(57)【要約】      （修正有）【課題】製品に組み込まれた希土類磁石からより容易に希土類元素を回収する方法、及び、この希土類元素の回収方法を用いた希土類磁石モータに含まれる鉄鋼成分を再利用する方法を提供する。【解決手段】希土類磁石が用いられたモータから希土類元素を回収する方法であって、モータから分離された回転子１を溶解して溶湯２を得る工程と、得られた溶湯に酸化性物質４を導入して希土類酸化物を含むスラグ３を生成する工程と、スラグを回収する工程と、を備える。また、本回収方法におけるスラグ回収工程の後、スラグが回収された残りの溶湯５を鉄鋼原料として再利用する。【選択図】図１
2014181370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類磁石が用いられたモータから希土類元素を回収する方法であって、
前記モータから分離された回転子を溶解して、溶湯を得る溶湯調製工程と、
得られた溶湯に酸化性物質を導入して、希土類酸化物を含むスラグを生成するスラグ生成工程と、
前記スラグを回収するスラグ回収工程と、を備えることを特徴とする希土類元素の回収方法。
【請求項２】
前記溶湯調製工程では、鉄材を併せて溶解する請求項１に記載の希土類元素の回収方法。
【請求項３】
前記溶湯調製工程では、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む材料を、併せて溶解する請求項１又は２に記載の希土類元素の回収方法。
【請求項４】
前記溶湯調製工程では、前記回転子に備えられた磁気遮蔽板を、併せて溶解する請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の希土類元素の回収方法。
【請求項５】
前記スラグ生成工程では、前記酸化性物質として酸素を用いる請求項１乃至４のうちのいずれかに記載の希土類元素の回収方法。
【請求項６】
前記スラグ生成工程では、前記酸化性物質として、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む酸化物を用いる請求項１乃至５のうちのいずれかに記載の希土類元素の回収方法。
【請求項７】
前記スラグを精錬し、希土類元素を濃縮する精錬工程を備える請求項１乃至６のうちのいずれかに記載の希土類元素の回収方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれかに記載の希土類元素の回収方法におけるスラグ回収工程でスラグを回収した後、残りの溶湯を鉄鋼原料として再利用することを特徴とする希土類磁石モータに含まれる鉄鋼成分の再利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類元素の回収方法及び鉄鋼成分の再利用方法に関する。更に詳しくは、希土類磁石が用いられたモータから希土類元素を回収する方法、及び希土類磁石モータに含まれた鉄鋼成分を再利用する鉄鋼成分の再利用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、希土類元素に関するリサイクル技術が注目されている。希土類元素が有用な資源であることは周知の通りであり、例えば、磁石として利用されている。希土類元素を含む希土類磁石は、他の磁石に比べて小さな体積で大きな磁力を発揮できることから、モータの小型化に大きく貢献し、大小様々な形態のモータに利用されている。なかでも、ハイブリッド車や電気自動車には、車輪駆動用として大型のモータが組み込まれている。このような大型のモータには、多くの希土類磁石が使用されている。
一方で、希土類元素は、可採埋蔵量が少なく、採掘場所が偏在されている事などから、資源枯渇の危惧や、価格高騰のリスクに晒されるなど、貴重な資源ならではの問題を抱えている。このため、モータ内に含有される希土類元素やその化合物等の希土類元素を効率よくリサイクルできる仕組みの構築が急がれている。
希土類磁石から希土類元素を回収する技術としては、下記特許文献１〜３の技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１１５８１５号公報
【特許文献２】特開２００９−２４９６７４号公報
【特許文献３】特開２０１２−２３７０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１には、エアコン、冷蔵庫等で利用された圧縮機や電動機から、希土類磁石を回収する方法が開示されている。具体的には、（１）ポンプに備えられた鉄芯をシャフト押出機構を用いて分離する工程、（２）鉄芯を脱磁する工程、（３）鉄芯から磁石を取り出す工程等を備えた回収方法が開示されている。
しかしながら、前記特許文献１の方法で製品から磁石を分離する方法は非常に煩雑な工程が必要となり、廃棄される製品からこのようにして、逐一希土類磁石を取り出すことは、結果的にリサイクルコストを押し上げることになる。
【０００５】
