JPH0147533B2 - - Google Patents
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- JPH0147533B2 JPH0147533B2 JP56196583A JP19658381A JPH0147533B2 JP H0147533 B2 JPH0147533 B2 JP H0147533B2 JP 56196583 A JP56196583 A JP 56196583A JP 19658381 A JP19658381 A JP 19658381A JP H0147533 B2 JPH0147533 B2 JP H0147533B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- molten metal
- crystallization
- aluminum
- plate
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は金属の純化方法に関する。詳しくは本
発明は不純物を含有する金属から分別結晶法によ
り高純度の板状金属を得る方法に関する。
発明は不純物を含有する金属から分別結晶法によ
り高純度の板状金属を得る方法に関する。
従来、金属の純化方法、特にアルミニウムの純
化方法として各種の方法が提案され、その一部は
既に工業的に採用されている。例えば純度99.99
％程度のアルミニウムを得る方法として三層電解
法および分別晶析法が知られており、又アルミニ
ウムスクラツプを純化する方法として回転晶析
法、Zinkal（ツインカル）法、Beck（ベツク）法
及び沈澱分離法等が提案されている。しかしなが
ら、これらの方法はいずれも経済的に有利でな
く、又純化効率が低い等の欠点を有するものもあ
り、工業的に十分なものではなかつた。
化方法として各種の方法が提案され、その一部は
既に工業的に採用されている。例えば純度99.99
％程度のアルミニウムを得る方法として三層電解
法および分別晶析法が知られており、又アルミニ
ウムスクラツプを純化する方法として回転晶析
法、Zinkal（ツインカル）法、Beck（ベツク）法
及び沈澱分離法等が提案されている。しかしなが
ら、これらの方法はいずれも経済的に有利でな
く、又純化効率が低い等の欠点を有するものもあ
り、工業的に十分なものではなかつた。
本発明者らはこれら従来法の欠点を解決し、工
業的に有利な金属の純化方法を見出すべく鋭意検
討を重ねた結果、分別晶析工程と機械的な圧搾工
程とを組合せることにより、極めて純度の高い金
属を効率的に回収することができることを見い出
して本発明に到達した。
業的に有利な金属の純化方法を見出すべく鋭意検
討を重ねた結果、分別晶析工程と機械的な圧搾工
程とを組合せることにより、極めて純度の高い金
属を効率的に回収することができることを見い出
して本発明に到達した。
即ち本発明は、工業的に有利な金属の純化方法
を提供することを目的とし、この目的は液相線近
傍に維持された溶融金属中に冷却された金属晶析
用表面を浸漬して該表面上に金属を晶析させ、つ
いで金属の晶析した該表面を回転するロールによ
り加圧しつつ溶融金属の上方に移動させて晶析金
属を圧搾しつつ回収することにより、容易に達成
される。
を提供することを目的とし、この目的は液相線近
傍に維持された溶融金属中に冷却された金属晶析
用表面を浸漬して該表面上に金属を晶析させ、つ
いで金属の晶析した該表面を回転するロールによ
り加圧しつつ溶融金属の上方に移動させて晶析金
属を圧搾しつつ回収することにより、容易に達成
される。
以下に本発明をアルミニウムの純化に適用する
場合に即して詳細に説明する。
場合に即して詳細に説明する。
本発明においてはまず、液相線近傍に維持され
た溶融アルミニウム中に、冷却された金属晶析用
表面を浸漬して該表面上にアルミニウムを晶析さ
せる。このアルミニウムの晶析工程においてはア
ルミニウムと共晶を構成する元素、例えば鉄、マ
ンガン、ケイ素、マグネシウム、亜鉛、銅、ニツ
ケル、ガリウム等の溶質成分を晶析時の溶質分配
作用を利用して初晶アルミニウムから分離する。
この際、分離効率（１−Cs／Co）を高めるため
には、Cs／Co、従つて下記(2)式により算出され
るkeを小さくする必要がある。従つて、晶析速
度Ｒ及び境界層厚さｄを小さくすることが重要に
なる。
た溶融アルミニウム中に、冷却された金属晶析用
表面を浸漬して該表面上にアルミニウムを晶析さ
せる。このアルミニウムの晶析工程においてはア
ルミニウムと共晶を構成する元素、例えば鉄、マ
