JPH05148559A - 溶融アルミニウムの精製装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 少なくとも上部に加熱機能、底部に冷却機能
を有する原料溶融アルミニウム保持容器と、該容器中央
から９０°〜１８０°の角度に位置する該容器外側の側
壁部分に回転磁界発生コイルが配置され、該容器が回転
磁界発生コイルの影響を受けることなく傾転可能に構成
されてなる溶融アルミニウムの精製装置。 【効果】 本発明の溶融アルミニウムの精製装置は操作
が簡単で、且つ純度の高いアルミニウムを効率よく、低
コストで得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は不純アルミニウムの溶融
体を分別結晶化の原理を用いて凝固せしめ、原料アルミ
ニウムより純度の高いアルミニウムを分別取得するアル
ミニウムの精製装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術の説明】不純アルミニウムを原料としてその
溶融体を保温容器中に保持し、コントロール条件下、徐
々に冷却せしめてより純度の高いアルミニウムを分離取
得する方法が種々提案されている。（例えば特公昭49-5
806 号公報、特公昭50-20536号公報等）

【０００３】しかしながら分別結晶化の原理を用いてア
ルミニウムを精製する方法は、一般に生産効率が悪く、
設備費が嵩みコスト高となるとともに液相のアルミニウ
ム溶融体を攪拌せず、静的状態で凝固せしめた場合に
は、分別結晶化の効果が小さく、相対的に高純度アルミ
ニウムを分別取得することが容易ではない。

【０００４】この原因は、凝固過程下の固液界面をミク
ロ的に観察した場合に明らかとなる。すなわち冷却の過
程で結晶核あるいは固相面から純度の高い樹枝状晶が成
長して凝固が進行する。樹枝状晶の間隙には不純物が濃
縮された液相アルミニウムが残る。

【０００５】この状態で、静的に凝固が進行すると成長
した樹枝状晶間に不純物が濃縮された不純アルミニウム
相が拘束され、残余の溶融アルミニウム相への拡散、液
相不純物濃度の均一化がはかれない状態で凝固が進行し
てしまう。このため凝固相の平均濃度は予期したほどに
は向上しないのである。

【０００６】そこで分別結晶化の効果を高めるために、
凝固過程下の液相部を何等かの手段で攪拌し、凝固相に
近接する不純物が濃縮された残余の遠隔部のアルミニウ
ム液相部に十分拡散せしめ、液相内部の不純物濃度の偏
差を可能な限り小さくする種々の試みがなされている。

【０００７】かかる目的に基づき、溶融アルミニウム中
に攪拌装置を取付けて液相部を攪拌し、不純物濃度の均
一化を計る方法、あるいはスタンピング装置を用いて固
液界面に晶出成長する樹枝状晶を突き固めることにより
高濃度の不純物を含有する液相アルミニウムを凝固相間
から押出し、残余の液相部に拡散する方法などが考案さ
れているが、これら攪拌装置やスタンピング装置を直接
溶融アルミニウム中に浸漬あるいは接触せしめる手段は
装置材料の腐食問題、装置の製作加工の問題などの点で
安易な方法とは言難く、装置費が高額となり結果として
製造コストを高くする。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】かかる条件下において
本発明者らは、装置および操作が簡便で、かつ純度の高
いアルミニウムが効率よく、低コストで分離取得しうる
アルミニウムの精製装置を見出すべく鋭意検討を行った
結果、本発明を完成するに到った。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、少な
くとも上部に加熱機能、底部に冷却機能を有する原料溶
融アルミニウム保持容器と、該容器中央から９０°〜１
８０°の角度に位置する該容器外側の側壁部分に回転磁
界発生コイルが配置され、該容器が回転磁界発生コイル
の影響を受けることなく傾転可能に構成されてなる溶融
アルミニウムの精製装置を提供するものである。

【００１０】以下、本発明を図面を用い更に詳細に説明
する。本発明に於いて図１及び図２は本発明の溶融アル
ミニウム精製装置の一実施態様を示す概略上面図と概略
側面図である。図中、１は原料溶融アルミニウム保持容
器、２は保温用加熱ヒーター、３は耐火レンガ、４は鉄
製容器、５は架台、６は容器底部冷却用ブロアー、７は
回転磁界発生コイル、８はコイル冷却用ブロアー、９は
走行能を有する台車を示す。

【００１１】本発明装置を用いてのアルミニウムの精製
に於いて、原料アルミニウムは例えば別途溶解され、上
記した耐火レンガ等で内張りした鉄製の溶融アルミニウ
ムの保持容器１中に溶融状態で供給され保持される。

