專利名稱：從re－tm系混合物中回收稀土類元素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將在石墨坩堝中對Nd-Fe-B系磁石的加工/成形過程中產(chǎn)生的殘渣等包含稀土類元素和過渡金屬的化合物和/或混合物，在惰性氣體氛圍下進行加熱、熔融處理，由此將以稀土類元素為主要成分的氧化物、與包含F(xiàn)e和其他的過渡金屬的Fe合金進行相分離，并對它們進行個別回收的方法。本發(fā)明中，RE-TM系混合物是指含有稀土類元素與包含F(xiàn)e的過渡金屬的化合物和 /或混合物。需要說明的是，“RE”是指選自Nd、Dy、Pr、Tb、Sm、Ce等稀土類元素中的1種或 2種以上的元素，“TM”是指包含Co等過渡金屬的Fe。稀土類元素是指從La到Lu的鑭系、加上了 Sc、和Y后共17種元素。本發(fā)明中，“過渡金屬”是指在周期表從第3族元素 第11族元素間存在的元素中，除了上述稀土類元素以外的元素。稀有金屬是指Fe、Al以外的金屬元素，具體而言，可例示稀土類元素、Co、W等。將在含有金屬元素的部件的制造工序中產(chǎn)生的加工/切削屑稱為“殘渣”。尤其是將Nd-Fe-B系磁石的加工/成形過程中產(chǎn)生的殘渣稱為“Nd-Fe-B系殘渣”。
背景技術(shù)：
近年來，在很多產(chǎn)業(yè)中，重要部件中的稀有金屬的使用量飛躍地增加。作為含有這樣的稀有金屬成分的部件和材料，可例示硬盤驅(qū)動器、混合動力汽車等的馬達、MRI、音響機器等中使用的Nd-Fe-B系磁石、作為其他的磁石可例示Sm-Fe-N系磁石、La-Co系磁石，除了磁石以外，可例示含有Tb、Dy、Fe、Co等的光磁盤、含有Y、Fe、Co等的YAG激光器、含有La、Ce、Nd、Fe等的點火石、以及含有La、Ce、Nd、Ni、Co、Al、Mn等的吸 Si合金。但是，由于稀有金屬的國內(nèi)產(chǎn)出量是有限的，所以其穩(wěn)定性的確保成為國家級的重要課題。作為該課題之一的解決策略，可舉出對含有稀有金屬成分的部件、材料的廢棄物、或者這些的制造過程中以往被廢棄了的加工/成形屑中所含的稀有金屬成分進行分離 /回收。如果以Nd-Fe-B系磁石為例進行說明的話，則在其加工/成形過程產(chǎn)生的殘渣中， 不只含Nd，還大量含有Dy、Pr、Tb等稀土類元素，且不只含F(xiàn)e，還大量含有Co等其他的過渡金屬元素。如果能夠從該Nd-Fe-B系殘渣中以高收率、高選擇性、且低成本分離并回收稀有金屬成分的話，則可以大大地有助于稀有金屬的穩(wěn)定供給。因此，強烈地希望該分離、回收技術(shù)的確立。 作為從含有上述的稀有金屬成分的殘渣中，尤其是含有稀土類元素和過渡金屬的化合物和/或混合物中分離回收稀土類元素和過渡金屬的方法之一，有濕式法。以Nd-Fe-B 系殘渣為例，對該濕式法進行說明。Nd-Fe-B系磁石中Nd、Dy、Pr等稀土類元素形成氧化物。 因此，將Nd-Fe-B系殘渣浸漬到酸水溶液中時，雖然Fe溶解于酸，但上述的稀土類元素不溶解于酸，因此Fe在液相，稀土類在固相被分離。如果通過過濾等手段分離固液分離，則可以回收固相的稀土類元素化合物。然而，濕式法在實際中是具有如下問題的方法。從稀土類元素和稀土類元素以外的元素(Fe和其他過渡金屬)微細混合后的組織中僅溶解Fe時需要大量的時間。另外，為了使Fe溶解需要大量的酸。進而，為了處理該酸性溶液，要么廢棄，要么回收Fe等成分，需要進行相應(yīng)的處理。作為從包含稀土類元素和過渡金屬元素的化合物和/或混合物中分離回收稀土類元素和過渡金屬元素的其他的方法，有高溫干式法。