JPH0784625B2 - 非鉄金属ドロス冷却方法および装置 - Google Patents

非鉄金属ドロス冷却方法および装置

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JPH0784625B2
JPH0784625B2 JP26173386A JP26173386A JPH0784625B2 JP H0784625 B2 JPH0784625 B2 JP H0784625B2 JP 26173386 A JP26173386 A JP 26173386A JP 26173386 A JP26173386 A JP 26173386A JP H0784625 B2 JPH0784625 B2 JP H0784625B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非鉄金属ドロス冷却方法および装置に関する。
炉のスキムまたはドロスは溶融金属を生じる操作の通常
副産物である。溶融金属の表面から回収されるドロスは
通常回収するのに価値があるだけの大きさの濃度の遊離
金属を含有している。もはや自己増殖発熱反応を受ける
ことのない、そして安全に容易に扱われる温度まで許容
の短時間でドロスを処理してこれを冷却することが有利
である。処理システムは以下の要件を満足させなければ
ならない。すなわちａ）ドロスヒユームおよびまたはド
ロス煙を急速に捕捉または制御すること。ｂ）熱間ドロ
スの原含有量からできるだけ多くの遊離金属を保有して
おくこと。もし制御されていないと、熱間ドロス内の微
細な遊離金属粒子が酸化を続け、結果として生じた熱が
余計な金属消費をうながすことになる。ｃ）溶融金属を
生じる個々の操作（例えば炉）または全体の操作（例え
ば鋳造センター）によつて生じたさまざまな量のドロス
の要求を満たすこと。ｄ）残留金属を容易に回収できる
ようになつている冷却ドロスを提供すること。ｅ）ドロ
ス安全に冷却すること。ｆ）使用と保守が簡単であるこ
と。ｇ）購入して操作するのに経費がかからないこと。
ドロス冷却にいくつかの方法がこれまで用いられてき
た。その１つは金属床全体にドロスを塗布するというも
のである。この方法はドロス冷却の効果はあるが、これ
は残留金属の消費とヒユームまたは煙の発生を完全に抑
えることができない。増え続ける環境制限のために煙の
吐出しに対処する現存設備は高価は洗浄器の備え付けを
必要とする。出資に対して留保される金属の点から云つ
ても低い効率はこの種の新しい設備は経済的に魅力のな
いものにする。
第２の方法における回転冷却器は、ドロスを通過させる
水平回転の外部冷却の鋼のドラムからなつている。使用
が簡単でドロスを急冷する実効性のある冷却器の故に可
成りの成功をおさめることができる。それにも拘わらず
回転冷却器には不利な面がある。特に大きな設備に対し
てはそうである。回転冷却器が働かなくなつたり、また
は手入れを必要とするような場合には、バツクアツプ機
構すなわち支持機構を必要とする。これに対して支出す
る資本はかなり大きなものとなる。湿潤（高い金属含有
量）ドロスの処理工程は予処理または別の冷却機構を必
要とする手間がいる。最終的に冷却ドロスの大部分は、
残留金属を効果的かつ経済的に回収することが六つかし
くなる微粉を不可避的に作つてしまう。
最も簡単な形でのパン冷却は、ドロスを単に鋼のバケツ
トまたはその他のバケツトに入れることである。この形
式では冷却機構は前述したような多くの要件を満足させ
ることはできない。本発明は改良されたパン冷却機構に
関する。
米国特許第4097027号には、水を容する溝によつて囲ま
れた基台にドロスを位置決めする容器と、底蓋なしのわ
んのスカートが溝内の水に浸かるまで容器上に下降され
る当該わんとからなるパン冷却機構が開示されている。
ドロス内の残留金属と反応することによつて容器とわん
の空間にある酸素が消費されるので、圧力が下降し、水
は容器まわりで上がつてドロスを冷却する放熱器として
作用する。この機構の１つの不利な点は、ドロス内の残
留金属の損失を減じるという部分的な効果はあるが、事
実上、この機構は必要とする低圧を発生させるために消
費される一定の量の金属を必要とする。その他の不利な
点は、水封の使用の結果、水蒸気がわん内の大気中に存
在し、潜在的な爆発の危険があるということである。水
蒸気は例えば金属アルミニウムによつてわんが上昇し
て、後退した空気がドロスと接触したときに爆発する酸
素に還元される。
この爆発の問題は同じ機構に実質的に関連している西独
