例３：
　一般紙を円筒形に丸めたものを仕切り部材として炭素るつぼの内部に立設する代わりに、複数枚の木板で構成した多角筒形の仕切り部材を立設すること以外は実施例１と同様の実験を行うことで、実施例１と同様の結果を得ることができた。
実施例４：
　一般紙を円筒形に丸めたものを仕切り部材として炭素るつぼの内部に立設する代わりに、市販のカーボンシートを円筒形に丸めたものを立設すること以外は実施例１と同様の実験を行うことで、実施例１と同様の結果を得ることができた。
実施例５：
　実施例１に記載の酸化処理を行った磁石加工屑１００ｇとカーボンブラック２０ｇ（磁石加工屑に含まれる鉄に対するモル比率：１．８６）を市販のポリエチレン製の袋に収納して袋内で混合したものを、寸法が１１０ｍｍφ×１５０ｍｍの炭素るつぼ（黒鉛製）に収容した。なお、その前に、るつぼの底面には、カーボンブラックを市販のポリエチレン製の袋に収納したものを設置した。また、酸化処理を行った磁石加工屑とカーボンブラックの混合物を袋に収納したものと容器側面との間にも、カーボンブラックを市販のポリエチレン製の袋に収納したものを設置した。工業用アルゴンガス雰囲気中で１４５０℃で１時間熱処理した後、炭素るつぼを室温まで炉冷した。その結果、るつぼ内には２種類の塊状物が互いに密接したものとカーボンブラックが残留物として存在した。この２種類の塊状物に対して行ったＩＣＰ分析とガス分析の結果、塊状物の一方の主成分は鉄である一方、他方の主成分は希土類元素であり、希土類元素を酸化物として鉄から分離することができたことがわかった（希土類元素が酸化物であることは別途に行った標準試料を用いたＸ線回折分析において念のため確認した）。るつぼ内の残留物を取り除いた後、容器底面と容器側面を観察したところ、この熱処理による目立った損傷は認められなかった。また、この熱処理による炭素るつぼの重量減少は０．０４２％であり、炭素るつぼのみを熱処理した場合の重量減少の程度とほぼ同じであったことから、この熱処理による炭素るつぼの消耗はほとんどないことがわかった。
実施例６：
　炭素るつぼの代わりにアルミナるつぼを用いること以外は実施例５と同様の実験を行うことで、実施例５と同様の結果を得ることができた。
実施例７：
　熱処理温度を１３００℃とすること以外は実施例５と同様の実験を行うことで、実施例５と同様の結果を得ることができた。
実施例８：
　熱処理温度を１６００℃とすること以外は実施例５と同様の実験を行うことで、実施例５と同様の結果を得ることができた。
実施例９：
　実施例１に記載の酸化処理を行った磁石加工屑３０ｇと石油コークス２．４ｇ（磁石加工屑に含まれる鉄に対するモル比率：０．７５）を市販のポリエチレン製の袋に収納して袋内で混合したものを、寸法が７０ｍｍφ×７０ｍｍの炭素るつぼ（黒鉛製）に収容した。なお、その前に、るつぼの底面には、カーボンブラックを敷き詰めた。また、酸化処理を行った磁石加工屑と石油コークスの混合物を袋に収納したものと容器側面との間にも、カーボンブラックを充填した。工業用アルゴンガス雰囲気中で１４５０℃で１時間熱処理した後、炭素るつぼを室温まで炉冷した。その結果、るつぼ内には２種類の塊状物が互いに密接したものとカーボンブラックが残留物として存在した。この２種類の塊状物に対して行ったＩＣＰ分析とガス分析の結果、塊状物の一方の主成分は鉄である一方、他方の主成分は希土類元素であり、希土類元素を酸化物として鉄から分離することができたことが分かった（希土類元素が酸化物であることは別途に行った標準試料を用いたＸ線回折分析において念のため観察した）。るつぼ内の残留物を取り除いた後、容器底面と容器側面を観察したところ、この熱処理による目立った損傷は認められなかった。また、この熱処理による炭素るつぼの重量減少は０．３３％であった。
実施例１０：
　熱処理温度を１３００℃とすること以外は実施例９と同様の実験を行うことで、実施例９と同様の結果を得ることができた。
実施例１１：
　実施例１に記載の酸化処理を行った磁石加工屑３０ｇと石油コークス２．４ｇ（磁石加工屑に含まれる鉄に対するモル比率：０．７５）を市販のポリエチレン製の袋に収納して袋内で混合したものを、寸法が７０ｍｍφ×７０ｍｍの炭素るつぼ（黒鉛製）に収容した。なお、その前に、るつぼの底面には、石油コークスを敷き詰めた。また、酸化処理を行った磁石加工屑と石油コークスの混合物を袋に収納したものと容器側面との間にも、石油コークスを充填した。工業用アルゴンガス雰囲気中で１４５０℃で１時間熱処理した後、炭素るつぼを室温まで炉冷した。その結果、るつぼ内には２種類の塊状物が互いに密接したものと石油コークスが残留物として存在した。この２種類の塊状物に対して行ったＩＣＰ分析とガス分析の結果、塊状物の一方の主成分は鉄である一方、他方の主成分は希土類元素であり、希土類元素を酸化物として鉄から分離することができたことが分かった（希土類元素が酸化物であることは別途に行った標準試料を用いたＸ線回折分析において念のため観察した）。るつぼ内の残留物を取り除いた後、容器底面と容器側面を観察したところ、この熱処理による目立った損傷は認められなかった。また、この熱処理による炭素るつぼの重量減少は０．４７％であった。
実施例１２：