作為該方法的一例，專利文獻1公開了，對于含有稀土類元素的殘渣，通過加入含有稀土類元素的固體碎屑、磁石廢棄物、和稀土類金屬屑并使其溶解，由此分離為以稀土類元素作為主要成分的化合物和包含稀土類元素以外的元素的合金，并回收稀土類元素的方法。然而，該方法中，由于利用固體碎屑這樣的在其他的工序中能確保再生的物質(zhì)、或者稀土類元素本身這樣的價值非常高的物質(zhì)，所以從經(jīng)濟的觀點出發(fā)存在問題。另一方面，關(guān)于Sm-Co系磁石的碎屑，已知有溶解了碎屑后，吹入使稀土類選擇性氧化的分壓O2，從在該處理中所生成的稀土類元素的氧化物礦渣中回收稀土類元素的方法 (例如專利文獻2)。然而，該方法中為了進行穩(wěn)定的分離、回收，需要進行O2的吹入和控制吹入后的O2 的分壓的設(shè)備，進而需要對它們進行維護和管理。因此，分離、回收所需要的設(shè)備負擔(dān)增加， 從劃算性的觀點出發(fā)，實際上是不可能采用的方法。現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2002-60863號公報專利文獻2 日本特開平2-22426號公報非專利文獻# # ^lJ ^； K 1 :S. C. Parida, S. Dash, Ζ. Singh, R. Prasad, K. Τ. Jacob andV. Venugopal :Journal of Solid Sate Chemistry,164(2002),34-41.非專利文獻 2 :S. C. Parida, K.T.Jacob and V. Venugopal Solid StateScience, 4(2002)，1245-1255.非專利文獻 3 :Yu. D. Tretyakov，V. V. Sorokin and A. P. Erastova Journal of Solid Sate Chemistry,18(1976),263-269.非專利文獻 4 :Yu. D. Tretyakov, V. V. Sorokin, A. R. Kaul and A. P. Erastova Journal of Solid Sate Chemistry,18(1976), 253-261.非專利文獻 5 :S. C. Parida, K. T. Jacob and V. Venugopal Journal ofPhase Equilibria, 24(2003)，431-440.

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題本發(fā)明為了解決上述的經(jīng)濟性問題，其目的在于提供從Nd-Fe-B系殘渣作為典型例示出的含有稀有金屬成分的構(gòu)件中，尤其是RE-TM系混合物中有效地分離稀土類元素和過渡金屬，簡便且經(jīng)濟地回收純度高的再生原料的方法。
用于解決問題的方法本發(fā)明人對圍繞RE-TM系混合物的氣氛中的氧氣分壓相對于加熱RE-TM系混合物時存在的相的影響進行了詳細的調(diào)查。該結(jié)果得到的見解為，稀土類元素、與包含F(xiàn)e或其他的過渡金屬的Fe的合金在固體狀態(tài)下可以相分離成2相(圖1)。S卩，將圍繞RE-TM系混合物的氛圍氣控制為僅將構(gòu)成RE-TM系混合物的成分中的稀土類元素被氧化，而不氧化包含F(xiàn)e或其他的過渡金屬的Fe的氧氣分壓。通過這樣地控制，RE-TM系混合物分離為以稀土類元素為主要成分的氧化物構(gòu)成的相、和由包含F(xiàn)e或其他的過渡金屬的Fe金屬或合金構(gòu)成的相。另外，在各種各樣的條件下，精心重復(fù)實驗研究，結(jié)果得到了以下的見解。S卩，在石墨坩堝中對RE-TM系混合物進行加熱保持時，構(gòu)成石墨坩堝的碳與應(yīng)該形成規(guī)定的平衡狀態(tài)的氧氣快速反應(yīng)。