(57)【要約】【課題】鉄元素と希土類元素とが含まれた金属溶湯から希土類元素を回収する新規な希土類元素の回収方法、及び、希土類元素を回収した金属溶湯を鉄鋼成分として再利用できる鉄鋼成分の再利用方法を提供する。【解決手段】本回収方法は、鉄元素及び希土類元素を含む金属溶湯と、セラミックスを含む多孔質部材と、を接触させて、希土類元素を多孔質部材へ移行させる移行工程と、金属溶湯から、多孔質部材を取り出して回収する回収工程と、を備える。本再利用方法は、回収工程で多孔質部材を回収した後、残りの金属溶湯を鉄鋼原料として再利用する。【選択図】図１
2015021150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄元素及び希土類元素を含む金属溶湯と、セラミックスを含む多孔質部材と、を接触させて、希土類元素を前記多孔質部材へ移行させる移行工程と、
前記金属溶湯から、前記多孔質部材を取り出して回収する回収工程と、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】
前記移行工程の前に、前記金属溶湯を調製する溶湯調製工程を備え、
前記溶湯調製工程は、希土類元素が含まれた合金を溶解する工程である請求項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、予め溶解した鉄材中に、前記合金を投入して、前記金属溶湯を得る工程である請求項２に記載の希土類元素の回収方法。
【請求項４】
前記移行工程の前に、前記金属溶湯を調製する溶湯調製工程を備え、
前記溶湯調製工程は、少なくとも、希土類磁石が用いられたモータから分離された回転子を溶解する工程である請求項１又は２に記載の希土類元素の回収方法。
【請求項５】
前記溶湯調製工程では、予め溶解した鉄材中に、前記回転子を投入して、前記金属溶湯を得る工程である請求項４に記載の希土類元素の回収方法。
【請求項６】
前記移行工程は、前記多孔質部材を前記金属溶湯に挿入して、前記金属溶湯と前記多孔質部材とを接触させる工程である請求項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】
前記回収工程で回収した前記多孔質部材から、湿式精錬によって希土類元素を取り出して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回収工程で前記多孔質部材を回収した後、残りの金属溶湯を鉄鋼原料として再利用することを特徴とす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、金属溶湯から希土類元素を回収する方法、及び、希土類元素を回収した金属溶湯を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、合金として利用されている。希土類元素を含む合金としては、希土類磁石が挙げられる。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、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。例えば、希土類合金から希土類元素を回収する技術として、下記特許文献１及び下記特許文献２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２００４−０６８０８２号公報
【特許文献２】特開２００２−０６０８６３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、るつぼ内でガラススラグと希土類合金とをともに溶解してから凝固させ、希土類合金とガラススラグとを反応させて、希土類合金中の希土類金属のみをガラススラグ中に抽出する方法が開示されている。しかしながら、この方法では、希土類合金に応じた多量のガラスを必要とする。そして、ガラスと希土類合金の残部とが１つの塊状物として回収されるため、これらを分離する作業が必要となる。また、バッチ式で反応させる必要があり、連続的な操業が難しい。これらのことから、工業的に実用するには解決すべき課題がある。
【０００５】
上記特許文献２には、希土類元素を含むスラッジを、希土類元素を含有する固形スクラップ、磁石廃棄粉又は希土類金属屑と共に溶解炉加熱部内にて溶解して、希土類元素を主成分とする化合物と、その他の合金を分離回収する技術が開示されている。しかしながら、この方法は、希土類磁石の製造時に排出される研磨屑や切削屑等、組成中の希土類元素の割合が元来大きい材料のみを用いた方法である。このため、製品中に組み込まれた希土類合金等、他の材料を伴った希土類合金に対して適用が難しい。また、磁石屑は、製品化される希土類合金に比べると小規模にしか排出されず、より多く排出される製品中に組み込まれた希土類合金等に対応できることが望まれる。更に、特許文献１の技術と同様に、スラグと希土類合金の残部とが１つの塊状物として回収される。このため、これらを分離する作業が必要となる。また、バッチ式で反応させる必要があり、連続的な操業が難しい。これらのことから、工業的に実用するには解決すべき課題がある。
【０００６】