ンガン、ケイ素、マグネシウム、亜鉛、銅、ニツ
ケル、ガリウム等の溶質成分を晶析時の溶質分配
作用を利用して初晶アルミニウムから分離する。
この際、分離効率（１−Cs／Co）を高めるため
には、Cs／Co、従つて下記(2)式により算出され
るkeを小さくする必要がある。従つて、晶析速
度Ｒ及び境界層厚さｄを小さくすることが重要に
なる。
Cs／Co＝Ke（１−Ｓ）ke-1 …(1)
〔但し Cs…固相率Ｓでの溶質濃度
Co…初期溶質濃度
ke…実効分配係数〕
ke＝ko／ko＋（１−ko）Exp（−Rd／Ｄ）…(2)
〔但し ko…平衡分配係数
Ｒ…晶析速度
ｄ…境界層厚さ
Ｄ…溶質の拡散速度〕
具体的には、晶析速度Ｒの制御は、アルミニウ
ム溶湯からの除熱量が入熱量を若干上回る程度に
アルミニウム溶湯及び金属晶析用表面の温度管理
を行なうことにより達成される。晶析速度があま
り小さくなると生産性に悪影響を与えるので、実
操作においては生産性と分離効率とを考慮して好
適な範囲に晶析速度を保つように制御する。境界
層厚さｄは、固液界面の液相側、即ちアルミニウ
ム溶湯の撹拌を充分に行なうことにより減少させ
ることができる。特に原料として不純物濃度の高
いアルミニウムスクラツプを用いる場合には、固
液界面で局部的な成分の不均一状態を生じ、得ら
れるアルミニウムの純化度を低下させやすいの
で、特に効率的な溶湯の撹拌が望まれる。
ム溶湯からの除熱量が入熱量を若干上回る程度に
アルミニウム溶湯及び金属晶析用表面の温度管理
を行なうことにより達成される。晶析速度があま
り小さくなると生産性に悪影響を与えるので、実
操作においては生産性と分離効率とを考慮して好
適な範囲に晶析速度を保つように制御する。境界
層厚さｄは、固液界面の液相側、即ちアルミニウ
ム溶湯の撹拌を充分に行なうことにより減少させ
ることができる。特に原料として不純物濃度の高
いアルミニウムスクラツプを用いる場合には、固
液界面で局部的な成分の不均一状態を生じ、得ら
れるアルミニウムの純化度を低下させやすいの
で、特に効率的な溶湯の撹拌が望まれる。
晶析工程で金属晶析用表面に晶析したアルミニ
ウムを該表面を回転するロールにより加圧しつつ
溶融アルミニウムの上方に移動させることによつ
て圧搾する圧搾工程においては、晶析したアルミ
ニウムを機械的な圧力が加えられることにより、
更に純化度が高められる。即ち、通常、本発明の
晶析工程におけるような分別結晶化により溶湯か
ら分離された固相は純アルミニウムの他に幾分か
の不純物分（溶質成分）を含み、これがアルミニ
ウムと共晶を作り晶析時の晶析温度では半溶融の
状態にある。そこでこの半溶融の共晶部分を機械
的圧搾により固相分から分離することによつて得
られるアルミニウムの純度を高めるのである。
ウムを該表面を回転するロールにより加圧しつつ
溶融アルミニウムの上方に移動させることによつ
て圧搾する圧搾工程においては、晶析したアルミ
ニウムを機械的な圧力が加えられることにより、
更に純化度が高められる。即ち、通常、本発明の
晶析工程におけるような分別結晶化により溶湯か
ら分離された固相は純アルミニウムの他に幾分か
の不純物分（溶質成分）を含み、これがアルミニ
ウムと共晶を作り晶析時の晶析温度では半溶融の
状態にある。そこでこの半溶融の共晶部分を機械
的圧搾により固相分から分離することによつて得
られるアルミニウムの純度を高めるのである。
次に本発明を、本発明の実施態様の例を示す第
１図〜第４図を参照しながらさらに具体的に説明
する。
１図〜第４図を参照しながらさらに具体的に説明
する。
第１図は本発明の実施に好適な純化金属の回収
装置の一例を示す概略縦断面図である。第１図に
おいて、溶湯溜め５中で液相線近傍に温度制御さ
れたアルミニウム溶湯１中に、一対の、対向する
面が上向きに移動するような向きに回転する、冷
却された水平ロール２の下部を浸漬し、該ロール
の下部表面に純化アルミニウム３を晶析させる。
水平ロール２の冷却方法としては特に制限はな
く、外部冷却方式又は内部冷却方式等が採用し得
る。例えば第２図ａに示すように、水平ロール２
の上部表面に供給ノズル１１から冷却気体を吹き
付けて冷却する方法、第２図ｂに示すように、別
に設けた冷却用ロール１２と接触させて冷却する
方法、又は第２図ｃに示すようにロール２内部に
冷却媒体導入管１３及び導出管１４を設けロール
内部に冷却気体又は冷却液体を供給して冷却する
方法等が挙げられる。
装置の一例を示す概略縦断面図である。第１図に
おいて、溶湯溜め５中で液相線近傍に温度制御さ
れたアルミニウム溶湯１中に、一対の、対向する
面が上向きに移動するような向きに回転する、冷