也就是說，在石墨坩堝中對RE-TM系混合物進行加熱保持時，即使不嚴格控制導(dǎo)入到坩堝內(nèi)的氣體的氧氣分壓，通過構(gòu)成石墨坩堝的碳進行氧化形成一氧化碳的反應(yīng)，石墨坩堝內(nèi)的氣氛中的氧氣分壓也可自律性控制。在該自律性控制后的氧氣分壓中， RE-TM系混合物中的稀土類被氧化，F(xiàn)e等過渡金屬的金屬狀態(tài)被維持。其結(jié)果是，RE-TM系混合物相分離成以稀土類元素為主要成分的氧化物和包含F(xiàn)e或其他的過渡金屬的Fe合金。因此，僅在石墨坩堝內(nèi)對RE-TM系混合物進行加熱保持，就可以進行分別回收。關(guān)于該點進一步詳細說明。碳與氧氣的熱力學(xué)的平衡反應(yīng)通過式(3)來表現(xiàn)。2C+02 = 2C0AG° = -223532-175. 4T (3)此處，Δ G0為標準自由能的變化(J)，T為溫度⑷。在平衡狀態(tài)以下的式⑷成立。AG°=-RTln{Pc。2/(ac2.P。2)} (4)此處，R為氣體常數(shù)，Pco為CO的分壓，ac為碳的活度，以及Pq2為氧氣的分壓。碳為純粹的固體狀態(tài)，所以其活度知為1。O2的物質(zhì)的量為n(l-a)mol(此處，η 是指利用式⑶生成CO前即初始的O2的物質(zhì)的量。)時，CO的物質(zhì)的量為2ηα，其總計為 n(l+a)moL·總壓為P時，各自的分壓以P02 = P · (l-a)/(l+a)(5)Pco = P · 2a/(1+a )(6)給出。全壓P為latm，每個溫度下，將式(3)、(5)、(6)代入式(4)，求出α的值， 再將該α代入(5)式，算出的Pffi示于圖1上。如圖1所示，石墨坩堝內(nèi)的氧氣分壓在平衡狀態(tài)時自律性控制為10_15 10_18atm左右。另一方面，關(guān)于稀土類元素(具體可例示Nd、Pr、Dy、Ce和Sm。)與過渡金屬元素 (具體可例示Fe。)的混合物的平衡狀態(tài)下的氧化狀態(tài)，基于非專利文獻1 5進行研究時 (具體而言，參照非專利文獻1 Fig. 5,Eq. [15]，非專利文獻2 Fig. 9,Eq. (15)，非專利文獻 3 Fig. 2、Eq. (2)，非專利文獻 4 Fig. 3、Eq. (8)，和非專利文獻 5 Fig. 9、Eq. (14)。)，如圖 1所示，環(huán)境氧氣分壓高時稀土類元素、過渡金屬元素都作為氧化物而存在。環(huán)境氧氣分壓低時以二者不被氧化的狀態(tài)存在。環(huán)境氧氣分壓位于這些之間時，形成稀土類元素被氧化， 但過渡金屬元素為不被氧化的狀態(tài)。
而且，根據(jù)圖1，石墨坩堝內(nèi)的平衡狀態(tài)下的氧氣分壓相當于帶來該稀土類元素被氧化但過渡金屬元素未被氧化的狀態(tài)的氧氣分壓。因此，在石墨坩堝內(nèi)被加熱的RE-TM系混合物在稀土類元素成為氧化物的狀態(tài)，過渡金屬元素成為金屬或合金狀態(tài)下達到穩(wěn)定。 因此兩者在石墨坩堝內(nèi)相分離。需要說明的是，圖1所示的氧氣分壓雖然為平衡狀態(tài)中的情況，但是由于實際的體系中導(dǎo)入到石墨坩堝內(nèi)的氧氣濃度高的情況很多，因此也有未達到平衡狀態(tài)的情況。然而，即便是這樣的情況，石墨坩堝被加熱時，坩堝內(nèi)的環(huán)境的氧氣快速被碳消耗。其結(jié)果是， 石墨坩堝內(nèi)的氧氣濃度急速下降，容易達到10_1(latm以下。因此，可以穩(wěn)定地獲得被裝入到石墨坩堝內(nèi)的RE-TM系混合物能夠分離成氧化物相與金屬或合金相的條件。