本発明は、鉄元素と希土類元素とが含まれた金属溶湯から希土類元素を回収する新規な希土類元素の回収方法を提供することを目的とする。更に、希土類元素を回収した金属溶湯を鉄鋼成分として再利用できる鉄鋼成分の再利用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】
【０００７】
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、鉄元素及び希土類元素を含む金属溶湯と、セラミックスを含む多孔質部材と、を接触させて、希土類元素を前記多孔質部材へ移行させる移行工程と、
前記金属溶湯から、前記多孔質部材を取り出して回収する回収工程と、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、前記移行工程の前に、前記金属溶湯を調製する溶湯調製工程を備え、
前記溶湯調製工程は、希土類元素が含まれた合金を溶解する工程であ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、予め溶解した鉄材中に、前記合金を投入して、前記金属溶湯を得る工程であ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又は２に記載の希土類元素の回収方法において、前記移行工程の前に、前記金属溶湯を調製する溶湯調製工程を備え、
前記溶湯調製工程は、少なくとも、希土類磁石が用いられたモータから分離された回転子を溶解する工程であ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４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、予め溶解した鉄材中に、前記回転子を投入して、前記金属溶湯を得る工程であ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、前記移行工程は、前記多孔質部材を前記金属溶湯に挿入して、前記金属溶湯と前記多孔質部材とを接触させる工程であ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、前記回収工程で回収した前記多孔質部材から、湿式精錬によって希土類元素を取り出して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回収工程で前記多孔質部材を回収した後、残りの金属溶湯を鉄鋼原料として再利用することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の希土類元素の回収方法によれば、鉄元素と希土類元素とが含まれた金属溶湯から、希土類元素を効率よく回収できる。特に、本方法では、金属溶湯中の希土類元素を、選択的に多孔質部材へ移行させて、多孔質部材内に濃縮できる。そして、溶解状態にある金属溶湯内から多孔質部材を取り出すことで、金属溶湯と多孔質部材とを容易に分離できる。即ち、金属溶湯と希土類濃縮物とが冷却固化された塊状物などから希土類濃縮物のみを取り出す工程等を必要としない。このため作業性に優れている。また、金属溶湯内から取り出した多孔質部材は、必要に応じて繰り返して利用でき、この点でも取り扱い性や作業性に優れている。
【０００９】
本方法では、移行工程の前に、金属溶湯を調製する溶湯調製工程を備えることができる。そして、この工程は、希土類元素が含まれた合金を溶解して金属溶湯を調製する工程とすることができる。この場合には、合金の形態や状態等に関わらず、この合金を希土類元素源として活用できる。従って、効率よく希土類元素を金属溶湯内へ取り込むことができる。
更に、この工程では、予め溶解した鉄材中に、希土類元素が含まれた合金を溶解することができる。この場合には、希土類元素を回収した後の残りの金属溶湯を鉄鋼原料として利用し易くできる。また、希土類元素を、金属溶湯に溶けた液体の状態から固形物の状態で抽出し分離することが容易にできる。
【００１０】
本方法では、移行工程の前に、金属溶湯を調製する溶湯調製工程を備えることができる。そして、この工程は、少なくとも、希土類磁石が用いられたモータから分離された回転子を溶解する工程とすることができる。この場合には、希土類元素源（回転子）の形態や状態等に関わらず、希土類元素が含まれた回転子を、希土類元素源として活用できる。従って、希土類元素が含まれた合金や希土類磁石などを、これが組み込まれた製品から取り外す必要がなく、効率よく希土類元素を金属溶湯内へ取り込むことができる。
特に、回転子を溶解して用いる場合には、回転子から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せず、低コストで希土類元素の回収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移行工程は、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。
更に、この工程では、予め溶解した鉄材中に、上記回転子を溶解することができる。この場合には、希土類元素を回収した後の残りの金属溶湯を鉄鋼原料として利用し易くできる。また、希土類元素を、金属溶湯に溶けた液体の状態から固形物の状態で抽出し分離することが容易にできる。
【００１１】