また、上記特許文献２及び上記特許文献３には、希土類磁石の製造工程で排出される磁石スクラップや廃棄粉等を酸化性雰囲気中で加熱し、酸化物として希土類元素を回収する方法が開示されている。しかしながら、モータ等のように、希土類磁石が組み込まれた製品から、いかにして希土類磁石を回収するかについては何ら検討されていない。このため、上記技術は、希土類磁石が組み込まれた様々な製品に対して、そのままでは利用できないという問題がある。
【０００６】
すなわち、希土類元素を再利用するには、最終工程として、希土類元素を濃縮する精錬（精錬工程）が行われるが、モータ等のように希土類磁石が一部品として組み込まれた製品のままでは、精錬を行うことができない。そのため、分解して磁石部分を取り出す必要がある。
【０００７】
しかしながら、車輪駆動用モータやその部品は、加締め加工が多用されており、希土類磁石を取り出すことは容易ではない。更に、希土類磁石は、他の磁石に比べて著しく強い磁力を有するため、そのまま取り扱うことは難しく危険であり、仮に分解しようとすると脱磁工程が別に必要になるという問題もある。
このような状況下、製品に組み込まれた希土類磁石から効率よく希土類元素を回収する方法が求められているにも関わらず、その解決には到っていない。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、製品に組み込まれた希土類磁石からより容易に希土類元素を回収する方法、及び、希土類磁石モータに含まれる鉄鋼成分を再利用する方法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】
【０００９】
本発明は以下のとおりである。
請求項１に記載の希土類元素の回収方法は、希土類磁石が用いられたモータから希土類元素を回収する方法であって、
前記モータから分離された回転子を溶解して、溶湯を得る溶湯調製工程と、
得られた溶湯に酸化性物質を導入して、希土類酸化物を含むスラグを生成するスラグ生成工程と、
前記スラグを回収するスラグ回収工程と、を備えることを要旨とする。
請求項２に記載の希土類元素の回収方法は、請求項１に記載の希土類元素の回収方法において、前記溶湯調製工程では、鉄材を併せて溶解することを要旨とする。
請求項３に記載の希土類元素の回収方法は、請求項１又は２に記載の希土類元素の回収方法において、前記溶湯調製工程では、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む材料を、併せて溶解することを要旨とする。
請求項４に記載の希土類元素の回収方法は、請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の希土類元素の回収方法において、前記溶湯調製工程では、前記回転子に備えられた磁気遮蔽板を、併せて溶解することを要旨とする。
請求項５に記載の希土類元素の回収方法は、請求項１乃至４のうちのいずれかに記載の希土類元素の回収方法において、前記スラグ生成工程では、前記酸化性物質として酸素を用いることを要旨とする。
請求項６に記載の希土類元素の回収方法は、請求項１乃至５のうちのいずれかに記載の希土類元素の回収方法において、前記スラグ生成工程では、前記酸化性物質として、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む酸化物を用いることを要旨とする。
請求項７に記載の希土類元素の回収方法は、請求項１乃至６のうちのいずれかに記載の希土類元素の回収方法において、前記スラグを精錬し、希土類元素を濃縮する精錬工程を備えることを要旨とする。
請求項８に記載の希土類磁石モータに含まれる鉄鋼成分の再利用方法は、請求項１乃至７のうちのいずれかに記載の希土類元素の回収方法におけるスラグ回収工程でスラグを回収した後、残りの溶湯を鉄鋼原料として再利用することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の希土類元素の回収方法によれば、製品に組み込まれた状態の希土類磁石から容易に希土類元素を回収できる。特に、希土類磁石を取り出すための分解工程や、希土類磁石の脱磁工程などを要さず、低コストで大量に処理を行うことができる。また、本方法における溶湯調製工程及びスラグ生成工程では、いずれも長きにわたって構築されてきた製鋼技術における設備を転用することができる。従って、新たな設備投資が小さく、高い安全性を確保できる。
また、本方法によって回収されるスラグは、希土類元素が濃縮含有された酸化物である。即ち、鉱石と同じ酸化物であることから、従来、鉱石に対して利用されてきた同じ方法によって、希土類元素を抽出・精製することができる。その一方で、本方法で回収されるスラグは、多くの鉱石に含まれているトリウム等の放射性物質を含有しない。このため、本方法で回収されるスラグの取り扱いは、このような放射性物質を含む鉱石に比べて格段に容易である。
【００１１】