另外，圖1中，示出了關(guān)于5種稀土類元素與Fe共存時的平衡曲線，但其他的稀土類元素和Fe以外的其他的過渡金屬元素與Fe共存時也大致與圖1所示的平衡曲線相同， 在石墨坩堝內(nèi)的平衡狀態(tài)時的氧氣分壓下，成為雖然稀土類元素被氧化但過渡金屬元素未被氧化的狀態(tài)。因此，其他的稀土類元素和Fe以外的其他的過渡金屬元素即便與Fe共存時，石墨坩堝內(nèi)也產(chǎn)生相分離。本發(fā)明提供了一種基于在該石墨坩堝內(nèi)RE-TM系混合物自律性進行相分離的現(xiàn)象，優(yōu)選在1623 1973K使相分離后的以稀土類元素為主要成分的氧化物和包含F(xiàn)e金屬或其他的過渡金屬的Fe的合金熔融、分離，回收各自相的方法。SP，本發(fā)明如下。(1) 一種稀土類元素和過渡金屬的回收方法，所述方法具備如下的步驟將含有稀土類元素與包含F(xiàn)e的過渡金屬的化合物和/或混合物即RE-TM系混合物裝入石墨坩堝內(nèi)的裝入步驟；對在內(nèi)部裝入了該RE-TM系混合物的石墨坩堝進行加熱，使所述RE-TM系混合物分離為以稀土類元素作為主要成分的氧化物相和包含過渡金屬的金屬相，同時使所述 RE-TM系混合物熔融的分離步驟；以及使所述RE-TM系混合物分離為以稀土類元素為主要成分的氧化物、和包含過渡金屬的金屬或合金，并對各自進行回收的回收步驟。(2)如上述(1)所述的回收方法，其中，在熔融步驟中，使所述RE-TM系混合物熔融時向石墨坩堝中導(dǎo)入由包含Ippm 的氧氣的惰性氣體構(gòu)成的氣體。(3)如上述(1)所述的回收方法，其中，在裝入步驟裝入到石墨坩堝中的所述 RE-TM系混合物的平均粒徑為10 20 μ m。(4)如上述(1)所述的回收方法，其特征在于，在分離步驟中，使所述RE-TM系混合物與含碳物質(zhì)一起熔融。(5)如上述(4)所述的回收方法，其中，在裝入步驟中，裝入到石墨坩堝中的所述含碳物質(zhì)所含的碳量Wc (單位g)的范圍以式⑴和(ii)給出0 < Wc ^ WpeXMcXNc/(McXNc+MFeXNFe)(i)10i2.728/T+o.7271xl。gT-3._( )此處，WFe(g)為裝入到石墨坩堝的Fe量，T(K)為分離步驟中的石墨坩堝內(nèi)溫度， 在高于1623K且不足1973K的范圍內(nèi)變化，MFe(g)為Fe的原子量55. 85，Mc(g)為C的原子量12，Nc 為Fe-C體系中的Fe中碳的摩爾分率換算的飽和溶解度，和NFe = 1_NC。(6)如上述(5)所述的回收方法，在裝入步驟中，所述含碳物質(zhì)所含有的碳量和石墨坩堝所裝入的Fe量以滿足下述式(iii)的方式，在石墨坩堝中裝入所述含碳物質(zhì)。
0. 017ffFe < Wc < 0. 048ffFe (iii)發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，通過在石墨坩堝中，惰性氣體氛圍下對RE-TM系混合物進行加熱這樣的簡便且經(jīng)濟性負荷少的方法，能夠?qū)E-TM系混合物中的稀土類元素制成氧化物、含 Fe等的過渡金屬的金屬或合金，以高純度分別進行分離、并回收。


圖1為表示！^與氧化物進行分離的氧氣分壓的圖。圖2為表示與實施例1有關(guān)的試樣冷卻后的剖面觀察結(jié)果圖。圖3為表示與實施例2有關(guān)的試樣冷卻后的剖面觀察結(jié)果圖。圖4為表示與實施例3有關(guān)的試樣冷卻后的外觀觀察結(jié)果圖。圖5為表示與實施例4有觀的各試樣冷卻后的外觀觀察結(jié)果圖。
