重稀土元素的回收方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及从由重稀土元素与铁的合金构成的重稀土元素扩散源的使用过的扩 散源等至少含有重稀土元素和铁族元素的处理对象物中回收重稀土元素的方法，其用于使 重稀土元素扩散到R-Fe-B系永磁体（R为稀土元素）而实现矫顽力的提高。
【背景技术】
[0002] R-Fe-B系永磁体因为具有高的磁特性，所以在以电动动力转向用电机、混合动力 电动汽车或电动汽车的主机电机、空调用电机、硬盘驱动器用磁头致动器等为首的各种各 样的工业制品中被使用，但具有在高温矫顽力下降的性质。为此，要求组装于汽车所使用的 电机的R-Fe-B系永磁体等具有特别高的矫顽力，以使其即使在恶劣的使用环境中暴露于 高温，也维持规定的矫顽力。鉴于这样的事情，现如今正在进行实现R-Fe-B系永磁体的矫 顽力的提高的技术开发，作为用于其的方法，可知是在R-Fe-B系永磁体用的原料合金中添 加 Dy、Tb等重稀土元素的方法。该方法作为用于实现R-Fe-B系永磁体的矫顽力的提高的方 法很优异，但在某些情况下，有时也将重稀土元素添加到磁体中的含有比率接近IOmass%。 但是，重稀土元素为稀有资源，在日本，依赖于来自中国的进口，所以迫切需要必须尽可能 地削减其使用量。因此，作为能够实现少的重稀土元素的使用量实现的有效的R-Fe-B系永 磁体的矫顽力的提高的方法，从R-Fe-B系永磁体的表面向内部扩散重稀土元素的方法备 受关注，例如，在专利文献1中，提出有一边使磁体、和用于使重稀土元素扩散到磁体的由 重稀土元素与铁的合金构成的扩散源（由DyFe 2、DyFe3、TbFe2、TbFe3等构成的合金片等） 在处理室内连续或断续地移动一边进行加热的方法。
[0003] 专利文献1记载的方法作为能够使重稀土元素以少的使用量有效地扩散到 R-Fe-B系永磁体中而实现矫顽力的提高的方法很优异。但是，本发明人等发现，该方法中使 用的由重稀土元素和铁的合金构成的扩散源当重复使用时，其重稀土元素的含有比率就会 下降。这是因为，根据本发明人等的研宄，当在处理室内一边使R-Fe-B系永磁体和扩散源 连续或断续地移动一边进行加热时，因发生扩散源的表面破碎而生成的扩散源的破片就会 附着于磁体的表面，另一方面，因发生磁体的表面破碎而生成的磁体的破片附着于扩散源 的表面等。当扩散源的重稀土元素的含有比率下降时，重稀土元素相对于R-Fe-B系永磁体 的扩散效率也下降，因此扩散源会在某时点停止使用。这里成为问题的是如何处理使用过 的扩散源。即使不能再作为扩散源而使用，在那里也含有稀有资源即重稀土元素。因此，不 将使用过的扩散源废弃，而是如何将其所含的重稀土元素回收再利用成为今后的重要技术 课题。
[0004] 关于从至少含有稀土元素和铁族元素的处理对象物回收稀土元素的方法，到目前 为止，提出有一些方法，例如，在专利文献2中，提出的是如下方法：将处理对象物在氧化性 气氛中加热，而将含有金属元素制成氧化物以后，与水混合制成浆料，一边加热一边添加盐 酸，使稀土元素溶解于溶液中，一边对得到的溶液加热一边加入碱（氢氧化钠或氨或氢氧 化钾等），由此使与稀土元素一起浸出在溶液中的铁族元素沉淀后，将溶液从未溶解物和沉 淀物中分离，并向溶液中加入例如草酸作为沉淀剂而使稀土元素形成草酸盐并进行回收。 该方法作为能够将稀土元素与铁族元素有效地分离回收的方法而备受关注。但是，存在如 下问题：由于工序的一部分使用了酸或碱，因此，工序管理并非容易，另外，回收成本变高。 因此，不得不说专利文献2中记载的方法在作为要求低成本和简易性的循环系统进行实际 应用方面具有困难的一面。
[0005] 另外，专利文献3中，作为不将处理对象物中含有的铁族元素氧化而通过仅将稀 土元素氧化来使两者分离的方法，已提出在碳坩埚中对处理对象物进行加热的方法。该方 法不必像专利文献2中记载的方法那样需要酸或碱，另外，通过在碳坩埚中对处理对象物 进行加热，理论上坩埚内的气氛被自主地控制成铁族元素不会被氧化而只稀土元素被氧化 的氧分压，因此，与专利文献2中记载的方法相比，认为在工序简易方面是优异的。但是，如 果说仅在碳坩埚中对处理对象物进行加热，坩埚内的气氛被自主地控制成规定的氧分压而 可以将稀土元素和铁族元素分离，现实中并非如此。专利文献3中，坩埚内的气氛的理想含 氧浓度为Ippm~1%，但本质上不需要用于控制气氛的其它操作。但是，根据本发明人等 的研宄，至少在含氧浓度不足Ippm的情况下，稀土元素和铁族元素不能分离。因此，如果在 碳坩埚中对处理对象物进行加热，即使理论上坩埚内的气氛自主地控制成铁族元素不会被 氧化而只稀土元素被氧化的氧分压，现实中也需要人为地将坩埚内控制成含氧浓度为Ippm 以上的气氛。这样的控制可以如专利文献3中记载的那样通过将含氧浓度为Ippm以上的 非活性气体导入坩埚内来进行，但在作为工业用非活性气体广泛应用的氩气的情况下，其 含氧浓度通常为0. 5ppm以下。因此，要将含氧浓度为Ippm以上的氩气导入坩埚内，不能直 接使用广泛应用的氩气，需要在特意提高其含氧浓度之后使用。作为结果，不得不说专利文 献3中记载的方法虽然表面上觉得工序简易，但实际上并非如此，与专利文献2中记载的方 法一样，在作为要求低成本和简易性的再循环系统进行实际应用方面具有困难的一面。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1:国际公开第2012/008426号