本方法の移行工程では、多孔質部材を金属溶湯に挿入し、金属溶湯と多孔質部材とを接触させることができる。このようにして移行工程を行うと、多孔質部材を金属溶湯内から引き出すことが容易であり、作業性に優れている。更に、多孔質部材を繰り返して利用し易い。
【００１２】
本発明の鉄鋼成分の再利用方法によれば、希土類元素を回収した残りの金属溶湯を鉄鋼成分として再利用できる。即ち、希土類元素を含んだ合金等から、鉄元素を鉄鋼成分として容易に回収して再利用することができる。特に、希土類磁石を用いたモータから分離された回転子を用いる場合には、希土類磁石を回転子から取り出す分解工程や、希土類磁石の脱磁工程などを要することなく、低コストに鉄鋼成分の回収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移行工程では、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一例の概略を示す説明図である。
【図２】本希土類元素の回収方法の他例の概略を示す説明図である。
【図３】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、金属溶湯と多孔質部材とを接触させて、金属溶湯に含まれた希土類元素を多孔質部材へ移行させた後、多孔質部材を回収することで、金属溶湯から希土類元素を回収するものである。
【００１５】
本方法で用いる金属溶湯は、鉄元素及び希土類元素を含む金属溶湯である。この金属溶湯には、鉄元素及び希土類元素は、各々、金属溶湯内にどのような形態で含有されてもよい。このうち、鉄元素は、通常、溶解された金属鉄として含まれる。一方、希土類元素も、溶解された希土類金属として含まれることが好ましいが、その他の化合物の形態として含まれてもよい。
【００１６】
希土類元素には、Ｓｃ、Ｙ、ランタノイドが含まれる。そして、ランタノイドには、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕが含まれる。本方法は、いずれの希土類元素に対しても適用できるが、なかでも、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｓｍの回収に適する。尚、金属溶湯に含まれる鉄元素及び希土類元素の割合は特に限定されない。
【００１７】
本方法で用いる金属溶湯には、鉄元素及び希土類元素のみが含まれてもよいが、他の元素を含んでもよい。他の元素としては、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｐｂ等が挙げられる。これらは１種のみが含有されてもよく２種以上が含有されてもよい。
【００１８】
金属溶湯はどのようにして得てもよいが、移行工程前に、希土類元素が含まれた合金（以下、単に「希土類合金」ともいう）を溶解する溶湯調製工程を行って得ることができる。即ち、希土類元素源として希土類合金を利用できる。この希土類合金としては、希土類元素を含んだ磁石、希土類元素を含む鋼材、希土類元素を含んだニッケル合金等が挙げられる。これらの合金は１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
上記のうち希土類元素を含んだ磁石としては、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）、プラセオジム磁石（Ｐｒ等が含有される）等が挙げられる。また、希土類元素を含んだニッケル合金としては、ニッケル水素二次電池の負極に用いられる水素吸蔵合金が挙げられる。
これらの希土類合金のなかでも、鉄元素を含む希土類合金は、金属溶湯内に鉄元素と希土類元素との両方を供給できることから、本方法に好適である。具体的には、ネオジム磁石や希土類元素を含む鋼材が希土類元素源として好ましい。
【００１９】
更に、溶湯調製工程では、予め溶解した鉄材中に、希土類合金を投入して金属溶湯を調製することができる。特に、希土類合金が鉄元素を含まない場合や、調製される金属溶湯内の鉄量が少ない場合には、金属溶湯の調製に際して、鉄元素を含む他の材料を併用できる。鉄元素を含む他の材料は、特に限定されず種々のものを利用できる。なかでも、鉄が豊富に含まれた材料が好ましい。このような材料（以下、単に「鉄材」という）としては、電解鉄、銑鉄、鉄スクラップ等が挙げられる。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。
【００２０】
更に、溶湯調製工程によって金属溶湯を得る場合には、希土類磁石が用いられたモータから分離された回転子を、希土類元素源として利用できる。回転子は、希土類合金と鉄材とが、共存された部品となっている点において、本方法に好適である。例えば、回転子は、電磁鋼板を用いて形成された鉄心と、その外周等に配設された希土類磁石と、を備える。このうち、鉄心は鉄材であり、希土類磁石は希土類合金である。この回転子は、希土類磁石が用いられたモータから分離される。このようなモータとしては、例えば、ＨＥＶ(ハイブリッド車)の駆動用モータ、ＰＨＥＶ(プラグインハイブリッド車)の駆動用モータ、ＥＶ（電気自動車）駆動モータ、各種電装品等を駆動するためのモータ（車載用電動シート用モータ、ハードディスク用モータなど）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。