具體實施例方式對從本發(fā)明的RE-TM系混合物回收稀土類元素的方法以下進行說明。本發(fā)明中，將RE-TM系混合物裝入石墨坩堝內(nèi)，對該石墨坩堝進行加熱，使其分離為以稀土類元素作為主要成分的氧化物相和包含過渡金屬的金屬相，同時使RE-TM系混合物熔融。此處，不管相分離、熔融的順序。這樣，通過進行相分離/熔融，分離為以稀土類元素為主要成分的氧化物、和含有金屬狗或者其他的過渡金屬的狗的合金。S卩，與本發(fā)明有關(guān)的方法，其具備如下的步驟在石墨坩堝內(nèi)裝入含有稀土類元素與包含狗的過渡金屬的化合物和/或混合物即RE-TM系混合物的裝入步驟；對在內(nèi)部裝入了該RE-TM系混合物的石墨坩堝進行加熱，使所述RE-TM系混合物分離為以稀土類元素作為主要成分的氧化物相與包含過渡金屬的金屬相，同時使所述RE-TM系混合物熔融的分離步驟；以及使所述RE-TM系混合物分離為以稀土類元素為主要成分的氧化物與包含過渡金屬的金屬或合金，并對各自進行回收的回收步驟。由于如上所述的石墨坩堝內(nèi)的氛圍氣可自律性控制，所以本質(zhì)上并不必須需要用于控制氛圍氣的外在操作。但是，實際上，根據(jù)以下的理由，希望向石墨坩堝導(dǎo)入由含氧氣的濃度為Ippm以上以下且余量為Ar、N2等惰性氣體構(gòu)成的氣體，在該氛圍氣中，連同石墨坩堝一起對RE-TM系混合物進行加熱，并進行分離、回收處理。S卩，氣氛中的氧氣分壓過度增加時，有石墨坩堝的氧化反應(yīng)變激烈，石墨坩堝顯著消耗的顧慮。因此，氧氣分壓優(yōu)選為上限。另外，氧氣分壓過度低時，有如下的顧慮由于用于使稀土類氧化物氧化的氧氣量減少，所以處理所需要的時間增長，以及從坩堝表面分離了的部分中局部氧氣分壓過低而相分離沒有良好地進行。從經(jīng)濟性、品質(zhì)的觀點出發(fā)， 不優(yōu)選這些。因此，氣氛中的氧氣濃度優(yōu)選為Ippm以上。在控制氣氛時，供給上述的惰性氣體的方法沒有特別的限制。用適當?shù)姆椒ㄒ陨鲜龅姆秶{(diào)整氧氣濃度即可。通常工業(yè)用的惰性氣體中可含有1 IOppm左右的氧氣作為雜質(zhì)。因此，獲得通常能夠購得惰性氣體，只要確認其中所含的氧氣濃度為上述范圍，則可直接供給該惰性氣體，由此實施本發(fā)明。另外，在石墨坩堝中加熱RE-TM系混合物時，由于來自石墨坩堝的碳浸入!^e，所以為1811K的狗的熔點降低。因此，熔融分離溫度降低，能量成本上也是有利的。稀土類氧化物的熔融溫度約為1623K，這是分離的下限溫度。另外，超過1973K的熔融在加熱中需要大量的能量，從能量成本的觀點出發(fā)，優(yōu)選熔融溫度為1973K以下。裝入到石墨坩堝內(nèi)的RE-TM系混合物的形狀沒有特別的限定。因為本發(fā)明利用在石墨坩堝內(nèi)的氣氛中的氧氣分壓接近特定的平衡狀態(tài)這樣的自律性控制現(xiàn)象，利用該氧氣分壓中的稀土類元素與過渡金屬元素的穩(wěn)定狀態(tài)差別進行相分離，所以投入的RE-TM系混合物每單位質(zhì)量的表面積越大越好，這樣容易發(fā)生稀土類元素和纖維金屬元素與氧氣的相互作用，其結(jié)果是，容易發(fā)生相分離現(xiàn)象。即，從容易發(fā)生相分離的觀點出發(fā)，RE-TM系混合物的形狀如果為小粒徑的話，在某種程度是有利的。因此，當RE-TM系混合物為塊狀時，優(yōu)選將其粉碎制成粉體之后進行處理。但是，為了使RE-TM系混合物小粒徑化而需要用于此的工序(粉碎工序)，粒徑越小工序所需要的時間越多，而且也擔(dān)心出現(xiàn)粉塵產(chǎn)生等其他的問題。因此投入的RE-TM系混合物的平均粒徑優(yōu)選為5 100 μ m,更優(yōu)選5 50 μ m，特別優(yōu)選10 20 μ m。