本発明の希土類元素の回収方法における溶湯調製工程では、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む材料を併せて溶解することができる。希土類元素のうち特にＤｙは比重が大きい元素として知られており、酸化物であるスラグとした後においても比重が大きく、溶湯中で浮上しにくい可能性がある。ところが前記の元素からなる酸化物はＤｙに比較して比重が小さく、かつ、希土類元素と同様に酸化物を生成しやすい特徴を有している。従って、これらの元素をあわせて溶解することにより、得られるスラグの比重を下げることができ、溶湯中におけるスラグの浮上速度を向上させることができる。その結果、スラグとスラグ以外の溶湯とをより短時間で分離してスラグの回収を行うことが可能となる。
本発明の希土類元素の回収方法における溶湯調製工程では、回転子に備えられた磁気遮蔽板を併せて溶解することができる。磁気遮蔽板はＡｌを主成分として含有するため、添加したＡｌの一部が酸化されてスラグの一部となり、得られるスラグの比重を下げることができ、スラグの浮上速度を向上させることができる。その結果、より短時間でスラグ回収を行うことが可能となる。
本発明の希土類元素の回収方法におけるスラグ生成工程では、酸化性物質として、酸素ガス及び空気等以外に、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む酸化物を用いることができる。この場合には、酸化物を構成する酸素が、希土類元素の酸化に利用されて、希土類元素の酸化を促進できる。更に、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む酸化物は、生成されるスラグ中に含有されることによってスラグの比重を下げることができる。その結果、スラグの浮上速度を向上させて、より短時間でスラグ回収を行うことが可能となる。
【００１２】
本発明の鉄鋼成分の再利用方法によれば、希土類磁石モータに含まれる鉄鋼成分を再利用することができる。また、製品に組み込まれた状態の回転子から、回転子に含まれる鉄鋼成分を容易に回収して鉄鋼原料として再利用できる。特に、回転子を構成する希土類磁石を取り出すための分解工程や、希土類磁石の脱磁工程などを要さず、低コストで大量に処理を行うことができる。また、本方法における溶湯調製工程及びスラグ生成工程では、いずれも長きにわたって構築されてきた製鋼技術における設備を転用することができる。従って、新たな設備投資が小さく、高い安全性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本希土類元素の回収方法の概略を示す説明図である。
【図２】モータの簡略構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を詳しく説明する。
［１］希土類元素の回収方法
本発明の希土類元素の回収方法は、希土類磁石が用いられたモータから希土類元素を回収する方法である。この方法では、溶湯調製工程（Ｐ１）と、スラグ生成工程（Ｐ２）と、スラグ回収工程（Ｐ３）と、を備える（図１参照）。
【００１５】
上記「溶湯調製工程」は、モータから分離された回転子を溶解して、溶湯を得る工程である。
本発明で利用するモータ（回転電機）は、少なくとも回転子を有している。その他、通常、固定子（ステータ）を備える。また、回転子及び固定子を収容するための収容ケースを備えることができる。溶湯調製工程では、このモータのうちの回転子を溶解（乾式溶解）する工程である。例えば、モータが収容ケースを備える場合には、その収容ケース内から回転子を取り出して用いる。
【００１６】
ここでモータについて説明する（図２参照）。上述のように、モータ（１０）は、回転子（１１）を備えており、通常、それと供に固定子（１６）を備える。
回転子（１１）は、一般に、回転軸（１２）と、その回転軸（１２）の周面に固設されて略円形をなす鉄心（１３）と、を備える。更に、鉄心（１３）は、複数枚の略円板形状の電磁鋼板（１４）を積層し接着して形成される。また、希土類磁石（１５）は、鉄心（１３）の外周又は鉄心の外周近傍に配設される。より具体的には、前述のように、鉄心（１３）が電磁鋼板（１４）から構成される場合には、希土類磁石（１５）は、その電磁鋼板（１４）の積層方向に貫通された貫通孔内に樹脂を用いて埋設される。
【００１７】
また、本発明の回収方法で利用される希土類磁石の種類に制限はない。即ち、希土類磁石やそれに含まれる希土類元素の種類に関わらず、磁石内の希土類元素を回収できる。希土類磁石としては、例えば、ネオジム磁石（Ｎｄ、Ｄｙ、Ｔｂ等が含有される）、サマリウムコバルト磁石（Ｓｍ等が含有される）及びプラセオジム磁石（Ｐｒ等が含有される）等が挙げられる。上記モータには、これらの希土類磁石が１種のみ用いられていてもよく、２種以上が併用されていてもよい。
【００１８】
