[发明专利]稀土类磁铁废屑的熔炼方法和熔炼装置以及稀土类磁铁废屑的一次熔炼合金

说明书

技术领域

本发明是关于采用熔融技术，使在稀土类磁铁的制造工序中产生的废屑等氧浓度高的合金再利用方法，和在再利用法中使用的熔炼装置，以及采用二次熔炼的方法在能够熔炼磁铁合金原料(以下称“磁铁用合金”)的状态下调制的稀土类磁铁一次熔炼合金。

背景技术

最近，磁性特性优良的NdFeB系和SmCo系的稀土类烧结磁铁的需要量增加，伴随而来，在磁铁的制造工序中产生的废屑量也增加。作为这些废屑，可以举例有在烧结工序产生的烧结不合格品、切削加工时因表面缺陷等原因产生的形状不合格品、在镀层工序中因针孔等原因产生的镀层不合格品等废屑。另外，在使稀土类磁铁用合金在高频感应炉中真空或惰性气氛中熔炼时，在坩埚内氧浓度高的残留物附着在耐火炉衬上而残留。这些虽然是熔炼渣，但是也包括在广义的废屑之内。另一方面，在切削、研磨烧结体过程中产生的粉体状的废屑。这些废屑以切削时所用的水和磨料的粉末混入的状态而存在，作为一般的方法，是采用酸溶解萃取的方法进行稀土类元素等有用金属的回收。

由于对于烧结不合格品、形状不合格品、镀层不合格品至今还未见提出经济的回收方法，所以，在磁铁的制造者看来，或者因相信将来会出现再利用法而储备起来，或者，例如，采用在SmCo系的废屑那样的含有高价Co多的合金的场合，采用电炉熔炼，使容易氧化的Sm被氧化而迁移到渣中，仅仅Co作为金属被回收的所谓熔融精炼方法。此时与Co同样是高价的、有用的金属Sm和Zr则没有被回收。关于熔炼稀土类磁铁废屑的技术有特开平8-31624号公报，根据该说明，由于用高频熔炼、电弧熔炼、等离子熔炼时，极活性的稀土类金属渣化，从渣中分离稀土类金属是困难的，所以提出了限定相对废屑的新原料的添加量进行再熔炼的方法。

但是，由于无论SmCo系、NdFeB系那一种场合，在制造磁铁的工序中，都要将含有许多极活性的稀土类元素的合金破碎成细粉末、再经过成形烧结工序，所以在废屑中存在许多微细的氧化物，将它们直接在高频感应熔炼炉中熔炼时，金属的收得率极低，作为有效的再利用技术尚未确立。特别是，用熔炼法存在着以下问题：由于渣的生成量多，金属熔液表面被渣覆盖，使观察金属熔液状况和测定温度困难；由于该渣在坩埚内壁强固附着并增长，使坩埚的内容积变得狭小，成为投入原料栅状悬料的原因；还有，定期的剥取所使用的坩埚内壁上附着的渣的作业困难、使坩埚的寿命变短等。

对采用通常的高频感应熔炼炉熔炼稀土类磁铁废屑的场合收得率低的原因，本发明者进行了解析，结果认为，在原废屑中含有的稀土金属氧化物从废屑融体中被分离时，熔融状态的金属的一部分也一同卷入渣中，或者金属在氧化物中呈悬浮状态，使收得率恶化，或者氧浓度高的金属的一部分以渣状存在，由于表现渣量增加，所以收得率恶化。

上述特开平8-31624号的方法，由于是先熔炼以稀土类磁铁构成元素作为主成分的金属(合金)-所谓新原料-制成起始熔液，然后再熔化废屑的方法，所以属于采用通过熔融积极除去熔融氧化物的所谓精炼法的再熔炼法。

而在等离子弧中，有将喷枪的电极作为负极、将被熔炼物作为阳极的移动型弧，和将喷枪电极作为负极、喷嘴作为阳极、喷枪自身具有两极的非移动型弧的两种类型。

最近，提出了与上述方法不同的、由分别设置的阴极喷枪和阳极喷枪产生等离子弧的方法(参照特开平2-199028号、特开平3-8739号、特开平7-126019号、特开平8-5247号)。将用该方法产生的等离子体称为双喷枪等离子体。

例如，上述特开平7-126019号的方法提出了不混入容器杂质的石英玻璃的熔融方法，其中所述等离子体的能量密度要高，和在熔融前的容器上全面铺上粒状的二氧化硅，对达到所期望的效果是重要的。另外，特开平3-5247号叙述了，在废弃物的焚烧灰等进行熔融时，双喷枪等离子体法由再起动容易这一点出发是优良的。由此，众所周知，现有的双喷枪等离子熔炼法给氧化物系材料和废弃物的熔炼带来了优良的结果。

发明的公开

本发明的目的在于，当使金属从在稀土类磁铁的制造工序中产生的废屑和熔炼稀土类磁铁原料时产生的坩埚内残留物等所有的稀土类磁铁废屑中分离时，通过提供积极推进氧化物的凝聚·分离的熔融精炼法，使氧化物部分地分离除去，使得其后用真空高频感应熔炼炉二次熔炼稀土类磁铁用原料时，能够得到极良好的收得率。