此處，使RE-TM系混合物混合含碳物質(zhì)時，除了由石墨坩堝中的碳進行的氣氛控制以外，也可以從混合物內(nèi)部進行氣氛控制。因此，促進相分離的進行的同時，還有效產(chǎn)生浸炭，工藝所需要的時間縮短。但是，含碳物質(zhì)的混合量過度多時，擔(dān)心以稀土類元素為主要成分的氧化物中混入碳。雖然在再利用的用途中該碳不會影響到品質(zhì)時沒有問題，但混入碳有可能對制品的品質(zhì)有影響時，優(yōu)選根據(jù)其用途控制含碳物質(zhì)的混合量。例如作為Nd-Fe-B系磁石的原料再利用的情況下，稀土類氧化物中混入碳可能對作為磁石的特性有不好影響。因此，使其混合的含碳物質(zhì)所含有的碳量(以下簡稱為“添加碳量”。)優(yōu)選不超過溶解于Nd-Fe-B系殘渣中的!^e的碳量的上限值，即不超過飽和碳量。 綜上，優(yōu)選添加碳量Wc為以式(1)給出的范圍，單位是g。0 < Wc ^ ffFe X Mc X Nc/ (Mc X Nc+MFe X NFe)(1)1012.728/T+Q. 7271 Xl。gT-3. 049(2)此處，WFe(g):為裝入到石墨坩堝的1 量、T(K)為分離步驟中的石墨坩堝內(nèi)溫度， 在超過1621且不足1973K的范圍變化，MFe(g)為！^的原子量55. 85，Mc(g)為C的原子量12，Nc 為!^e-C體系中的!^e中碳的摩爾分率換算的飽和溶解度，和NFe = 1_NC。需要說明的是，添加碳量為以式(1)、(2)給出的上述的范圍內(nèi)，進而更優(yōu)選在 0.017 ffFe < Wc < 0. 048 范圍。其理由如下。添加碳量少時，則時間縮短效果減小，所以添加的意義減小。相反添加碳量多時有可能由于碳添加的不平衡產(chǎn)生部分的不良影響。需要說明的是，雖然殘渣本身中也包含用于保存殘渣時使用的有機試劑等可認為是作為含碳物質(zhì)的成分，但可通過水洗滌除去，所以沒有必要將其作為含碳物質(zhì)考慮。這樣一來，通過與本發(fā)明有關(guān)的方法進行回收的稀土類氧化物可作為Ca還原和熔融電解鹽的原料進行再利用，進而過渡金屬的金屬或合金可作為例如狗的原料進行再生。實施例以下示出實施例，對本發(fā)明進行具體地說明，但本發(fā)明不受下述的實施例限制。實施例中使用的試樣均是加工、切削工序中產(chǎn)生的Nd-Fe-B系殘渣。其組成以質(zhì)量％計，為 Nd 19. 91%, Pr 5. 65%, Dy 4. 41%, Tb 0. 01%, Fe :53. 87%, B 0. 77%, Co 0. 08%X:1.36%,A1 :0. 19%、和余量雜質(zhì)。該Nd-Fe-B系殘渣用超純水洗滌后，在空氣中干燥，充分除去水分后，粉碎至平均粒徑為10 20μπι，用于實驗中。以下將施加了該前處理的Nd-Fe-B系殘渣稱為“Nd-Fe-B系殘渣試樣”。(實施例1)將Nd-Fe-B系殘渣試樣21. 2g裝入石墨坩堝中，使用電爐，導(dǎo)入工業(yè)用Ar (純度 99. 99體積％、氧氣濃度IOppm)以50mL/min.(標準狀態(tài)換算)，以300K/h加熱到1823K，保持3小時。然后，將試樣由爐中取出，吹入Ar氣使其冷卻。用氣相色譜對從爐中排出的氣體所含的CO、CO2進行分析，求出CO分壓和(X)2分壓。2C0+02 = 2C02AG° = -568000+175. 48T (7)將測定后的CO分壓和CO2分壓應(yīng)用于式(7)，結(jié)果作為平衡的氧氣分壓算出在 1821為SXlO-^atm。該值與由式(3)的平衡決定的氧氣分壓同等程度，即圖1中Nd、Pr、 Dy在氧化的氧氣分壓的范圍內(nèi)，狗在不氧化的氧氣分壓的范圍內(nèi)。圖2表示冷卻后的試樣的剖面照片?？纱_認存在金屬相與氧化物相2相。表1中示出回收后的金屬相(表中以“合金Fe”示出。)、氧化物相(表中以“稀土類氧化物”示出。)的組成。金屬相為以狗為主要成分的相，氧化物相以稀土類元素Nd、 Dylr為主要成分的相。表1中的數(shù)值是指將各相的質(zhì)量作為100%時的各元素的含量(單位質(zhì)量％ )。表1(單位質(zhì)量％)