一方、固定子（１６）は、回転子（１１）の外周を取り囲むように環状に形成される。また、回転子（１１）の外周に対してギャップを介して離間して配設される。固定子（１６）は、回転子（１１）を、磁力で駆動できるよう複数の励磁コイル（図示せず）を備える。励磁コイルは、通常、銅又は銅を含む合金からなる線材が巻回使用されている。
【００１９】
本方法の溶湯調製工程では、固定子を回転子と供に溶解することもできるが、固定子は溶解しないことが好ましい。上述のように、固定子には、銅を含んだ線材が利用されている。このため、固定子を溶解すると溶湯に銅が混入される（銅濃度が高くなる）。後述するように、希土類元素をスラグとして回収した残りの溶湯（以下、単に「残湯」ともいう）は、鉄鋼原料として有用である。このことを考えると、溶湯には銅が含まれないことが好ましい。鉄鋼原料に銅を必須とする鋼は少なく、また、銅は精錬を行ってもなお、鉄鋼原料からは取り除くことが困難なため、再利用が難しくなるからである。
【００２０】
また、溶湯調製工程では、回転子をどのように溶解させてもよい。例えば、溶解炉は限定されず、電気炉、高周波誘導加熱炉、取鍋式精錬炉、転炉及び高炉等を利用できる。これらのなかでも、原料選択の自由度が大きいという観点から、電気炉が好ましい。
更に、溶解に際して、溶解する原料の混入方法は特に限定されない。即ち、回転子を炉内に投入して直接的に溶解してもよいし、予め種溶湯を炉内に形成したうで、種溶湯内に回転子を投入して溶解してもよい。
種溶湯を用いる場合、種溶湯には、鉄材を溶解した溶湯を用いることができる。鉄材はＦｅを主成分とする材料である。尚、この鉄材については溶湯調製工程の説明において詳述する。
【００２１】
また、種溶湯を用いる場合には、予め種溶湯内に鉄材以外の他の材料を配合しておくことができる。他の材料としては、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む材料が挙げられる。この材料は１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。尚、この材料については溶湯調製工程の説明において詳述する。
【００２２】
これらのＡｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む材料は、溶解された後、その一部が大気中の酸素や溶湯中の酸素と反応し、酸化物を形成し、スラグの一部となる。これらの元素からなる酸化物は、希土類磁石の主な希土類元素であるＮｄやＤｙの酸化物に比べて比重が小さく、結果として生成されたスラグの比重を下げることができる。これにより、溶湯内からスラグが浮上する速度を向上させて、スラグ生成を早く完了させることができる。即ち、効率的よく希土類元素の回収を行うことができる。また、これらの他の材料の添加によって、上述のようにスラグ比重を調整できるだけでなく、鉄鋼原料として再利用する際の目的とする成分に合わせて、種溶湯の組成を調整することができる。
【００２３】
更に、溶湯調製工程では、上述の種溶湯の利用の有無に関わらず、必要に応じて回転子以外の他の材料を併せて溶解できる。即ち、例えば、種溶湯に回転子を投入して溶解したうえで、更に他の材料を溶解させることもできる。また、種溶湯を利用せず、回転子のみを溶解したうえで、後から他の材料を溶解させて溶湯の組成を調整することができる。
このように、溶湯調製工程で用いることができる回転子以外の他の材料としては、前述の種溶湯におけると同様に、鉄材が挙げられる。
具体的な鉄材としては、電解鉄、銑鉄、各種鉄スクラップ等が挙げられる。使用する鉄スクラップは、溶解した後、どの鋼種の材料として再利用するかを考えて適切な成分を含むものを選択すればよい。また、これらの鉄材は１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
【００２４】
溶湯調製工程において、回転子と併せて鉄材を溶解すれば、得られる溶湯の量を適切に調整することができる。通常、回転子全体を構成する成分のなかで含有量が最も多いのは鉄である。回転子の回転軸や鉄心及び希土類磁石等の各部には鉄が含まれているからである。従って、回転子のみを溶解しても、スラグ回収後の残湯には鉄が多く含まれる。しかし、廃棄されるモータの数は変動し安定しないことが予想され、回転子のみの溶解では、その後、鉄鋼原料として再利用するのに十分な鉄量が得られない場合がある。このような場合には、残湯を鉄鋼原料として再利用するという観点から、溶湯調製工程において鉄材を配合することができる。
溶湯調製工程で、溶解炉に投入された鉄材は炉内で溶解されて、回転子中に含まれる鉄成分とともに溶湯に含まれることとなる。そして、その後、通常の鉄鋼原料の製造時と同様に目的とする成分に調整することで、鉄鋼原料として再利用が可能となる。このように、溶湯調製工程では、スラグ回収後の残湯を鉄鋼原料として利用し易くするために、鉄材を併せて溶解できる。
【００２５】