【００１２】該容器は、それ自体の少なくとも上部（蓋
部）、必要において容器側部に容器本体を加熱し目的と
する温度に保温保持するための任意の加熱手段を有して
おり容器中に供給された原料溶融アルミニウムが該容器
の上部、或いは側部よりの凝固が進行しないよう管理さ
れた状態に維持されると伴に、容器底部冷却用ブロアー
６の働きにより容器底部を介して溶融アルミニウムの有
する熱が系外に導出され、容器底部に初晶アルミニウム
が晶出する。冷却手段としては容器底部に接する架台下
面に直接または間接的に水などの媒体を接触させてもよ
い。

【００１３】本発明に置いては原料溶融アルミニウム保
持容器１には該容器中央より９０°〜１８０°の角度に
位置する容器側壁部分に回転磁界発生コイル７が配置さ
れ、該容器中の原料溶融アルミニウムに電流を印加する
ことにより、溶融アルミニウムを回転せしめる。

【００１４】該溶融アルミニウムを回転させることによ
り凝固の進行にともない成長した樹枝状晶間に濃縮され
た不純アルミニウムを残余の遠隔部のアルミニウム液相
部に十分拡散せしめ、液相内部の不純物濃度の偏差を小
さくし純度の高いアルミニウムを晶出し得るのである。

【００１５】容器内の溶融アルミニウムの回転、即ち固
液界面における溶融アルミニウムのメタル流速は回転磁
界発生コイルに印加する交流電流量および交流周波数が
大きな影響を及ぼす。本発明者らの多数の実験により得
られた印加交流周波数とメタル周速の関係、印加交流電
流量とメタル周速の関係は図３、図４のとうりであり、
本操業においても、回転磁界発生コイルへの印加交流周
波数は１〜６Ｈｚ、望ましくは２〜４Ｈｚで実施するこ
とが推奨される。

【００１６】回転磁界発生コイルにより、溶融アルミニ
ウムを回転せしめて容器底部に純度の高いアルミニウム
を分別析出せしめる方法は、回転攪拌子により、溶融ア
ルミニウムを回転せしめる方法に比べ操作が簡単で、攪
拌子よりの汚染、或いは回転攪拌子の折損という危険性
もなく、設備の保守管理が容易であるという特徴を有す
る。

【００１７】しかしながら、容器底部に純度の高いアル
ミニウムを分別析出せしめる方法においては、分別析出
処理後、いかに速やかに残余の溶融アルミニウムを排出
するかが、分別結晶塊全体の純度を高める意味で重要で
ある。

【００１８】残余の溶融アルミニウムは、分別析出処理
が進むにしたがい、不純物が濃縮されるとともに、分別
析出処理中は融点に近い温度域にあり、分別析出処理後
の排出に手間どると分別結晶塊上部に固化してしまい、
分別結晶塊全体の純度を悪くする。

【００１９】本発明者らの実験によれば、分別析出処理
後から排出までの時間が３分もかかると分別結晶塊上部
に残余の溶融アルミニウムが約１cm厚さで固化する。

【００２０】本発明の精製装置において、もし該容器全
周に回転磁界発生コイルを配置した場合、残余の溶融ア
ルミニウムを排出するためには、分別析出処理後の操作
として、（１）該容器の加熱源を切る。（２）該容器を
吊り上る。（３）該容器を傾転できる装置にセットす
る。（４）該容器を傾転し、残余の溶融アルミニウムを
排出する。という操作が必要となり、時間がかかるとと
もに該容器も冷えて残余の溶融アルミニウムの固化層の
厚さが大きくなる。また回転攪拌子を用いる場合も上述
したのと同様に分別析出処理後の操作として、（１）該
容器の加熱源を切る。（２）該容器中より回転攪拌子を
吊り上る。等の操作が必要であり残予余の溶融アルミニ
ウムを排出するのに長時間を有する。

【００２１】かかる場合、残余の溶融アルミニウムが固
化した部分を切断あるいは再溶解して除去する方法も考
えられるが、工業的に有利な方法ではない。

【００２２】しかるに、本発明のように該容器外側に、
容器中心より９０°〜１８０゜までの角度の範囲に回転
磁界発生コイルを配置する場合には、該容器または回転
磁界発生コイルを水平方向に移動することが可能とな
り、該容器と回転磁界発生コイルの切離しが容易にな
る。例えば、回転磁界発生コイルを水平移動させる場合
には、該容器の加熱源を切る必要もなく、加熱した状態
で該容器を傾転し、残余の溶融アルミニウムを速やかに
排出することができる。

【００２３】本発明の精製装置において、回転磁界発生
コイルは該容器と回転磁界発生コイルを水平方行に切離
すために、該容器の中心より１８０゜以下の角度で配置
する必要がある。また９０゜未満の角度の配置では該容
器中の溶融アルミニウムを均一に回転せしむるには不十
分である。それゆえ、望ましくは１２０°以上、１８０
゜に近い角度で配置するのが良い。