[0009] 专利文献2:特开2009-249674号公报
[0010] 专利文献3:国际公开第2010/098381号
【发明内容】
[0011] 发明所要解决的课题
[0012] 因此，本发明的目的在于，提供一种从至少含有重稀土元素和铁族元素的处理对 象物中回收重稀土元素的方法，其能够作为低成本且简易的循环系统进行实际应用。
[0013] 用于解决课题的手段
[0014] 本发明人等鉴于上述的问题，反复进行了锐意研宄，结果找到，在按照专利文献1 记载的方法，对为使重稀土元素扩散到R-Fe-B系永磁体来实现矫顽力的提高而重复使用 的由重稀土元素和铁的合金构成的重稀土元素扩散源（重稀土元素的含有比率下降了的 使用过的扩散源）进行了氧化处理以后，或者，在将使用过的扩散源与进行了氧化处理的 R-Fe-B系磁体合金混合以后，若在碳的存在下以规定的温度进行热处理，就能够将使用过 的扩散源所含的重稀土元素作为氧化物从铁族元素分离回收。
[0015] 基于上述的见解而完成的本发明的从至少含有重稀土元素和铁族元素的处理对 象物回收重稀土元素的方法如权利要求1所述，其特征为，至少包括如下工序：在对处理对 象物进行了氧化处理后，或者，在将处理对象物与进行了氧化处理的R-Fe-B系磁体合金混 合后，通过在碳的存在下以l〇〇〇°C以上的温度进行热处理，使重稀土元素作为氧化物从铁 族元素分离。
[0016] 另外，权利要求2所述的方法在权利要求1所述的方法的基础上，其特征为，在对 处理对象物进行了氧化处理后，在碳的存在下，以l〇〇〇°C以上的温度进行热处理。
[0017] 另外，权利要求3所述的方法在权利要求2所述的方法的基础上，其特征为，热处 理温度为1300°C以上。
[0018] 另外，权利要求4所述的方法在权利要求2所述的方法的基础上，其特征为，使用 碳坩埚作为处理容器及碳供给源，对进行了氧化处理的处理对象物进行热处理。
[0019] 另外，权利要求5所述的方法在权利要求2所述的方法的基础上，其特征为，在碳 和硼的存在下，对进行了氧化处理的处理对象物进行热处理。
[0020] 另外，权利要求6所述的方法在权利要求5所述的方法的基础上，其特征为，使用 氧化硼作为硼供给源，对进行了氧化处理的处理对象物进行热处理。
[0021] 另外，权利要求7所述的方法在权利要求2所述的方法的基础上，其特征为，处理 对象物的至少一部分为具有5mm以下的粒径的粒状或粉末状。
[0022] 另外，权利要求8所述的方法在权利要求2所述的方法的基础上，其特征为，处理 对象物的铁族元素的含有比率为30mass %以上。
[0023] 另外，权利要求9所述的方法在权利要求2所述的方法的基础上，其特征为，处理 对象物是用于使重稀土元素扩散到R-Fe-B系永磁体的包含重稀土元素和铁的合金的重稀 土元素扩散源，根据使用而进一步含有来自于磁体的成分的扩散源。
[0024] 另外，权利要求10所述的方法在权利要求1所述的方法的基础上，其特征为，在将 处理对象物与进行了氧化处理的R-Fe-B系磁体合金混合后，在碳的存在下，以1000°C以上 的温度进行热处理。
[0025] 另外，权利要求11所述的方法在权利要求10所述的方法的基础上，其特征为，热 处理温度为1300°C以上。
[0026] 另外，权利要求12所述的方法在权利要求10所述的方法的基础上，其特征为，进 行了氧化处理的R-Fe-B系磁体合金是对在磁体的制造工序中排出的磁体废料及/或磁体 加工碎末进行了氧化处理的磁体合金。
[0027] 另外，权利要求13所述的方法在权利要求10所述的方法的基础上，其特征为， 将进行了氧化处理的R-Fe-B系磁体合金相对于处理对象物的混合量，相对于处理对象物 所含的重稀土元素，以进行了氧化处理的磁体合金所含的硼换算的摩尔比计设为2. 0倍以 上。
[0028] 另外，权利要求14所述的方法在权利要求10所述的方法的基础上，其特征为，使 用碳坩埚作为处理容器及碳供给源，进行处理对象物和进行了氧化处理的R-Fe-B系磁体 合金的混合物的热处理。
[0029] 另外，权利要求15所述的方法在权利要求10所述的方法的基础上，其特征为，处 理对象物及/或进行了氧化处理的R-Fe-B系磁体合金的至少一部分为具有5mm以下的粒 径的粒状或粉末状。
[0030] 另外，权利要求16所述的方法在权利要求10所述的方法的基础上，其特征为，处 理对象物的铁族元素的含有比率为30mass%以上。
[0031] 另外，权利要求17所述的方法在权利要求10所述的方法的基础上，其特征为，处 理对象物是用于使重稀土元素扩散到R-Fe-B系永磁体的包含重稀土元素和铁的合金的重 稀土元素扩散源，根据使用而进一步含有来自于磁体的成分的扩散源。
[0032] 发明效果
[0033] 根据本发明，能够提供一种从至少含有重稀土元素和铁族元素的处理对象物回收 重稀土元素的方法，其能够作为低成