尚、当然ながら、溶湯調製工程において、回転子と併せて鉄材を溶解する場合、回転子及び鉄材の各々の溶解炉への投入するタイミング、及び、それらが溶解されるタイミング等については特に限定されない。どうような形態であっても結果として、回転子が溶解された溶湯と、鉄材が溶解された溶湯とが、溶解炉内で混合されればよい。具体的には、回転子と同時に鉄材を投入して溶解してもよいし、回転子が溶解された後に溶解炉に鉄材を投入してもよい。更には、回転子を投入した後、鉄材を投入し、更にその後に回転子を投入するといったように、回転子と鉄材とを織り交ぜて適宜投入してもよい。
【００２６】
更に、溶湯調製工程では、鉄材の配合の有無に関わらず、必要に応じて回転子及び鉄材以外の他の材料を併せて溶解できる。他の材料としては、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む材料が挙げられる。具体的には、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む金属、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む酸化物、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含むその他の材料（金属及び酸化物以外の材料）が挙げられる。これらは、１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。これらの材料が、スラグの比重を下げることについては前述の通りである。
【００２７】
上記材料のうち、金属としては、金属アルミニウム、金属マグネシウム、金属チタン、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む合金等が挙げられる。上記合金としては、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金、フェロアルミニウム、フェロシリコン、フェロマグネシウム、フェロチタン等が挙げられる。これらは、１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
また、上記材料のうち酸化物としては、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ケイ素、酸化マグネシウム（マグネシア）、酸化チタン（チタニア）、及び、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む複合酸化物等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
【００２８】
更に、酸化物のうち酸化ケイ素を主成分とする材料としては、酸化ケイ素が含まれた各種鉱物やガラスが挙げられる。ガラスとしては、その種類を問わず利用できるが、なかでも廃ガラスが好ましい。廃ガラスは、通常、Ｓｉ及びＡｌ等を含むため好ましい。また、ガラスは非晶質な材料であり、融点が低いために溶解が容易である。このため、溶解に要するエネルギーコストを低く抑えることができる。この廃ガラスには、自動車用途の廃ガラスを利用できる。自動車用途の廃ガラスには、自動車のスクラップ処理によって生じた自動車用ガラスが含まれる。例えば、フロントガラス、リアガラス、サイドガラス、ランプガラス等である。このような自動車用途の廃ガラスは、ガラス以外の樹脂部品や金属部品が併存されることが多いが、本発明の希土類元素の回収方法では、前述の通りスラグの比重を下げるための助剤として機能される。
更に、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含み、金属及び酸化物以外の材料としては、単体ケイ素、ケイ化カルシウム、ケイ化マンガン等が挙げられる。これらの材料は１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
【００２９】
尚、当然ながら、溶湯調製工程において、回転子と併せて、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む材料を溶解する場合、回転子及びこの材料の各々の溶解炉への投入するタイミング、及び、それらが溶解されるタイミング等については特に限定されない。どのような形態であっても結果として、回転子が溶解された溶湯と、上記材料が溶解された溶湯とが、溶解炉内で混合されればよい。具体的には、回転子と同時に上記材料を投入して溶解してもよいし、回転子が溶解された後に溶解炉に上記材料を投入してもよい。更には、回転子を投入した後、上記材料を投入し、更にその後に回転子を投入するといったように、回転子と上記材料とを織り交ぜて適宜投入してもよい。
【００３０】
