(57)【要約】【課題】  溶融塩が保持された溶融塩電解装置の電解槽の内部に溜まった、液状の希土類金属やその鉄との合金などの溶融塩電解物を、酸化されないように、吸引ノズルを用いて吸い上げることで電解槽から回収する方法、およびこの方法を行うための装置を提供すること。【解決手段】  本発明の方法は、吸引ノズルを接続した吸引回収室の内部に非酸化性ガスを導入し、導入された非酸化性ガスが吸引ノズルの先端から排出されている状態で、吸引ノズルの先端を電解槽に浸漬させた後、吸引回収室の内部への非酸化性ガスの導入を中止し、吸引回収室の内部を減圧にすることで、電解槽の内部に溜まった液状の溶融塩電解物を、吸引ノズルを用いて吸い上げて吸引回収室に回収する方法である。本発明の装置は、本発明の方法を行うための吸引ノズルと吸引回収室とを少なくとも備える装置である。【選択図】  図２
2020029575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融塩が保持された溶融塩電解装置の電解槽の内部に溜まった液状の溶融塩電解物を、吸引ノズルを用いて吸い上げることで電解槽から回収する方法であって、吸引ノズルを接続した吸引回収室の内部に非酸化性ガスを導入し、導入された非酸化性ガスが吸引ノズルの先端から排出されている状態で、吸引ノズルの先端を電解槽に浸漬させた後、吸引回収室の内部への非酸化性ガスの導入を中止し、吸引回収室の内部を減圧にすることで、電解槽の内部に溜まった液状の溶融塩電解物を、吸引ノズルを用いて吸い上げて吸引回収室に回収する方法。
【請求項２】
溶融塩が保持された溶融塩電解装置の電解槽の内部に溜まった液状の溶融塩電解物を、電解槽から回収するための装置であって、電解槽の内部に溜まった液状の溶融塩電解物を吸い上げるための吸引ノズルと、この吸引ノズルが接続された、内部に非酸化性ガスを導入し、導入された非酸化性ガスを、接続された吸引ノズルの先端から排出でき、かつ、内部を減圧にすることが可能な吸引回収室とを少なくとも備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融塩が保持された溶融塩電解装置の電解槽で、例えば希土類元素の酸化物を還元することによって得られる、液状の希土類金属やその鉄との合金などの溶融塩電解物を、電解槽から回収する方法、およびこの方法を行うための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（Ｒは希土類元素）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、加工代比率も大きくなる傾向にある。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。そこで、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石などの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、１１５０℃以上の温度で熱処理することで、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が、特許文献１において提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載の方法によって鉄族元素から分離された希土類元素の酸化物は、例えば溶融塩電解法によって還元することで希土類金属やその鉄との合金に変換することができる。溶融塩電解法は、希土類金属などの酸化還元電位の卑な金属の酸化物を還元することができる方法としてよく知られた方法である。溶融塩電解装置としては、溶融塩を保持するための電解槽の内部に、タングステンやモリブデンや鉄などからなる円柱状の陰極と、黒鉛などからなる、陰極に対向して配置された複数本の円柱状や複数枚の弓状の陽極や、陰極を取り囲む円筒状の陽極とを有する装置などが知られており、陰極の表面に析出した希土類金属やその鉄との合金は、液状となって陰極を伝って流れ下り、下端より滴り落ちて、陰極の下方に設置された受け皿に集められる。こうして受け皿に集められた液状の希土類金属やその鉄との合金は、通常、溶融塩電解物の溶湯として柄杓でくみ上げることで回収されるが、より効率的に回収する方法として、吸引ノズルの先端を受け皿に集められた希土類金属やその鉄との合金の中に差し入れ、吸い上げることで電解槽から回収する方法が、特許文献２において提案されている。しかしながら、希土類金属やその鉄との合金は、非常に酸化されやすいので、回収の際に酸化されないように注意が必要であるが、特許文献２には、この点に対応することに関しての記載はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０１８７１０号