【００２１】
ここで、希土類磁石が用いられたモータについて図３を用いて説明する。モータ（１０）は、回転子（１１）を備え、通常、それとともに固定子（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、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。
【００２２】
このように、モータ内に配設された希土類磁石は、鉄心内に強固に組み込まれているため、モータを分解して希土類磁石のみを取り出すことが非常に困難である。更に、希土類磁石は極めて強い磁力を有するため、分解前に脱磁を行う必要もある。特に、比較的大きな希土類磁石が用いられる車載用の駆動モータには、加締め加工が多用されているために、希土類磁石を取り出すことは容易ではない。この点、溶湯調製工程を備える場合には、モータの回転子をそのまま炉内へ投入できる。即ち、分解の必要がない。このため、従来の方法で必要であった、モータを分解して希土類磁石のみを取り出すという煩雑な工程を、本方法では行う必要がなく、極めて作業性に優れた方法とすることができる。
【００２３】
このうち固定子（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、固定子（１６）は、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。更に、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。この励磁コイルは、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。
本方法では、固定子を回転子と供に溶解することもできるが、固定子を用いないことが好ましい。固定子には、銅を含んだ線材が利用されているため、これを溶解すると金属溶湯に銅が混入される（銅濃度が高くなる）。希土類元素を回収した後の残湯を鉄鋼原料として再利用性という観点からは、金属溶湯に含まれる銅は少ないことが好ましい。これは銅を必須とする鋼が少なく、また、精錬を行っても銅を鉄鋼原料からは取り除くことが困難だからである。
【００２４】
また、溶湯調製工程を備える場合において、希土類合金や回転子のような希土類元素源は、どのように溶解させてもよい。例えば、これらを溶解する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、希土類元素源の混入方法も限定されない。即ち、希土類元素源を炉内に投入して直接的に溶解してもよいし、予め炉内に種溶湯を形成したうで、種溶湯に希土類元素源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。鉄材には、前述のように、電解鉄、銑鉄、鉄スクラップ等が含まれる。
【００２５】
尚、当然ながら、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、必要に応じて鉄材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、更に鉄材を溶解させることもできる。また、種溶湯を利用せず、希土類元素源のみを溶解したうえで、後から鉄材を溶解させて金属溶湯の組成を調整することもできる。
【００２６】
このように、溶湯調製工程において、希土類元素源と併せて鉄材を用いれば、得られる金属溶湯の量を適切に調整できる。通常、希土類元素源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。従って、希土類元素源のみを溶解しても、希土類元素を回収した後の残湯には鉄が多く含まれる。しかし、希土類元素源のみの溶解では、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、溶湯調製工程において鉄材を配合することができる。
【００２７】
本方法が備える移行工程は、上述の金属溶湯と、セラミックスを含む多孔質部材と、を接触させて、希土類元素を多孔質部材へ移行させる工程である。
【００２８】
本方法で用いる多孔質部材は、セラミックスを含む。即ち、一部のみがセラミックスから形成された多孔質部材でもよく、セラミックスのみから形成された多孔質部材でもよい。多孔質部材を構成するセラミックスの種類は特に限定されず、例えば、酸化物系セラミックス、炭化物系セラミックス、窒化物系セラミックス等が挙げられる。このうち、酸化物系セラミックスは酸素を含むセラミックスであり、炭化物系セラミックスは炭素を含むセラミックスであり、窒化物系セラミックスは窒素を含むセラミックスである。これらのセラミックスは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。２種以上のセラミックスを含む場合としては、例えば、炭化物系セラミックスや窒化物系セラミックスが骨材として機能され、この骨材内に酸化物系セラミックスが含まれた形態の多孔質部材が挙げられる。
【００２９】
