JPH03207825A - 希土類元素と鉄を含有する原料からの希土類元素の分離回収法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野１ 本発明は稀土類元素（以下，単に希土類と記す）一鉄系
合金材料のスクラップ、希土類一鉄製錬屑など、希土類
と鉄を含有する原料から希土類を分離回収する方法に関
する。

〔従来の技術〕

以下、ネオジウム（Ｎｄ）を希土類の例として説明する
。

近年、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂで代表される希土類一鉄一硼素系
磁石合金が開発され，現在最も高い磁気性能を有する永
久磁石として各方面の関心を集め、この工業化生産が急
激に進められている。

このような磁石は３０重量％程度の希少で高価な希土類
を含有するため、希土類原料の供給は重要な課題となっ
ている。

特に最近では磁石生産の急増にともない，ネオジウムの
価格が高騰する傾向にあり，その供給動向は磁石市場に
大きな影響を与える見通しである。

一方、磁石の製造加工に当たっては、最終製品重量の約
２０〜４０重量％の加工屑が発生し、また磁石製品が使
用期間中に性能の低下や装置の解体などによりスラップ
となることも十分予想される。

一般にこのようなスクラップでは、希土類の含有率は鉱
石原料に比べはるかに高く、スクラップから希土類を分
離回収して再利用することは、省資源、省エネルギ等の
観点から極めて重要な意義がある。

従来の希土類と他の元素、例えば鉄との分Ｍ＆こは，弗
化希土、確酸希土の溶解度が小さｌ／Ｘ特性を利用する
、いわゆる弗化物沈殿法、蓚酸塩沈殿冫去がよく知られ
ている。しかしながらこれらの方法を前記のようなスク
ラップの処理に適用する場合、弗化物沈殿法では、濃厚
な弗素イオン含有溶液使用するため装置材質が制約され
、また有害な排水の処理も大きな問題となる。また、荷
酸塩沈殿沃では希土類と鉄の分離が不完全であって、さ
らに工業的には使用する荷酸は高価である。

一方、他の分離法として溶媒抽出法が考えられるが、公
知の希土類のすぐれた抽出剤であるＤ２ＥＨＰＡｔＤｉ
−２−Ｅｔ．ｈｙｌ　Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ　Ａｃｉｄ
　ｌ　を用いる場合、希土類と鉄とほぼ同様な条件で抽
出されるため分離は必ずしも容易ではない。仮に分離性
の良好な抽出剤が開発されても、スクラ・ンブ中に多量
な鉄が含まれるので、抽出剤の使用により処理コストは
高くなると考えられる。

このように、希土類と鉄を含有する原料から希土類を工
業的に分離回収する経済的かつ合理的な方法はまだ確立
されていない６ ［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記従来技術の問題点を解決し希土類と鉄を
含有する原料から，希土類を効率的、経済的に回収する
処理法の開発、すなわち、安価な試薬を使用して操作性
の良好なプロセスで、希土類を収率良く、かつ再利用可
能な純度で分離回収する方法を提供しようとするもので
ある。

［課題を解決するための手段〕 本発明は上記課題を解決するために、希土類元素と鉄を
含有する原料を硫酸及び硝酸の水溶液中に溶解し、次い
で得られた溶液にアルコールを添加して希土類元素の＠
酸塩を選択的に晶析させ、該晶析物を前記溶液から分離
することを特徴とする希土類元素の分離回収方法を提供
するものである。

［作用〕 本発明では、まずＮ　ｄ　−　Ｆ　ｅ　−　Ｂ磁石スラ
ツブ等の原料を硫酸水溶液に溶解する．使用する硫酸の
量は試料中の希土類と鉄が硫酸塩を生成するのに必要な
化学量論量の１．０〜１．５倍で良い。硫酸濃度は４〜
６規定程度が適当である。これより高い濃度の硫酸水冫
容液を用いると、硫酸はのちほど添加するエタノールと
作用して硫酸エステルを生成する恐れがある。硫酸エス
テルは不揮発性の油状液体であり、晶析物に付着してそ
の濾別と乾燥を困難にさせる。

硫酸を添加後の試料を１００〜１２０℃の温度に加熱し
ながら硝酸水溶液を添加する。硝酸は市販の濃度６０％
程度のものをそのまま使用しても良い。なお、硝酸は硝
酸水溶液に混合してもよい。硝酸は試料の溶解性を向上
させると同時に、酸化剤としてＦｅ２＋をＦｅ３＋に酸
化する役割をする。硫酸第一鉄を硫酸第二鉄に酸化する
ことが必要である理由は、上述の方法により得られた溶
液に対するエタノールの添加量（重量％）とＦｅ２　　
（ＳＯ４　）　３，ＦｅＳＯ４　，Ｎｄ２　　（Ｓ０４
）３の溶解度（ｇ／１００ｍ４溶液）のｌ例を第１図に
示すように、アルコールを添加した溶液中においては硫
酸第二鉄の溶解度が硫酸第一鉄の熔解度より遥かに高く
、希土類硫酸塩との晶析分離が容易に進行するからであ
る。なお、使用する硝酸の量は第一鉄の酸化に必要な化
学量論量の１．０〜１．２倍程度が適当である。過剰の
硝酸が存在すると硝酸希土としての溶解度が高くなるた
め、アルコールによる晶析は困難となる。