また、溶湯調製工程では、鉄材、及び、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む材料の配合の有無に関わらず、必要に応じて回転子及びこれらの鉄材及び上記材料以外の他の材料を併せて溶解できる。他の材料としては、磁気遮蔽板が挙げられる。磁気遮蔽板は、磁気を遮蔽するための用いられる板体である。また、磁気遮蔽板は、通常、Ａｌを含む金属から形成されている。即ち、アルミニウム製又はアルミニウム合金製の板である。このため、溶湯調製工程で磁気遮蔽板を配合すると、溶湯内にＡｌ（アルミニウム）を添加できる。Ａｌは前述のように、スラグ生成工程において酸化され、その一部が酸化物となってスラグ内に含まれる。これにより、生成されたスラグの比重を下げることができる。
【００３１】
この磁気遮蔽板としては、どのような磁気遮蔽板を用いてもよい。例えば、モータ内に含まれた磁気遮蔽板であってもよく、モータ外に配設された磁気遮蔽板であってもよい。このなかでも、モータ内に配設された磁気遮蔽板であって、更には、回転子に備えられた磁気遮蔽板が好ましい。回転子に備えられた磁気遮蔽板は、例えば、鉄心の両側に配設されて略円板形状の板体をなしている。回転子に備えられた磁気遮蔽板は、回転子に一体的に設けられているために、回転子とともに投入し、溶解させることができる。即ち、磁気遮蔽板を備えた回転子を溶解すれば、スラグ生成工程におけるスラグの浮上速度を向上させることができる。当然ながら、この磁気遮蔽板は、回転子から分離したうえで、必要に応じて適宜の量を投入することもできる。
【００３２】
上記「スラグ生成工程」は、得られた溶湯に酸化性物質を導入して、希土類酸化物を含むスラグを生成する工程である。溶湯に酸化性物質を導入することで、溶湯内に溶解されて含まれる希土類元素を酸化させて、スラグとして溶湯上に浮上させることができる。このスラグ生成工程では、製鋼の精錬における酸化工程及びその設備をそのまま利用することもできる。即ち、前述の溶湯調製工程も、製鋼の精錬における設備をそのまま利用できることから、希土類元素の回収のための特殊な設備を要さない。そのため、極めてコストメリットに優れた希土類元素の回収を行うことができる。また、逆に言えば、製鋼の精錬過程の一部として希土類元素の回収方法を行うことができる。
【００３３】
この工程で用いる酸化性物質としては、例えば、酸素を用いることができる。酸素は、どのような形態で用いてもよい。即ち、例えば、酸素ガス（純酸素ガス）として溶解炉内又は溶湯内へ導入できる。また、酸素と供に他の気体を含んだ混合気体として溶解炉内又は溶湯内へ導入できる。混合気体としては、例えば、空気、酸素と不活性ガスとの混合気体、酸素と窒素との混合気体等が挙げられる。
【００３４】
更に、スラグ生成工程で用いる酸化性物質としては、酸素以外に、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む酸化物を用いることができる。このような酸化物は、溶湯調製工程の説明において記載した、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む酸化物をそのまま利用することができる。尚、この酸化物は、溶湯調製工程及びスラグ生成工程の両方で重複して配合してもよいし、いずれか一方の工程でのみ配合してもよい。
【００３５】
スラグ生成工程で用いる上記酸化物としては、前述の通り、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ケイ素、酸化マグネシウム（マグネシア）、酸化チタン（チタニア）、及び、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＴｉのうちの少なくとも１種を含む複合酸化物等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。更に、酸化ケイ素を主成分とする材料についても前述の通りである。
【００３６】
上記「スラグ回収工程」は、生成されたスラグを回収する工程である。この工程では、どのようにスラグの回収を行ってもよい。即ち、溶解炉の外へスラグを取り出して回収を行うことができる。また、溶解炉から溶湯を排出（出鋼）し、溶解炉内にスラグを残存させて回収してもよい。
【００３７】
本発明の希土類元素の回収方法では、溶湯調製工程及びスラグ生成工程の後に、スラグを精錬し、希土類元素を濃縮する精錬工程により、希土類元素を濃縮することができる。
この精錬工程では、どのような方法を用いて希土類元素を濃縮してもよい。即ち、製錬工程で用いることができる精錬方法としては、例えば、溶媒抽出法、溶解塩電解法、イオン交換法、分別結晶法、分別沈殿法等が挙げられる。これらの方法は、１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。これらのなかでも、連続操業できることから溶媒抽出法が好ましい。
【００３８】
溶媒抽出法を用いる場合、従来利用されている各種の抽出溶媒及びそのための装置を適宜利用できる。即ち、抽出溶媒としては、カチオン交換抽出溶媒、溶媒和抽出溶媒、アニオン交換抽出溶媒等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。また、抽出装置としては、ミキサーセトラー、スプレーカラム、パルスカラム、遠心抽出機等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
