(57)【要約】      （修正有）【課題】使用し続けることで陽極が次第に消耗しても、陰極との距離を保つことができることで、早期に陽極を交換する必要がない溶融塩電解装置、およびこの溶融塩電解装置を用いた溶融塩電解方法を提供する。【解決手段】溶融塩を保持するための電解槽２の内部に、逆円錐台形状の陰極３と、その内側中央に上方から配置された円柱状の陽極４と、陽極の下降装置６とを少なくとも有する溶融塩電解装置１。使用し続けることで陽極が次第に消耗しても、陽極を下降させることによって陰極との距離を保つことができるので、処理対象物の溶融塩電解を、陽極を交換することなく長期にわたって安定に行うことができる溶融塩電解装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融塩を保持するための電解槽の内部に、逆円錐台形状の陰極と、その内側中央に上方から配置された円柱状の陽極と、陽極の下降装置とを少なくとも有することを特徴とする溶融塩電解装置。
【請求項２】
請求項１記載の溶融塩電解装置を用いて行うことを特徴とする処理対象物の溶融塩電解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば希土類元素の酸化物を還元して希土類金属を回収するために用いる溶融塩電解装置、およびこの溶融塩電解装置を用いた溶融塩電解方法に関する。
【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希土類金属と鉄との合金は、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て回収されるように構成されている（例えば特許文献２を参照のこと）。
【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６２−２２２０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、こうした構造を有する装置を用いた溶融塩電解処理においては、消耗電極である陽極が次第に消耗して痩せ細ると、陽極と陰極の距離が徐々に長くなるため安定な処理を行うことができなくなることから、陽極を早期に交換する必要があり、交換コストが全体コストに大きな影響を与える。
【０００６】
そこで本発明は、使用し続けることで陽極が次第に消耗しても、陰極との距離を保つことができることで、早期に陽極を交換する必要がない溶融塩電解装置、およびこの溶融塩電解装置を用いた溶融塩電解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】
上記の点に鑑みてなされた本発明の溶融塩電解装置は、請求項１記載の通り、溶融塩を保持するための電解槽の内部に、逆円錐台形状の陰極と、その内側中央に上方から配置された円柱状の陽極と、陽極の下降装置とを少なくとも有することを特徴とする。
また、本発明の処理対象物の溶融塩電解方法は、請求項２記載の通り、請求項１記載の溶融塩電解装置を用いて行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の溶融塩電解装置および溶融塩電解方法によれば、使用し続けることで陽極が次第に消耗しても、陽極を下降させることによって陰極との距離を保つことができるので、処理対象物の溶融塩電解を、陽極を交換することなく長期にわたって安定に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の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】同、陽極を下降装置によって下降させることで、陽極の先端の消耗によって形成される傾斜角度が、陰極の逆円錐台形状の傾斜角度と同じないし似通った状態を維持することができることの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の溶融塩電解装置および溶融塩電解方法を図面に基づいて説明するが、本発明の溶融塩電解装置および溶融塩電解方法は以下の記載に限定して解釈されるものではない。
【００１１】
図１は、本発明の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、逆円錐台形状の陰極３と、その内側中央に上方から配置された円柱状の陽極４とを有する。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。逆円錐台形状の陰極３は、タングステンやモリブデンや鉄などからなる。逆円錐台形状は、一体で形成されていてもよいし、複数の部材を組み合わせることで形成されていてもよい。逆円錐台形状の陰極３の内側中央に上方から配置された円柱状の陽極４は、黒鉛などからなる。溶融塩電解処理を行うと、逆円錐台形状の陰極３の内側表面に電解物が析出し、析出した電解物は、液状となって傾斜を伝って流れ下り、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た電解物は、陰極３の下方に設置された受け皿５に集められて回収される。陰極３が逆円錐台形状であることで、電解物が析出する表面積が大きく、かつ、析出した電解物を集約して回収することができるので、処理が効率的である。
【００１２】
溶融塩電解処理を行うと、消耗電極である陽極４は次第に消耗し、陰極３との距離が近い先端から痩せ細ることで（電界が集中しているため）、安定な処理ができなくなる。この問題を回避するため、陽極４を下降装置６によって下降させることで、陽極材料が少なくなった分だけ上方から陽極材料を新たに供給する。下降装置６が有する機構は特に限定されるものではなく、ギアやローラなどをモータで駆動させることによるものなどが挙げられる。溶融塩電解処理を行うことで、陽極４の先端は消耗によって陰極３の逆円錐台形状の傾斜角度と同じないし似通った傾斜角度を有するようになるが、陽極４の消耗速度をもとに下降速度（即ち新たな陽極材料の供給速度）を制御することで、陽極４をその先端が有する傾斜角度を維持したまま下降させることが可能となり、陰極４の先端に形成された傾斜部分と陰極３の逆円錐台形状の傾斜部分とが対向し、両者の距離が保たれた状態で、溶融塩電解処理を安定に行うことができる（図２）。陰極３の逆円錐台形状の傾斜角度を大きくすることで、陰極３の逆円錐台形状の傾斜部分に対向する陽極４の先端に形成された傾斜部分の表面積を大きくすることができる。図２においてαで示される水平に対する角度は４５〜８５°が望ましい。
【００１３】
なお、逆円錐台形状の陰極３の上端部や下端部は、円筒状に形成されていてもよい。
【００１４】
また、溶融塩電解処理を行うことによって陽極４の表面で生成する気体（一酸化炭素や酸素など）を陽極４の表面から剥離除去するための装置（陽極４をモータによって回転させたり振動子によって振動させたりするものなど）を有していてもよい。
【００１５】
以上、本発明の溶融塩電解装置について、処理対象物が希土類元素の酸化物である場合を例にとって説明したが、本発明の溶融塩電解装置は、溶融塩電解処理を行うことができるあらゆる処理対象物に対して用いることができる。個々の処理対象物に応じた処理条件、例えば用いる溶融塩や処理温度などは、自体公知のものであってよい。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明は、使用し続けることで陽極が次第に消耗しても、陰極との距離を保つことができることで、早期に陽極を交換する必要がない溶融塩電解装置、およびこの溶融塩電解装置を用いた溶融塩電解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。
【符号の説明】
【００１７】
１    溶融塩電解装置
２    電解槽
３    陰極
４    陽極
５    電解物の受け皿
６    陽極の下降装置
【図１】
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【図２】
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