却された水平ロール２の下部を浸漬し、該ロール
の下部表面に純化アルミニウム３を晶析させる。
水平ロール２の冷却方法としては特に制限はな
く、外部冷却方式又は内部冷却方式等が採用し得
る。例えば第２図ａに示すように、水平ロール２
の上部表面に供給ノズル１１から冷却気体を吹き
付けて冷却する方法、第２図ｂに示すように、別
に設けた冷却用ロール１２と接触させて冷却する
方法、又は第２図ｃに示すようにロール２内部に
冷却媒体導入管１３及び導出管１４を設けロール
内部に冷却気体又は冷却液体を供給して冷却する
方法等が挙げられる。
水平ロール２の表面に晶析した純化アルミニウ
ム３は該ロールの回転により溶湯から上方に取り
出される際に該ロール間に加えられる圧力により
圧搾される。ここで圧搾により固相から分離され
た半溶融部分は重力による沈降又は濃度差による
拡散により溶湯中に戻される。ロール２の回転速
度は、溶湯成分、ロール径並びに得ようとする板
厚及びその純度等によつて実験的又は経験的に容
易に決定される。またロールの材質は特に制限は
ないが、溶湯を汚染せず、熱伝導性が良く、且つ
耐熱性及び耐久性を有するものが望ましく、一般
的には鋼又はカーボンライニングされた鋼が好適
である。
ム３は該ロールの回転により溶湯から上方に取り
出される際に該ロール間に加えられる圧力により
圧搾される。ここで圧搾により固相から分離され
た半溶融部分は重力による沈降又は濃度差による
拡散により溶湯中に戻される。ロール２の回転速
度は、溶湯成分、ロール径並びに得ようとする板
厚及びその純度等によつて実験的又は経験的に容
易に決定される。またロールの材質は特に制限は
ないが、溶湯を汚染せず、熱伝導性が良く、且つ
耐熱性及び耐久性を有するものが望ましく、一般
的には鋼又はカーボンライニングされた鋼が好適
である。
なお溶湯の表面は、アルミニウム又は含有され
る溶質成分の酸化を防ぐために窒素又はアルゴン
等の不活性ガス雰囲気とすることが望ましい。ま
た、溶湯の撹拌は必須ではないが純化度を高める
ためには撹拌することが望ましい。溶湯の撹拌方
法としては第１図に示す如く、溶湯中に挿入され
た撹拌羽根４を回転する方法の他、溶湯溜め５の
下部から微細気泡を放出させる方法、電磁力によ
つて溶湯を回転させる方法、あるいはこれらの方
法を組合せた方法、等が挙げられる。溶湯から上
方に取り出されたロール間での圧搾を経た帯板状
の純化アルミニウムは、ピンチロール６を経て、
シヤー７により切断され切板とされるか、又は巻
き取り機８でコイル状に巻き取られて製品とされ
る。
る溶質成分の酸化を防ぐために窒素又はアルゴン
等の不活性ガス雰囲気とすることが望ましい。ま
た、溶湯の撹拌は必須ではないが純化度を高める
ためには撹拌することが望ましい。溶湯の撹拌方
法としては第１図に示す如く、溶湯中に挿入され
た撹拌羽根４を回転する方法の他、溶湯溜め５の
下部から微細気泡を放出させる方法、電磁力によ
つて溶湯を回転させる方法、あるいはこれらの方
法を組合せた方法、等が挙げられる。溶湯から上
方に取り出されたロール間での圧搾を経た帯板状
の純化アルミニウムは、ピンチロール６を経て、
シヤー７により切断され切板とされるか、又は巻
き取り機８でコイル状に巻き取られて製品とされ
る。
第３図は本発明の実施に好適な純化金属の回収
装置の他の例を示す概略縦断面図である。第３図
ａにおいて液相線近傍に温度制御されたアルミニ
ウム溶湯２１中に冷却された板体２２を浸漬し、
該板体の表面に純化アルミニウム２３を晶析させ
る。板体２２の冷却方法としては特に制限はない
が、例えば第４図に板体の縦断面図を示す如く、
板体２２の内部を中空とし、冷却媒体供給ノズル
３１により冷却気体を供給することにより冷却す
る方法等が挙げられる。なお冷却媒体は気体に限
られず、排出経路が確保されるならば液体でもよ
い。
装置の他の例を示す概略縦断面図である。第３図
ａにおいて液相線近傍に温度制御されたアルミニ
ウム溶湯２１中に冷却された板体２２を浸漬し、
該板体の表面に純化アルミニウム２３を晶析させ
る。板体２２の冷却方法としては特に制限はない
が、例えば第４図に板体の縦断面図を示す如く、
板体２２の内部を中空とし、冷却媒体供給ノズル
３１により冷却気体を供給することにより冷却す
る方法等が挙げられる。なお冷却媒体は気体に限
られず、排出経路が確保されるならば液体でもよ
い。
板体２２の表面に晶析した純化アルミニウム２
３は、第３図ｂに示す如く、該板体を上方に引き
上げられると同時に溶湯の上方に水平に設けられ
た一対の双向ロール２４により加えられる圧力に
よつて圧搾される。ロール２４の形式は特に制限