また、本方法で利用する金属溶湯は鉄元素を含むものであり、通常、その温度は１５００〜１７００℃である。このため、例えば、酸化物系セラミックスを用いる場合、この温度範囲における標準生成自由エネルギーが酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３及びＦｅＯ）よりも小さい酸化物系セラミックスを用いることが好ましい。更には、この温度範囲における標準生成自由エネルギーが回収目的である希土類元素の酸化物（例えば、Ｎｄ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３）よりも小さい酸化物系セラミックスが好ましい。具体的には、Ｂ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｃａ等の元素の酸化物が挙げられる。これらの酸化物は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、これらの酸化物は、これらの元素のうちの１種のみを含んだ単独の酸化物でもよいし、これらの元素のうちの２種以上を含んだ複酸化物であってもよい。
【００３０】
即ち、酸化物系セラミックスを構成する酸化物としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、Ｔｉ４Ｏ７、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ、ＺｒＯ２、ＶＯ、ＶＯ２、Ｖ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＮｂＯ、ＢａＯ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。これらの酸化物のなかでも、耐熱性が高いことから、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＺｒＯ２が好ましい。
【００３１】
本方法で用いる多孔質部材の形状は特に限定されない。例えば、棒状、柱状、塊状等、各種の中実の形状とすることができる。また、多孔質部材は、中実の形状であるとともに、その表面積が大きくされるように表面に凹凸形状が付与されていてもよい。更に、多孔質部材は、管形状とすることもできる。このように、表面が凹凸形状とされた多孔質部材や、管状の多孔質部材では、金属溶湯との接触面積を大きくすることができる。そのため、希土類元素の回収効率を向上させることができる。
【００３２】
また、多孔質部材は、例えば、芯材の表面に被覆して用いることができる。通常、多孔質部材と金属溶湯とを接触させると、希土類元素は、多孔質部材の表面から内部へ向かって浸透されるように移行される。このため、金属溶湯と接触される表面側が多孔質部材から形成されていればよい。芯材としては金属やセラミックスを用いることができる。
【００３３】
多孔質部材の気孔率は特に限定されないが、５％以上が好ましく、１０％以上がより好ましい。また、この気孔率は３５％以下が好ましく、３０％以下がより好ましい。この気孔率は、ＪＩＳ  Ｒ２２０５（見掛け気孔率）に準じて算出される。
【００３４】
また、移行工程において、希土類元素を多孔質部材へ移行させるとは、金属溶湯から多孔質部材を取り出した際に、希土類元素を多孔質部材とともに回収できる状態にすることをいう。この際に、希土類元素が多孔質部材の表面及び内部において、どのような形態であるかは限定されない。即ち、例えば、多孔質部材に移行された希土類元素は、多孔質部材の表面及び内部において、酸化物となっていてもよく、複合酸化物となっていてもよく、その他の化合物となっていてもよい。
【００３５】
更に、希土類元素が多孔質部材にどのように保持されているかは限定されない。例えば、希土類元素は、多孔質部材に含まれたセラミックスと反応されることで、回収可能となると考えられる。即ち、例えば、酸化物系セラミックスを用いる場合、希土類元素が酸化物系セラミックス中の酸素と結合し、希土類酸化物として多孔質部材に保持されている場合が挙げられる。更に、希土類元素が酸化物系セラミックス中の他の金属元素と置換されて、多孔質部材に保持されている場合が挙げられる。この場合には、希土類元素が酸化物系セラミックスに固溶されているといえる。
また、例えば、希土類元素は、多孔質部材に含まれたセラミックスと反応されていなくともよい。例えば、希土類元素がイオンや化合物の形態で、多孔質部材に吸着されている場合が挙げられる。更に、希土類元素がイオンや化合物の形態で、セラミックスとの親和力によって多孔質部材に保持されている場合等が挙げられる。
【００３６】
本方法における移行工程では、金属溶湯と多孔質部材とが接触されればよく、その他の条件については特に限定されない。
例えば、金属溶湯と多孔質部材とを接触させる際の金属溶湯の温度は限定されないが、残湯を鉄鋼材料として再利用し易いという観点から、通常、１５００〜１７００℃でよい。また、多孔質部材は、どのように金属溶湯と接触させてもよい。即ち、例えば、多孔質部材を金属溶湯内に投入して接触させることができる。また、多孔質部材が収容された容器内に金属溶湯を注ぎ入れて接触させることができる。更には、その他の方法であってもよい。これらのなかでは多孔質部材を金属溶湯内に投入して接触させることが好ましい。
【００３７】