【００３９】
本発明の希土類元素の回収方法によって得られるスラグは、希土類鉱石を得る場合と異なり、選鉱を行う必要がない。通常の鉱石は、原鉱石の選鉱を行ってモナズ石（ゼノタイム）、バネストサイト及び共生鉱等の希土類元素含有率が高い鉱石（希土類鉱石）が選別される。これに対して、本方法で得られるスラグでは、これらの選鉱後の希土類鉱石と同等かそれ以上に高濃度の希土類元素を含有できる。このため選鉱を行う必要がない。
また、希土類鉱石と同じ酸化物であることから、希土類鉱石の精錬と同様の手法を利用して、希土類元素を抽出・精製できる。
更に、多くの希土類鉱石には、トリウム等の放射性物質が含有されるため、希土類鉱石の精錬途中で、トリウムをピロリン酸化合物等として濃縮除去する必要がある。これに対して、本方法で得られるスラグにはトリウム等の放射性物質が含まれない。このため、上記のような放射性物質を濃縮除去する工程を必要としない。
このように、本方法で得られるスラグから希土類元素を得るための精錬は、鉱石からの希土類元素を得るための精錬に比べて、遙に簡便且つ低コストに行うことができる。
【００４０】
［２］鉄鋼成分の再利用方法
本発明の鉄鋼成分の再利用方法は、希土類磁石が用いられたモータに含まれる鉄鋼成分を鉄鋼原料として再利用する方法である。この再利用方法では、上記希土類元素の回収方法におけるスラグ回収工程の後、スラグが回収された残りの溶湯を、鉄鋼原料として使用する。得られた溶湯は、更に、合金鉄を添加する等の方法で成分調整し、脱ガス等の精錬を行って各種用途に応じた鉄鋼原料とすることもできる。なかでも、上記希土類元素の回収方法では、電磁鋼板が利用された回転子を溶湯原料として利用する。このため、一般にＳｉ及びＢの含有量が高い溶湯を得ることができる。従って、本再利用方法では、希土類磁石モータに含まれる鉄鋼成分は、高Ｓｉ鋼（即ち、例えば、高Ｓｉばね鋼、電磁鋼板等）のための鉄鋼原料として好適に利用できる。また、Ｂ添加鋼用の鉄鋼原料として好適に利用できる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
〈実施例１〉磁気遮蔽板が付属された回転子を用いた例
（１）溶湯調製工程
ルツボ内に、回転子（磁気遮蔽板と供に）と電解鉄とを投入し、高周波誘導加熱を行った。回転子及び電解鉄のいずれもが溶解されたのを目視で確認した後、加熱を停止した。
ここで、本実施例１で用いた回転子は、ハイブリッド車の車輪駆動用モータから取り出した回転子である。回転子は、回転軸とその周面に固設された鉄心とを備えている。また、鉄心には希土類磁石が配設されている。更に、回転子の鉄心の両側には、アルミニウム合金製の磁気遮蔽板が配設されている。本実施例１では、磁気遮蔽板も回転子と供に用いた（磁気遮蔽板を分離せず用いた）。
【００４２】
（２）スラグ生成工程
上記（１）において加熱を停止したのに続き、ルツボ内に生成された溶湯に酸素ガスの導入を開始した。酸素ガスの導入は、約１０分間行った。その後、酸化反応が平衡状態となる時間を確保するため、５分間放置した。
【００４３】
（３）スラグ回収工程
上記（２）の後、ルツボを傾けて溶湯を鋳型内へ鋳込むことで溶湯（即ち、鉄鋼原料である）を排出した。その結果、ルツボ内にスラグが残存され、この残存されたスラグを回収することによりスラグを回収した。
【００４４】
〈実施例２〉磁気遮蔽板を分離した回転子を用いた例
（１）溶湯調製工程
実施例１における溶湯調製工程と同様に行った。但し、用いた回転子は、磁気遮蔽板を分離してある点で、実施例１と異なっている。
（２）スラグ生成工程
上記（１）において加熱を停止したのに続き、ルツボ内に生成された溶湯に酸素ガスの導入を開始した。酸素ガスの導入、及び、その後の放置は実施例１と同様に行った。
（３）スラグ回収工程
実施例１におけるスラグ回収工程と同様にスラグの回収を行った。また、同時に鉄鋼原料としての鋼塊が得られた。
【００４５】
〈比較例１〉スラグ生成工程を行わない例
（１）溶湯調製工程
実施例１における溶湯調製工程と同様に行った。即ち、磁気遮蔽板が付属された回転子を用いた。
（２）溶湯の回収
スラグ生成のための酸素ガス導入を行わず、また、他の酸化性物質の投入を行わず、ルツボ内に生成された溶湯を鋳型内へ鋳込むことで溶湯を排出した。
【００４６】
［２］スラグ及び鉄鋼原料の評価
（１）スラグの成分分析
実施例１において回収されたスラグ内の異なる３点から、評価用試料を採取した。得られた評価用試料の成分分析を、ＩＣＰ発光分析装置（株式会社島津製作所製、型式「ＩＣＰＳ−８１００」）を用いて行った。その結果を表１に示した。
実施例２において回収されたスラグについても、上記実施例１の場合と同様にしてスラグの成分分析を行った。その結果を表１に併記した。