されないが、自動回転式のロールが好ましい。ロ
ール２４及び板材２２の材質は特に制限されない
が、前述の第１図の装置におけるロール２の材質
と同様の理由から、鋼又はカーボンライニングさ
れた鋼が好ましい。圧搾により分離された半溶融
部分は第１図における場合と同様に溶湯中に戻さ
れる。
３は、第３図ｂに示す如く、該板体を上方に引き
上げられると同時に溶湯の上方に水平に設けられ
た一対の双向ロール２４により加えられる圧力に
よつて圧搾される。ロール２４の形式は特に制限
されないが、自動回転式のロールが好ましい。ロ
ール２４及び板材２２の材質は特に制限されない
が、前述の第１図の装置におけるロール２の材質
と同様の理由から、鋼又はカーボンライニングさ
れた鋼が好ましい。圧搾により分離された半溶融
部分は第１図における場合と同様に溶湯中に戻さ
れる。
この場合においても、撹拌羽根２５等により溶
湯を撹拌すること、或は溶湯の表面を不活性ガス
雰囲気とすることは純度の高い純化アルミニウム
を得るために望ましいことである。
湯を撹拌すること、或は溶湯の表面を不活性ガス
雰囲気とすることは純度の高い純化アルミニウム
を得るために望ましいことである。
このように冷却された板体を用いて板体表面に
純化アルミニウムを晶析させる方法においては、
晶析金属を回収することなく板体の上昇・下降を
繰り返すことにより、純化アルミニウムの晶析と
圧搾とを数回繰り返し、板体表面に純化アルミニ
ウムを多層晶析させて、生産性を向上させること
もできる。この場合にはロール２４の間隔を純化
アルミニウムの層厚に応じて制御することが重要
である。
純化アルミニウムを晶析させる方法においては、
晶析金属を回収することなく板体の上昇・下降を
繰り返すことにより、純化アルミニウムの晶析と
圧搾とを数回繰り返し、板体表面に純化アルミニ
ウムを多層晶析させて、生産性を向上させること
もできる。この場合にはロール２４の間隔を純化
アルミニウムの層厚に応じて制御することが重要
である。
溶湯から上方に取り出されたロール間での圧搾
を経た板状の純化アルミニウムは面削機を用いる
機械的な方法又は熱膨張差を利用する物理的方法
等により板体から分離回収されて製品とされる。
を経た板状の純化アルミニウムは面削機を用いる
機械的な方法又は熱膨張差を利用する物理的方法
等により板体から分離回収されて製品とされる。
本発明によれば、金属の晶析と圧搾とを効率的
に組み合せることにより純化金属を連続的又は半
連続的に回収することができ、生産性、作業性が
優れており、従つて経済的にも極めて有利であ
る。
に組み合せることにより純化金属を連続的又は半
連続的に回収することができ、生産性、作業性が
優れており、従つて経済的にも極めて有利であ
る。
第１図は本発明の実施に適した純化金属の回収
装置の一例を示す概略縦断面図であり、第２図は
第１図の装置の水平ロールの冷却方法の例を示す
図であり、第２図ａはロール表面に冷却気体を吹
き付ける方法、第２図ｂは別に設けた冷却用ロー
ルを用いる方法、第２図ｃはロール内部に冷却媒
体を供給する方法を示す。第３図は本発明の実施
に適した純化金属の回収装置の他の例を示す概略
縦断面図であり、第３図ａは板体を溶湯に浸漬し
た状態を示し、第３図ｂは板体を溶湯の上方に移
動させる過程の状態を示す。第４図は第３図の板
材の冷却方法の例を示す縦断面図である。 図中、１，２１……アルミニウム溶湯、２……
水平ロール、３，２３……純化アルミニウム、
４，２５……撹拌羽根、６……ピンチロール、７
……シヤー、８……巻き取り機、１１……供給ノ
ズル、１２……冷却用ロール、１３……冷却媒体
導入管、２２……板体、２４……ロール、３１…
…冷却媒体供給ノズル。
装置の一例を示す概略縦断面図であり、第２図は
第１図の装置の水平ロールの冷却方法の例を示す
図であり、第２図ａはロール表面に冷却気体を吹
き付ける方法、第２図ｂは別に設けた冷却用ロー
ルを用いる方法、第２図ｃはロール内部に冷却媒
体を供給する方法を示す。第３図は本発明の実施
に適した純化金属の回収装置の他の例を示す概略
縦断面図であり、第３図ａは板体を溶湯に浸漬し
た状態を示し、第３図ｂは板体を溶湯の上方に移
動させる過程の状態を示す。第４図は第３図の板
材の冷却方法の例を示す縦断面図である。 図中、１，２１……アルミニウム溶湯、２……
水平ロール、３，２３……純化アルミニウム、
４，２５……撹拌羽根、６……ピンチロール、７
……シヤー、８……巻き取り機、１１……供給ノ
ズル、１２……冷却用ロール、１３……冷却媒体
導入管、２２……板体、２４……ロール、３１…