　熱処理温度を１６００℃とすること以外は実施例１１と同様の実験を行うことで、実施例１１と同様の結果を得ることができた。
実施例１３：
　実施例１に記載の酸化処理を行った磁石加工屑５０ｇを、寸法が７０ｍｍφ×７０ｍｍの炭素るつぼ（黒鉛製）に収容した。なお、その前に、るつぼの底面には、石油コークス２０ｇ（磁石加工屑に含まれる鉄に対するモル比率：３．７５）を敷き詰めた。工業用アルゴンガス雰囲気中で１４５０℃で１時間熱処理した後、炭素るつぼを室温まで炉冷した。その結果、るつぼ内には２種類の塊状物が互いに密接したものと石油コークスが残留物として存在した。この２種類の塊状物に対して行ったＩＣＰ分析とガス分析の結果、塊状物の一方の主成分は鉄である一方、他方の主成分は希土類元素であり、希土類元素を酸化物として鉄から分離することができたことが分かった（希土類元素が酸化物であることは別途に行った標準試料を用いたＸ線回折分析において念のため観察した）。るつぼ内の残留物を取り除いた後、容器底面と容器側面を観察したところ、この熱処理による目立った損傷は認められなかった。
実施例１４：
　熱処理温度を１３００℃とすること以外は実施例１３と同様の実験を行うことで、実施例１３と同様の結果を得ることができた。
実施例１５：
　熱処理温度を１６００℃とすること以外は実施例１３と同様の実験を行うことで、実施例１３と同様の結果を得ることができた。
実施例１６：
　炭素るつぼの底面に黒鉛末２０ｇ（磁石加工屑に含まれる鉄に対するモル比率：３．７５）を敷き詰めること以外は実施例１３と同様の実験を行うことで、実施例１３と同様の結果を得ることができた。
実施例１７：
　実施例１に記載の酸化処理を行った磁石加工屑５０ｇを、寸法が７０ｍｍφ×７０ｍｍの炭素るつぼ（黒鉛製）に収容した。なお、その前に、るつぼの底面には、カーボンブラック１０ｇ（磁石加工屑に含まれる鉄に対するモル比率：１．８８）を敷き詰めた。工業用アルゴンガス雰囲気中で１４５０℃で１時間熱処理した後、炭素るつぼを室温まで炉冷した。その結果、るつぼ内には単独の塊状物とカーボンブラックが残留物として存在した。この塊状物は、微視的に鉄を主成分とする相と希土類元素と酸素を主成分とする相の２相構造を有するものであり（ＳＥＭ・ＥＤＸ分析（使用装置：日立ハイテクノロジーズ社製Ｓ４５００）を用いた分析による）、市販の擂潰機を用いて粉砕した後、磁気的方法によって５μｍ程度の大きさの鉄を主成分とする相の粉末を分離することで、１μｍ程度の大きさの希土類元素と酸素を主成分とする相の粉末を回収することができた。なお、るつぼ内の残留物を取り除いた後、容器底面と容器側面を観察したところ、この熱処理による目立った損傷は認められなかった。
　本発明は、少なくとも希土類元素と鉄族元素を含む処理対象物から効率的に希土類元素を回収することができるとともに、処理容器をその消耗や損傷を抑制して長期に亘って繰り返し用いることができる方法を提供することができる点において産業上の利用可能性を有する。

Claims (10)

  1. 　少なくとも希土類元素と鉄族元素を含む処理対象物に対して酸化処理を行った後、処理環境を炭素の存在下に移して熱処理することで、希土類元素を酸化物として鉄族元素から分離して回収する方法において、酸化処理を行った処理対象物を炭素の存在下で熱処理するにあたり、酸化処理を行った処理対象物を処理容器に収容する際、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に炭素物質を介在させること、そして不活性ガス雰囲気中または真空中において１３００℃以上の温度で熱処理することを特徴とする方法。
  2. 　処理対象物の少なくとも一部が５００μｍ以下の粒径を有する粒状ないし粉末状であることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 　処理対象物の鉄族元素含量が３０ｍａｓｓ％以上であることを特徴とする請求項１記載の方法。
  4. 　処理対象物がＲ－Ｆｅ－Ｂ系永久磁石であることを特徴とする請求項１記載の方法。
  5. 　紙、木、合成樹脂、炭素のいずれかからなる収納部材に収納した酸化処理を行った処理対象物を、処理容器に収容することを特徴とする請求項１記載の方法。
  6. 　紙、木、合成樹脂、炭素のいずれかからなる収納部材に収納した炭素物質を、酸化処理を行った処理対象物と容器底面との間に介在させることを特徴とする請求項１記載の方法。
  7. 　酸化処理を行った処理対象物と容器側面との間にもさらに炭素物質を介在させることを特徴とする請求項１記載の方法。
  8. 　酸化処理を行った処理対象物と容器側面との間に介在させた炭素物質を、紙、木、合成樹脂、炭素のいずれかからなる仕切り部材で酸化処理を行った処理対象物と仕切ることを特徴とする請求項７記載の方法。
  9. 　紙、木、合成樹脂、炭素のいずれかからなる収納部材に収納した炭素物質を、酸化処理を行った処理対象物と容器側面との間に介在させることを特徴とする請求項７記載の方法。
  10. 　処理容器にさらに炭素物質を収容することを特徴とする請求項１記載の方法。
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