【００２４】該容器と回転磁界発生コイルを水平方向に
切離すには、該容器を移動させてもよいし、回転磁界発
生コイルを移動させてもよいが、操作性から考えて図１
に示すように回転磁界発生コイルを移動させる方が望ま
しい。

【００２５】また、水平方向の移動方法については、図
１に示すように回転磁界発生コイルを７を台車９上に設
置し、台車ごと電動もしくは油圧駆動にてレール上を移
動させるのが一般的であるが、水平方向に移動させるこ
とが可能であれば任意の手段を採用しうる。

【００２６】該容器中の残余の溶融アルミニウムを排出
する方法については、クレーンもしくは油圧駆動等によ
り、該容器を傾転し、排出するのが一般的であるが、該
容器を傾転することが可能であれば任意の手段を採用し
うる。

【００２７】図１、図２に示す本発明の溶融アルミニウ
ム精製装置にあっては、回転磁界発生コイル７は原料溶
融アルミニウム保持容器１の中心より１６０°の容器外
壁範囲に、レール上を走行可能な台車９上に配設されて
いる。しかして、分別析出処理後、回転磁界発生コイル
７は台車９を移動させることにより直ちに原料溶融アル
ミニウム保持容器１と水平方向に切り離し、該容器１は
図示しない油圧駆動装置で傾転させることにより、回転
磁界発生コイル７の影響を受けることなく容器１内の残
余の溶融メタルの排出が可能となる如く構成されてい
る。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の溶融アル
ミニウム精製装置は操作が簡便で、かつ純度の高いアル
ミニウムを効率よく、低コストで分離取得し得るのでそ
の工業的価値は頗る大なるものである。

【００２９】

【実施例】以下本発明を実施例により更に詳細に説明す
るが、該実施例は本発明の一実施態様を示すものであっ
て、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

【００３０】実施例１ 図１及び図２に示すような容器側壁および蓋部に保温用
加熱ヒーター２を有する容量３０００Kgの耐火レンガ３
を内張りした鉄製容器４を容器底部冷却用ブロアー６で
冷却可能に構成された架台５上に設置され、該架台５と
水平方向に移動可能な走行台車９上に設置され、コイル
冷却用ブロアー８で冷却された１６０゜の角度をもつ回
転磁界発生コイル７を、該容器１との間隔５０mmに配設
してなる精製装置を用い、該容器中にＦe ０．０５重量
％，Ｓi ０．０３重量％の原料溶融アルミニウムを投入
し、６７０℃に保持し、電流値３００Ａ、周波数３Ｈｚ
の交流を印加し、溶融アルミニウムを回転せしめ、１０
時間かけて投入原料アルミニウムの５０重量％が凝固析
出するごとく分別結晶化を行った。分別結晶化終了後、
台車９とともに回転磁界発生コイル７を水平方向に遠ざ
け、保温用加熱ヒーター２を切らずに、該容器１を傾転
して、容器上部に存在する溶融アルミニウム相を流出せ
しめた。分別結晶塊上部には残余の溶融アルミニウム固
化層がほとんど見受けられなかった。分別結晶塊を再溶
解して、精製アルミニウムとして分離取得し分析したと
ころ、Ｆe ０．００５重量％，Ｓi ０．００６重量％の
品位を有するものであった。

【００３１】尚、比較のため上記と同一原料、同一装置
および同一条件で分別結晶を行った。分別結晶化終了
後、該容器の加熱源を切り、該容器をクレーンにて吊り
上げ該容器を傾転出来る装置にセットし、該容器を傾転
して残余の溶融アルミニウムを排出せしめた。この間３
分間要し分別結晶塊上部には残余の溶融アルミニウムが
１ｃｍ厚さで固化していた。この分別結晶塊を再溶解し
て精製アルミニウムとして分離取得し分析したところＦ
e ０．００７重量％，Ｓi ０．００７重量％の品位を有
するものであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施態様である溶融アルミニウム
精製装置の概略上面図である。

【図２】 本発明の一実施態様である溶融アルミニウム
精製装置の概略側面図である。

【図３】 印加交流周波数とメタル周速の関係を示す図
である。

【図４】 印加交流電流量とメタル周速の関係を示す図
である。

【符号の説明】

１は原料溶融アルミニウム保持容器、２は保温用加熱ヒ
ーター、３は耐火レンガ、４は鉄製容器、５は架台、６
は容器底部冷却用ブロアー、７は回転磁界発生コイル、
８はコイル冷却用ブロアー、９は走行能を有する台車を
示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも上部に加熱機能、底部に冷却
   機能を有する原料溶融アルミニウム保持容器と、該容器
   中央から９０°〜１８０°の角度に位置する該容器外側
   の側壁部分に回転磁界発生コイルが配置され、該容器が
   回転磁界発生コイルの影響を受けることなく傾動可能に
   構成されてなる溶融アルミニウムの精製装置。