…冷却媒体供給ノズル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 液相線近傍に維持された溶融金属中に冷却さ
れた金属晶析用表面を浸漬して該表面上に金属を
晶析させ、ついで金属の晶析した該表面を回転す
るロールにより加圧しつつ溶融金属の上方に移動
させて晶析金属を圧搾しつつ回収することを特徴
とする金属の純化方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の金属の純化方
法において、対向面が上向きに移動するような向
きに回転する一対の水平ロールの表面を金属晶析
用表面として使用し、該ロールの下部を溶融金属
中に浸漬して、該ロールの下部表面に晶析した金
属晶析物を該ロール間に加えられる圧力により圧
搾しつつ上方に移動させることを特徴とする方
法。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の金属の純化方
法において、板体の表面を金属晶析用表面として
使用し、該板体を溶融金属中に浸漬し次いで引き
上げて、該板体の表面に晶析した金属晶析物を溶
融金属の上方に設けられたロールと該板体との間
に加えられる圧力により圧搾しつつ上方に移動さ
せることを特徴とする方法。 ４ 特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
か１つに記載の金属の純化方法において、該溶融
金属を撹拌することを特徴とする方法。 ５ 特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
か１つに記載の金属の純化方法において、該溶融
金属の表面を不活性ガス雰囲気とすることを特徴
とする方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19658381A JPS5896829A (ja) | 1981-12-07 | 1981-12-07 | 金属の純化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19658381A JPS5896829A (ja) | 1981-12-07 | 1981-12-07 | 金属の純化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5896829A JPS5896829A (ja) | 1983-06-09 |
| JPH0147533B2 true JPH0147533B2 (ja) | 1989-10-16 |
Family
ID=16360150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19658381A Granted JPS5896829A (ja) | 1981-12-07 | 1981-12-07 | 金属の純化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5896829A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2564485B1 (fr) * | 1984-05-17 | 1986-08-14 | Pechiney Aluminium | Procede de purification en continu de metaux par cristallisation fractionnee sur un cylindre tournant |
| JP5410702B2 (ja) * | 2008-07-30 | 2014-02-05 | 昭和電工株式会社 | 金属精製方法及び装置、精製金属、鋳造品、金属製品及び電解コンデンサ |
| JP2020097772A (ja) * | 2018-12-19 | 2020-06-25 | 株式会社豊田中央研究所 | Ａｌ合金の再生方法およびその再生装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5020536A (ja) * | 1973-06-25 | 1975-03-04 |
-
1981
- 1981-12-07 JP JP19658381A patent/JPS5896829A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5896829A (ja) | 1983-06-09 |
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