權(quán)利要求
1.一種稀土類元素和過渡金屬的回收方法，所述方法具備如下的步驟裝入步驟，將含有稀土類元素與包含F(xiàn)e的過渡金屬的化合物和/或混合物即RE-TM系混合物裝入石墨坩堝內(nèi)；分離步驟，對在內(nèi)部裝入了該RE-TM系混合物的石墨坩堝進行加熱，使所述RE-TM系混合物分離為以稀土類元素作為主要成分的氧化物相與包含過渡金屬的金屬相，同時使所述 RE-TM系混合物熔融；以及回收步驟，將所述RE-TM系混合物分離為以稀土類元素為主要成分的氧化物與包含過渡金屬的金屬或合金，并分別進行回收。
2.如權(quán)利要求1所述的回收方法，其中，在熔融步驟中，使所述RE-TM系混合物熔融時，向石墨坩堝中導(dǎo)入由含有Ippm 的氧氣的惰性氣體構(gòu)成的氣體。
3.如權(quán)利要求1所述的回收方法，其中，在裝入步驟中，裝入到石墨坩堝的所述RE-TM系混合物的平均粒徑為10 20μπι。
4.如權(quán)利要求1所述的回收方法，其特征在于，在分離步驟中，使所述RE-TM系混合物與含碳物質(zhì)一起熔融。
5.如權(quán)利要求4所述的回收方法，其中，在裝入步驟中，裝入到石墨坩堝的所述含碳物質(zhì)中的碳含量Wc的范圍如式(i)和(ii) 所示，其中Wc的單位是g:0 < Wc ≤ WpeXMcXNc/(McXNc+MFeXNFe) (i)NG C≤1012.728/T+O. 7271 Xlog Τ-3. 049(ii)此處，WFe 為石墨坩堝中所裝入的Fe的量，單位是g，T(K)為分離步驟中的石墨坩堝內(nèi)的溫度，在超過1623K且不足1973K的范圍變化，MFe 為Fe的原子量55. 85，單位是g，Mc 為C的原子量12，單位是g，Nc 為Fe-C體系中Fe中碳的摩爾分率換算的飽和溶解度，以及 Npe = 1_NC。
6.如權(quán)利要求5所述的回收方法，其中，在裝入步驟中，以所述含碳物質(zhì)中含有的碳量和石墨坩堝所裝入的Fe量滿足下述式(iii)的方式，在石墨坩堝中裝入所述含碳物質(zhì)0`017ffFe < Wc < 0. 048ffFe (iii)。
全文摘要
本發(fā)明的方法為提供一種從含有稀土類元素和包含F(xiàn)e的過渡金屬的化合物和/或混合物即RE-TM系混合物中有效地分離稀土類元素和過渡金屬，并簡便且經(jīng)濟地回收純度高的再生原料的方法，所述稀土類元素和過渡金屬的回收方法具備如下的步驟將RE-TM系混合物裝入石墨坩堝內(nèi)的裝入步驟；對在內(nèi)部裝入了該RE-TM系混合物的石墨坩堝進行加熱，使所述RE-TM系混合物分離為以稀土類元素作為主要成分的氧化物相與包含過渡金屬的金屬相，同時使所述RE-TM系混合物熔融的分離步驟；以及使所述RE-TM系混合物分離為以稀土類元素為主要成分的氧化物與包含過渡金屬的金屬或合金，并對各自進行回收的回收步驟。
文檔編號C22B7/00GK102325911SQ20108000878
公開日2012年1月18日 申請日期2010年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者中本將嗣, 久保憲司, 山本高郁, 香月太 申請人:國立大學(xué)法人大阪大學(xué)