【００４７】
（２）鉄鋼原料の成分分析
実施例１において、溶湯を鋳型に鋳込んで得られた鋼塊（鉄鋼原料）内の異なる２点から、評価用試料を採取した。得られた評価用試料の成分分析を、スラグの成分分析と同様にして行った。その結果を表２に示した。
実施例２において回収された鋼塊（鉄鋼原料）についても、上記実施例１の場合と同様にして成分分析を行った。その結果を表２に併記した。
更に、比較例１において回収された鋼塊についても、上記実施例１の場合と同様にして鋼塊の成分分析を行った。その結果を表２に併記した。
【００４８】
【表１】
2014181370.tif 000003
尚、表１中の「＜０．１」は、０．１質量％未満であることを表す。
【００４９】
【表２】
2014181370.tif 000004
尚、表２中の「＜０．１」は、０．１質量％未満であることを表す。
【００５０】
［３］実施例の効果
表１及び表２の結果から、実施例１及び実施例２のスラグ中には、高濃度のＮｄ（ネオジム）及びＤｙ（ジスプロシウム）が含有されているのに対し、同じ実施例で得られた鋼塊には、Ｎｄは多くとも０．１質量％、Ｄｙは０．１質量％未満しか含まれていないことが分かる。即ち、希土類元素は、効率よくスラグに移行され、鋼塊中にはほとんど残存されないことが分かる。この結果より、本発明の回収方法により、効率良く希土類元素を回収できることが分かる。
【００５１】
また、実験例１の試料１では、試料全体（１００質量％）に対して合計６４．６質量％の希土類元素が含有された。同様に、実験例１の試料２では３１．１質量％、実験例１の試料３では４８．９質量％である。即ち、実施例１のスラグに含まれる希土類元素の平均値は４８．２質量％であった。また、実験例２の試料１では、試料全体１００質量％に対して合計５３．４質量％の希土類元素が含有された。同様に、実験例２の試料２では５０．３質量％、実験例２の試料３では２１．７質量％である。即ち、実施例２のスラグに含まれる希土類元素の平均値は４１．８質量％であった。一般に選鉱後の希土類鉱石に含まれる希土類元素の含有率は数質量％程度であることを考えれば、本方法により得られるスラグ中の希土類元素の含有率は極めて高いことが分かる。
これに対して、比較例１は、回転子をそのまま溶解しただけであるので、当然の如く希土類元素は溶湯を凝固して得られた鋼塊に含有された状態となることが分かる。
【００５２】
また、実施例１では、磁気遮蔽板を回転子と供に溶解したのに対して、実施例２では、磁気遮蔽板を溶解してない。この違いの影響を確認するため、酸素ガス導入開始から７分経過時において、溶鋼（溶湯）の一部をサンプル採取し、凝固させた後、切断した。そして、得られた切断面の酸化物分布状況を、走査型電子顕微鏡のＥＤＳ分析により調査した。その結果、実施例１ではＮｄやＤｙの酸化物が確認できなかった。これに対し、実施例２では若干量のＮｄやＤｙの酸化物の存在が認められた。この結果より、実施例１の方が、より短時間で希土類元素の酸化物を浮上させ、スラグ生成工程を終えることができることが確認できた。
【００５３】
これは、磁気遮蔽板に含まれたＡｌが酸化されてスラグ内に含まれることで、ＮｄやＤｙの酸化物に比べ比重の小さいＡｌの酸化物の割合が増加したスラグが生成されて、生成されたスラグの比重が下がり、スラグの浮上速度が大きくなったためと考えられる。このことから、磁気遮蔽板のように、溶湯内において、鉄よりも比重が小さい酸化物を形成できる成分を含んだ材料を、回転子と供に溶解することが好ましいことが分かる。これにより、希土類元素の回収をより短時間で効率よく行うことができる。
【００５４】
更に、表２の結果から、実施例１及び実施例２で得られた鋼塊は、いずれも鉄の純度が高く優れた鉄鋼原料であることが分かる。また、特に得られた鋼塊には、０．９〜１．０質量％のケイ素が含まれた。このことから、高Ｓｉばね鋼、電磁鋼板等のケイ素含有率が高い材料を製造するための鉄鋼原料として好適である。
【００５５】
尚、本発明においては、上記の具体的実施例に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、例えば、モータとしては、前述のハイブリッド車の車輪駆動用モータに限られず、当然ながら、電気自動車の車輪駆動用モータに対しても同様に適用できる。また、これらの駆動用のモータだけでなく、例えば、風力発電等の他の目的に用いられる発電用モータ等であっても、希土類磁石が用いられたモータであれば同様に適用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１；回転子、２；溶湯、３；スラグ（希土類元素を含むスラグ）、４；酸素ガス（酸化性物質）、５；残湯、６；溶解炉、７；酸素ガス（酸化性物質）導入口、
１０；モータ、１１；回転子、１２；回転軸、１３；鉄心、１４；電磁鋼板、１５；希土類磁石、１６；固定子。
【図１】
2014181370.tif 000005
【図２】
2014181370.tif 000006