上述した方法により得られた溶液中にエタノール，メタ
ノール．ブタノールなどの比較的沸点の低いアルコール
を添加して希土類の硫酸塩を沈殿物として析出させる。

アルコールの添加量は、実験結果によれば溶液重量の２
５〜４０重量％が適当である。これより少ないアルコー
ルの添加では、硫酸希土の沈殿が不十分である。またこ
れ以上多量のアルコールを添加すると、生成する硫酸希
土の結晶粒が大きくなり、鉄分が混入して，晶析物の純
度を低下させることになる。なお、晶析温度は容易に実
施し得る２０〜６０℃の温度範囲で良い。

アルコールの添加による硫酸希土の晶析は極めて迅速に
進行し、例えば恒温水槽中に容器を設置して数時間振蕩
させると、濾過性の良好な結晶性注殿物が沈降してくる
。完全に浣降した後、晶析物を分離する。分離は、例え
ば濾紙を用い真空濾過器で簡単に濾別することができる
． 硫酸第二鉄のアルコール溶液中への溶解度は極めて高く
、鉄は溶液中に残留して除去される。また、硼素は溶解
工程において硼酸（８３ＢＯ３）として溶解されるが、
硼酸のアルコールｒ容液への溶解度は高く　（２５゜Ｃ
のエタノールにはｌ１、８ｇ／ｌ　００ｇの割合で溶け
る）、晶析物中に硼素がほとんど混入せず、容易に分離
される。濾別された晶析物はＦｅ等を含有している付着
溶液を洸浄して除去してもよい。

得られた晶析物は、空気中において約１４００゜Ｃで焼
成すれば酸化ネオジウムが得られる。この酸化ネオジウ
ムはネオジウム金属の原料として使用でき、あるいは直
接に環元拡散法によるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石製造の原料
としても利用できる。

なお、晶析分離に使用したアルコールは安価な工業原料
であるとと共に，低沸点であるから周知の蒸留分離法に
より容易に回収され、回収後のアルコールを再利用する
ことで処理コストの低減化が可能である。

［実庵例］ 第１表に示す組成のＮｄ−Ｆｅ−Ｂｆａ石合金粉末３０
ｇを，５規定の＠酸水溶液３９０ｍｌ２を入れたガラス
製三角フラスコに少量ずつ加入し、撹拌して溶解させた
。次いでｌ００〜１２０゜Ｃに加熱しながら濃度６１％
の硝酸水溶液２０ｍβを添加した。約１時間で試料は完
全に熔解した。得られた溶順を４５０ｍＩ２に定容量し
，この旧液はネオジウム２２ｇ／Ｉ２、鉄４　５　ｇ　
／　Ｉ２、ｐ｝１１程度であった。

この溶液に９９．５％のエタノール３６０ｒｒ＋１２５
時間振蕩して晶析させた．浣降してきた晶析物を母液か
ら濾別した後、そのまま電気マツフル炉中に入れ、空気
雰囲気において１４００℃”Ｃ’３０分間焼成した。

得られた酸化ネオジウムの重量はｌＯ．７１ｇで、その
化学分析値を第１表に示す。ネオジウムの回収率は９４
．１％、酸化ネオジウムとしての品位は９７．２％で、
ネオジウムを高品質の酸化物として高い回収率で分離回
収することができた。

［発明の効果］ 本発明によれば、希土類と鉄を含有する原料から希土類
を良好な収率かつ高い純度で分離回収することができる
だけでなく、従来の処理法に比べ、全く知られていなか
った画期的に安価な試薬を使用し、したがって経済的で
、また、工程が短く、簡単な装置により確実かつ容易に
実施できる。

なお、本発明は磁石合金に限らず、希土類と鉄を含有す
る原料であれば何れにも適用できることは言うまでもな
く．例示したネオジウムのみでなく、他の希土類につい
ても実施可能である。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は硫酸ネオジウム、硫酸第一鉄および硫酸第二鉄
の溶解度とエタノールの添加量との関係のｌ例を示すグ
ラフである。 出　願　人　　日立粉末冶金株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　希土類元素と鉄を含有する原料を硫酸及び硝酸の水
   溶液中に溶解し、次いで得られた溶液にアルコールを添
   加して希土類元素の硫酸塩を選択的に晶析させ、該晶析
   物を前記溶液から分離することを特徴とする希土類元素
   の分離回収方法。