【特許文献２】特開昭６１−８７８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、溶融塩が保持された溶融塩電解装置の電解槽の内部に溜まった、液状の希土類金属やその鉄との合金などの溶融塩電解物を、酸化されないように、吸引ノズルを用いて吸い上げることで電解槽から回収する方法、およびこの方法を行うための装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の点に鑑みてなされた本発明は、請求項１記載の通り、溶融塩が保持された溶融塩電解装置の電解槽の内部に溜まった液状の溶融塩電解物を、吸引ノズルを用いて吸い上げることで電解槽から回収する方法であって、吸引ノズルを接続した吸引回収室の内部に非酸化性ガスを導入し、導入された非酸化性ガスが吸引ノズルの先端から排出されている状態で、吸引ノズルの先端を電解槽に浸漬させた後、吸引回収室の内部への非酸化性ガスの導入を中止し、吸引回収室の内部を減圧にすることで、電解槽の内部に溜まった液状の溶融塩電解物を、吸引ノズルを用いて吸い上げて吸引回収室に回収する方法である。
また、本発明は、請求項２記載の通り、溶融塩が保持された溶融塩電解装置の電解槽の内部に溜まった液状の溶融塩電解物を、電解槽から回収するための装置であって、電解槽の内部に溜まった液状の溶融塩電解物を吸い上げるための吸引ノズルと、この吸引ノズルが接続された、内部に非酸化性ガスを導入し、導入された非酸化性ガスを、接続された吸引ノズルの先端から排出でき、かつ、内部を減圧にすることが可能な吸引回収室とを少なくとも備える装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の方法および装置によれば、溶融塩が保持された溶融塩電解装置の電解槽の内部に溜まった、液状の希土類金属やその鉄との合金などの溶融塩電解物を、回収の途中で酸化されることを防いで回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】溶融塩電解装置の一例の内部構造の模式的な断面図である。
【図２】本発明の溶融塩電解物を回収する方法を行うための装置の一例の模式的な概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の溶融塩電解物を回収する方法および装置を図面に基づいて説明するが、本発明の溶融塩電解物を回収する方法および装置は、以下の記載に限定して解釈されるものではない。
【００１０】
図１は、溶融塩電解装置の一例の内部構造の模式的な断面図である。この溶融塩電解装置１は、溶融塩を保持するための電解槽２の内部に、円柱状の陰極３と、陰極３を取り囲む円筒状の陽極４とが配置されている。電解槽２の内部に保持される溶融塩は、溶融された状態で電解槽２の内部に充填されたり、電解槽２の内部で溶融されたりするものであり、処理対象物に応じて適宜選択される。処理対象物が希土類元素の酸化物である場合、溶融塩は、処理対象物に含まれる希土類元素の種類に応じて、例えば、ＬｉＦ−ＮｄＦ３やＬｉＦ−ＮｄＦ３−ＰｒＦ３−ＤｙＦ３などが用いられ、必要に応じてＢａＦ２などが添加される。円柱状の陰極３は、タングステンやモリブデンや鉄などからなる。陰極３を取り囲む円筒状の陽極４は、黒鉛などからなる。溶融塩電解処理を行うと、円柱状の陰極３の表面に電解物が析出し、析出した電解物は、液状となって陰極３を伝って流れ下り、下端より滴り落ちる。溶融塩電解処理は、処理対象物が希土類元素の酸化物である場合、例えば８００〜１２００℃の処理温度で行われ、得られる電解物は、希土類金属や希土類金属と鉄との合金である。陰極３の下端より滴り落ちることで電解槽２の内部に溜まる液状の電解物は、陰極３の下方に位置する電解槽２の底部に設置された受け皿５に集められる。
【００１１】
図２は、本発明の溶融塩電解物を回収する方法を行うための装置の一例の模式的な概略図である。この電解物回収装置１１は、溶融塩電解装置１の陰極３の下方に設置された受け皿５に集められた液状の電解物を吸い上げるための吸引ノズル１２と、この吸引ノズル１２が接続された、内部に非酸化性ガスを導入し、導入された非酸化性ガスを、接続された吸引ノズル１２の先端から排出でき、かつ、内部を減圧にすることが可能な吸引回収室１３とを少なくとも備える。吸引ノズル１２を構成する素材は、電解処理温度の溶融塩や電解物中で溶融し難い、例えば融点が約１５００℃であるステンレス鋼や鉄などが好ましいが、中でも耐食性にも優れるステンレス鋼が好ましい。
【００１２】