更に、多孔質部材は、金属溶湯内に完全に浸漬されるように投入されてもよい。しかし、回収時に多孔質部材を取り出し易いように、多孔質部材の一部か、又は、多孔質部材と連動された取手等の柄が、金属溶湯の外部に露出されるように投入することが好ましい。即ち、多孔質部材を、金属溶湯内に挿入して浸漬させるようにして、金属溶湯と多孔質部材とを接触させることが好ましい。
また、多孔質部材と希土類元素との接触機会をより多く得るという観点で、金属溶湯内で多孔質部材を動かすことができる。また、金属溶湯内に気体を導入することによってバブリングし、金属溶湯を撹拌することができる。この際には、不活性気体を導入してもよいし、酸素を導入することもできる。更には、高周波誘導加熱をしている場合等、金属溶湯内が対流している場合には、多孔質部材を静置していてもよい。
多孔質部材と金属溶湯との接触時間は特に限定されず、必要に応じて適宜の時間とすることができる。
【００３８】
本方法では、上述した移行工程の後、希土類元素が移行された多孔質部材を金属溶湯から取り出して回収する回収工程を備える。即ち、溶解状態にある金属溶湯から、多孔質部材を取り出す工程である。このように溶解状態にある金属溶湯から多孔質部材を取り出すことで、金属溶湯と多孔質部材とを極めて容易に分離できる。即ち、金属溶湯と多孔質部材とが冷却固化された塊状物から、多孔質部材のみを取り出す必要がない。このように、溶解状態の金属溶湯内から希土類元素が濃縮された媒体のみを先に回収を行うことができる点で、本方法は従来の方法に比べて、特に作業性に優れている。
【００３９】
このように、本方法は、移行工程と回収工程とを備えており、その他の工程として、前述した溶湯調製工程を備えることができる。
本方法の概略としては、例えば、図１に示す形態を挙げることができる。図１に示す形態では、図１（Ａ）に示すように、溶解炉１で予め溶解されている種溶湯２（鉄元素を含む）内に、希土類元素源３（鋼材や回転子等の希土類元素を含んだもの）を投入する。その後、図１（Ｂ）に示すように、希土類元素源が溶解されることで、鉄元素と希土類元素とが含まれた金属溶湯４が得られる。次いで、図１（Ｃ）に示すように、長尺状の多孔質部材５を、金属溶湯４の上方から、金属溶湯４に挿入して、金属溶湯４と多孔質部材５とを接触させる。このように金属溶湯４と多孔質部材５とを接触させている間に、希土類元素は多孔質部材５へと移行される。その後、図１（Ｄ）に示すように、希土類元素を含んだ多孔質部材５を金属溶湯４から取り出すことで、多孔質部材５とともに希土類元素を回収できる。多孔質部材５が取り出されたのちの残湯６は、鉄鋼原料として再利用できる。
【００４０】
更に、本方法の概略としては、例えば、図２に示す形態を挙げることができる。図２に示すように、溶解炉１として、複数の取鍋式炉を用いることで、連続的な希土類元素回収を行うことができる。即ち、図２の左側から、鉄元素と希土類元素とが含まれた金属溶湯４が収容された第１の取鍋式炉１’が搬送され、多孔質部材５を挿入できる位置まで搬送される。この位置で、長尺状の多孔質部材５を、金属溶湯４の上方から、金属溶湯４に挿入し、第１の取鍋式炉１’内の金属溶湯４と多孔質部材５とを接触させる。そして、希土類元素が多孔質部材５へ移行されると、第１の取鍋式炉１’から引き上げて、多孔質部材５を回収する。その後、金属溶湯４が収容された第２の取鍋式炉（図示しない）が搬送され、多孔質部材５を挿入できる位置まで搬送される。この位置で、先に第１の取鍋式炉１’で希土類元素の回収を行った多孔質部材５を再利用して、金属溶湯４の上方から、金属溶湯４に挿入し、第２の取鍋式炉内の金属溶湯４と多孔質部材５とを接触させる。そして、希土類元素が多孔質部材５へ移行されると、第２の取鍋式炉から引き上げて、多孔質部材５を回収する。この操作を繰り返すことで、複数の取鍋式炉１内から希土類元素を回収することができる。即ち、連続的に希土類元素の回収を行うことができる。また、多孔質部材５は、必要に応じて繰り返して利用することができる。
【００４１】
本方法では、移行工程及び回収工程の後に、希土類元素を含んだ多孔質部材から、希土類元素を精錬によって更に濃縮して回収する精錬工程を備えることができる。
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。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、分別沈殿法等の精錬方法を用いることができる。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。
【００４２】
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。
【００４３】
本発明における回収工程で回収される多孔質部材は、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、本方法における回収工程で回収される多孔質部材は、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させることができる。このため選鉱を行う必要がない。
