日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所可持續(xù)材料研究部門(mén)，從產(chǎn)品廢棄物中回收稀有金屬元素群的金屬熔煉技術(shù)的實(shí)證實(shí)驗(yàn)正式開(kāi)始。現(xiàn)在實(shí)證實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是，從混合動(dòng)力車(chē)配備的高性能馬達(dá)的高性能磁鐵中，分離回收鏑（Dy）及鐠（Pr）等稀有金屬元素群的要素技術(shù)。

可持續(xù)材料研究部門(mén)凝固工藝研究小組，正在推進(jìn)金屬熔煉技術(shù)實(shí)證實(shí)驗(yàn)，該技術(shù)用來(lái)回收為提高混合動(dòng)力車(chē)的高性能馬達(dá)使用的釹鐵硼（Nd·Fe·B）磁鐵的耐熱性而添加的鏑等稀有金屬。

凝固工藝研究小組的實(shí)證實(shí)驗(yàn)，是從二手車(chē)市場(chǎng)上可買(mǎi)到的報(bào)廢混合動(dòng)力車(chē)（豐田第一代“普銳斯”）的高性能馬達(dá)部材中回收稀有金屬。該研究小組將混合動(dòng)力車(chē)的馬達(dá)轉(zhuǎn)子置于石墨坩堝內(nèi)，用高頻熔解爐加熱熔解，主要進(jìn)行令鐵凝固物和銅（Cu）凝固物的兩相分離。密度為7.89g/cm3的鐵凝固物凝固在上方，密度為8.93g/cm3的銅凝固物凝固在下方。實(shí)驗(yàn)利用大部分釹、鏑及鐠在銅一側(cè)固溶的現(xiàn)象，現(xiàn)階段是要使稀有金屬濃縮，將來(lái)則以分離為目標(biāo)。

從產(chǎn)品廢棄物中回收稀有金屬，現(xiàn)行要素技術(shù)以普通濕式冶煉技術(shù)（leaching）為主。這是由于，將元素群在溶劑（堿溶劑等）中溶解，并可只分離提煉出某種特定元素的濕式精煉法，是可從礦物原料中取出特定元素的精煉法。而最近已在開(kāi)發(fā)采用金屬熔解技術(shù)分離回收稀有金屬的“PyroRecycle”技術(shù)。因?yàn)榕c需要龐大精煉設(shè)備的濕式精煉法相比，利用金屬熔解技術(shù)的PyroRecycle技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)小規(guī)模化。

PyroRecycle技術(shù)是大阪大學(xué)研究生院工學(xué)研究系材料生產(chǎn)科學(xué)專(zhuān)業(yè)教授山本高郁等人提倡的。在這種PyroRecycle技術(shù)中，正在進(jìn)行利用稀有金屬元素對(duì)鐵和銅的固溶度有很大差異的現(xiàn)象，濃縮并分離目標(biāo)稀有金屬元素的研究。山本教授的研究小組在鐵、銅及稀有金屬元素的熔解物質(zhì)中添加碳（C）及硼時(shí)，會(huì)促進(jìn)稀有金屬元素群會(huì)主要在銅一側(cè)固溶的現(xiàn)象產(chǎn)生的研發(fā)正在推進(jìn)之中。 可持續(xù)材料研究部門(mén)因擁有鈦及鎂等高端熔解技術(shù)，所以擔(dān)任了令鐵凝固物和銅凝固物兩相分離的實(shí)機(jī)水平的實(shí)證實(shí)驗(yàn)。在此之前，已實(shí)施了實(shí)驗(yàn)室水平的預(yù)備實(shí)驗(yàn)，在少量鐵、銅、釹、鏑、鐠中添加碳并使其熔解，“大部分兩相分離為鐵凝固物和銅凝固物”（副部長(zhǎng)小林慶三）。不過(guò)，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全的兩相分離（鐵粒子和銅粒子均少量地混入對(duì)方的凝固物內(nèi)）。

接著，利用大型氬氣氛高頻熔解爐（圖2），將第一代“普銳斯”的高性能馬達(dá)的馬達(dá)轉(zhuǎn)子等置于石墨坩堝內(nèi)，加入銅和碳，加熱至1500～1550℃后冷卻，使其兩相分離為鐵凝固物和銅凝固物。目前，“還未能像少量預(yù)備實(shí)驗(yàn)?zāi)菢訉?shí)現(xiàn)充分的兩相分離”。

在石墨坩堝（外徑為213mm，內(nèi)徑為177mm）內(nèi)放置了重量約10kg的馬達(dá)轉(zhuǎn)子，使其高頻熔解。以添加的碳量及加熱溫度等為參數(shù)作實(shí)證實(shí)驗(yàn)。一般認(rèn)為，進(jìn)行實(shí)機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)子熔解的實(shí)證研究對(duì)該技術(shù)的實(shí)用化十分重要。

目前，混合動(dòng)力車(chē)在日本已相當(dāng)普及，日本國(guó)內(nèi)的汽車(chē)廠(chǎng)商也開(kāi)始擴(kuò)充混合動(dòng)力車(chē)型，凝固工藝研究小組組長(zhǎng)多田周二表示，“從這些報(bào)廢混合動(dòng)力車(chē)中回收鏑等稀有金屬的實(shí)證實(shí)驗(yàn)是當(dāng)務(wù)之急”。研究小組稱(chēng)，計(jì)劃在這些報(bào)廢汽車(chē)出現(xiàn)后的數(shù)年之內(nèi)，取得以馬達(dá)轉(zhuǎn)子為對(duì)象的實(shí)證實(shí)驗(yàn)成果。

當(dāng)鐵凝固物和銅凝固物未充分兩相分離時(shí)，研究小組稱(chēng)“正在考慮施加電磁力及機(jī)械振動(dòng)”。另外，第一代“普銳斯”和第二代，其馬達(dá)轉(zhuǎn)子的釹鐵硼磁鐵部件的固定方法與配置方法等不同，因此還要按照不同的車(chē)型和代數(shù)，建立釹鐵硼磁鐵配件的拆卸方法與熔解方法數(shù)據(jù)庫(kù)，多田表示，“目標(biāo)是對(duì)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)分別確立熔解回收技術(shù)”。

可持續(xù)材料研究部門(mén)是產(chǎn)綜研推進(jìn)的“戰(zhàn)略金屬日本國(guó)內(nèi)資源循環(huán)項(xiàng)目”的主要成員。作為該項(xiàng)目推進(jìn)的實(shí)證研究之一的本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，旨在確立從混合動(dòng)力車(chē)配備的高性能馬達(dá)中分離回收稀有金屬元素群的要素技術(shù)。