この電解物回収装置１１の操作方法は、例えば次の通りである。溶融塩電解装置１の陰極３の下方に設置された受け皿５に液状の電解物が集められ、これを回収することにした際、まず、吸引ノズル１２の根元に設けたバルブ１４を閉じた状態で、吸引回収室１３の内部に、アルゴンガスや窒素ガスなどの非酸化性ガスを導入し、内部を非酸化性雰囲気とする。吸引回収室１３の内部を非酸化性雰囲気とする方法は、吸引ポンプによって吸引回収室１３の内部を脱気した後に非酸化性ガスを導入する操作を１回または複数回繰り返す方法が好ましい。その後、バルブ１４を開き、吸引回収室１３に導入された非酸化性ガスが、吸引ノズル１２の先端から排出されている状態で、吸引ノズル１２の先端を電解槽に浸漬させる。次に、吸引回収室１３の内部への非酸化性ガスの導入を中止し、バルブ１４を閉じた後、吸引回収室１３の内部を減圧にしてからバルブ１４を開くことで、受け皿５に集められた液状の電解物を、吸引ノズル１２を用いて吸い上げて吸引回収室１３に回収する。吸引回収室１３と吸引ポンプの間には、吸引ポンプの排気能力によって獲得される吸引力を蓄積しておくことで、電解物の吸い上げ力を高めるための真空チャンバー（真空リザーバータンクや真空バッファタンクなどとも称されるもの）を設置しておくことが好ましい。
【００１３】
吸引回収室１３に導入された非酸化性ガスが排出されている吸引ノズル１２の先端を、受け皿５に集められた液状の電解物の中に差し入れてから、吸引回収室１３の内部への非酸化性ガスの導入を中止し、バルブ１４を閉じた後、吸引回収室１３の内部を減圧にしてからバルブ１４を開けば、電解物のみを、回収の途中で酸化されることを防いで吸引回収室１３に回収することができる。吸引ノズル１２による電解物の吸い上げを開始するまで、非酸化性ガスが吸引ノズル１２の先端から排出されているので、吸い上げられる電解質が、吸引ノズル１２の内部に存在する酸素によって著しく酸化されるといったことはなく、電解物の吸い上げを開始する前に、溶融塩や電解物が吸引ノズル１２の内部に入り込み、ノズル内でこれらが冷えて固化してしまうことで電解物の吸い上げに支障を及ぼすといったこともない。
【００１４】
所定量の電解物を吸い上げた後、吸引ノズル１２の先端を受け皿５に集められた液状の電解物の中に差し入れたままの状態で、バルブ１４を閉じることで、電解物のみを吸引回収室１３に回収することができる。先端を電解物の中に差し入れたままの吸引ノズル１２は、先端を電解物の中から引き抜き、電解槽２の外に引き上げて操作を終了すればよい。また、所定量の電解物を吸い上げた後、バルブ１４を閉じずに吸引ノズル１２の先端を電解物の中から引き抜き、少量の溶融塩を吸い上げてからバルブ１４を閉じるようにしてもよい。このようにすれば、吸引回収室１３に回収された電解物の上面が溶融塩によって覆われるので、吸引回収室１３の内部を大気解放しても、大気中の酸素によって電解物が酸化されることがない。吸引回収室１３に回収された電解物の上面を覆う溶融塩の量は、例えば溶融塩の吸い上げを開始した後にバルブ１４を閉じるタイミングによって調節することができる。
【００１５】
また、吸引ノズル１２による電解物の吸い上げを開始する前に、少量の溶融塩を吸い上げるようにしてもよい。このようにすれば、吸引回収室１３に回収された電解物は、回収室の底面と接触しないので、回収された電解物が、回収室の底面と接触することで回収室を構成する材質に含まれる酸素や炭素などの微量元素で汚染されることを防ぐことができる。電解物の吸い上げを開始する前に吸い上げる溶融塩の量は、溶融塩の中で吸引回収室１３の内部を減圧にしてからバルブ１４を開くタイミングによって調節することができる。
【００１６】
また、吸引ノズル１２の先端を受け皿５に集められた液状の電解物の中に差し入れて、電解物を吸い上げる前と後に、少量の溶融塩を吸い上げるようにすれば、吸引回収室１３に回収された電解物の上面も下面も溶融塩によって覆われるので、上記の利点に加え、吸引回収室１３から取り出した電解物が大気中の酸素によって酸化されることを防ぐことができるという利点がある。
【００１７】
なお、吸引回収室１３の形状を、鋳型の形状（例えばテーパー形状の側面）に成形し、吸引回収室１３に鋳型の機能を付与しておけば、吸引回収室１３の内部に別途の鋳型を配置したりしなくても、電解物を回収した後に内部が冷却された吸引回収室１３から、直接、所望する形状の電解物を取り出すことができる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は、溶融塩が保持された溶融塩電解装置の電解槽の内部に溜まった、液状の希土類金属やその鉄との合金などの溶融塩電解物を、酸化されないように、吸引ノズルを用いて吸い上げることで電解槽から回収する方法、およびこの方法を行うための装置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。
【符号の説明】
【００１９】
１    溶融塩電解装置
２    電解槽
３    陰極
４    陽極
５    受け皿
１１    電解物回収装置
１２    吸引ノズル
１３    吸引回収室
１４    バルブ
【図１】
2020029575.tif 000003
【図２】
2020029575.tif 000004