また、多孔質部材は、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、多孔質部材から希土類元素を抽出・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、本方法で回収される多孔質部材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、本方法で回収される多孔質部材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。
【００４４】
［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、前述の本発明の希土類元素の回収方法における回収工程で多孔質部材を回収した後、残りの金属溶湯を鉄鋼原料として再利用するものである。即ち、金属溶湯から希土類元素を回収した後の残湯を、鉄鋼原料として使用するものである。得られた残湯は、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、前述の希土類元素の回収方法において、回転子を溶湯原料として利用した場合には、電磁鋼板として利用されていた成分が金属溶湯に溶解されるため、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、これらの残湯は、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】
【００４５】
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
電解鉄を溶解炉に投入し、高周波誘導加熱を行って種溶湯を得た。次いで、得られた種溶湯に、希土類合金（ネオジム磁石）を投入し、不活性雰囲気下で、更に、高周波誘導加熱を行った。希土類合金が溶解されたことを確認して、鉄元素と希土類元素とが含まれた金属溶湯を得た。その後、この金属溶湯の溶解温度（１５００〜１７００℃）を保持した。
【００４６】
（２）移行工程
上記（１）において得られた金属溶湯に、多孔質部材を挿入（浸漬）して、金属溶湯と多孔質部材とを接触させた。そして、この状態を１０分間継続して、希土類元素を多孔質部材へ移行させた。この多孔質部材は、酸化マグネシウムからなり、気孔率が１５％である。
【００４７】
（３）回収工程
上記（２）の後、金属溶湯内から多孔質部材を引き上げて、回収した。回収された多孔質部材は、その表面から深さ８ｍｍ（平均値５ｍｍ）の範囲で黒く変色されていた。
【００４８】
（４）残湯の再利用
上記（３）の後、希土類元素が回収された残湯を、溶解炉内から鋳型へ鋳込んで鋼塊を得た。
【００４９】
［２］希土類元素の回収状態の評価
（１）金属溶湯の成分分析
上記［１］（１）の金属溶湯から異なる３点をサンプリングし、これらを冷却固化した固形物の成分分析を行った。そして、得られた成分分析の平均値を、表１に「金属溶湯組成」として示した。尚、成分分析は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。
【００５０】
（２）鋼塊の成分分析
上記［１］（４）で得られた鋼塊から異なる３点をサンプリングし、これらの成分分析を行った。そして、得られた成分分析の平均値を、表１に「鋼塊組成」として示した。成分分析の方法は上記［２］（１）と同様である。
【００５１】
（３）多孔質部材の成分分析
上記［１］（３）で回収された多孔質部材の黒く変色された部位から異なる２点をサンプリングし、これらの成分分析を行った。成分分析の方法は、上記［２］（１）と同様である。その結果を表１に「多孔質部材組成」として示した。
【００５２】
【表１】
2015021150.tif 000003
尚、表１中の「＜０．０１」は、０．０１質量％未満であることを表す。
【００５３】
［３］実施例の効果
表１より、金属溶湯中で０．８２質量％であったＮｄ（ネオジム）の含有率は、鋼塊中では０．２５質量％へ低下した。同様に、金属溶湯中では０．１７質量％であったＤｙ（ジスプロシウム）の含有率は、鋼塊中で０．０５質量％へ低下した。
その一方、多孔質部材は、金属溶湯との接触前はＮｄ及びＤｙの含有率が検出限界以下（０．１質量％未満）であった。これに対して、金属溶湯との接触後は、平均８．２質量％のＮｄと、平均１．７質量％のＤｙが含有された。
この結果から、金属溶湯内の希土類元素が、多孔質部材に移行されて、多孔質部材の回収とともに金属溶湯内から取り出されたことが分かる。更に、多孔質部材は、金属溶湯と僅か１０分間だけ接触することによって、希土類元素を回収していることが分かる。
また、表１の結果から、実施例１で得られた鋼塊は、鉄の純度が高く優れた鉄鋼原料であることが分かる。
【００５４】
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】
【００５５】
１；溶解炉、２；種溶湯、３；希土類元素源（希土類元素が含まれた合金、希土類磁石が用いられた回転子）、４；金属溶湯、５；多孔質部材、６；残湯（鉄鋼原料）、
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】
2015021150.tif 000004
【図２】
2015021150.tif 000005
【図３】
2015021150.tif 000006