特許第3040718号にも認められる。これを避けるために
わんは、水から上昇する前にアルゴンガスと同じ高さに
される。
本発明は水封の使用を避けることにより簡単かつより満
足なやり方で爆発の問題を回避している。本発明によれ
ばドロス冷却機構はドロスを入れるふた無しパンと外側
容器とからなつている。ふた無しパンは、内部隔壁によ
つてふた無し隔質に分けられ、かつ放熱器として作用
し、かつドロスを急冷するのに充分な能力のある金属で
作られる。外側容器は、ドロスが充填されてドロスまわ
りでほぼ閉じた間隙を形成するときパンを覆うように形
造られている。アルゴンのような不活性ガスが空気を移
動させ、反応度、主としてドロス内の残留金属の酸化を
滅じるように間隙内に導かれる。
本発明は、マグネシウムまたは亜鉛のような比較的低温
で溶融する非鉄勤続すべてのドロスの処理に有益であ
る。
蓋なしパンの全長、全幅、全深は用いらいれる特定の場
合次第で容易に選択される。蓋なしパンは内部隔壁によ
つて蓋なし隔室に分けられる。これらの内部隔壁は、熱
間ドロスと蓋なしパン間の熱接触を向上させるのみなら
ず、冷却ドロスを取扱い便利なサイズのブロツクにして
回収できるのを確実にする。蓋なしパンはドロスを冷却
するのに所望の加熱能をもつだけの厚みのある鋳鋼また
は鋳鉄、もつと望ましくは鋳鋼で作られるのがよい。
蓋なしパンの重量と該パンを充填するのに必要なドロス
の重量との比は少なくとも1:1であるのが望ましい。こ
の比は、パンが炉から奪う温度から純金属（アルミニウ
ムの場合は659℃）の溶融（固相）温度直下の温度まで
冷却されるときドロスによつて発生する熱を吸収する放
熱器として作用するのに足りる加熱能力を備えるのを確
実にするのに充分なもので、損失をなくする。実際に
は、安全性の限界は、特定の合金に含まれる低融点相の
溶融温度以下にドロスをもつてくるのに必要とされ、従
つて蓋なしパンの重量とドロスの重量との比は、1.5:1
から2:1までが望ましい。
ドロスがもはや反応しない（アルミニウムドロスについ
ては例えば400℃以下）安全温度までドロスを冷却する
主な部分すなわち60％〜85％が蓋なしパンとの熱交換に
よつて冷却されるのが望ましい。この目的のために蓋な
しパンの隔室の寸法はドロスが該パンの最も近い表面か
ら離れていても0.5m以上にはならないことが望ましい。
蓋なしパンはその容積の立方メートル当たり少なくとも
５平方メートル望ましくは少なくとも９平行メートルの
ドロスに対して露出される面積をおおむねもたなければ
ならない。その結果、安全温度までのアルミニウムドロ
スの冷却は、実際の時間間隔はドロスの金属含有量およ
び存在する主な合金成分にもよるが、12時間の最大時間
間隔内で終了する。テストでは、１屯ロツトの部分的に
白熱化（黄熱）したアルミニウムドロスがわずか４時間
以内で400℃以下まで安全に冷却されることが示され
た。ドロスがこの段階でパンとの熱平衡に達するドロス
を待つの必要なくして除去される。
本装置の他の部分は、ドロスが充填されてパンのまわり
にほぼ閉じた間隔を形隙するときこのパンを覆うように
形造られた外側容器である。１つの実施例は、ドロス充
填のパンを覆いその上に下降するように形造られら底蓋
なしのフードに関する。他の実施例は、ドロスを充填し
たパンを入れるドアつきの前面充填式の容器である。
フードはパンを覆うように形造られ、ドロス充填パンの
まわりでほぼ閉じた間隙を形成している。不活性ガスの
使用を最小限に抑えるのには、この目的のためにフード
をそれ以上大きくする必要はない。フードはドロスの熱
によるひずみをなくするだけの重量と強度をもつた鋼ま
たはその他の金属で作るのがよい。もしパンが砂（また
はその他の粒状物質）の台または砂の環によつて囲まれ
た床に位置決めされるならば、フードは下降し、スカー
トの底縁はフードとパンとの間の間隔を大気から封じる
ように砂中に埋められる。この種の砂封じは、公知技術
で用いられていた水封の危険を避けるばかりでなく、フ
ードの台まわりでのゆるい崩壊物が適切なシールを邪魔
することのないように作用する。
或いはまた例えば耐火ウールまたは高温ゴムでできたガ
スケツトを用いてシールを作つてもよい。粒状物質また
はその他のガスケツトは床の凹み上に位置決めされても
よい。さもなくばフードを単に、例えば耐火セメントま
たは金属の中実の床におくよう構成してもよい。金属床
をフードを介してドロスから熱を奪うために人為的に冷
却することもできる。
前面充填式容器では、ドロス充填パンを導きまた退かせ
るシール可能なドアを設けてもよい。容易に補強壁を設
ければ床の空間を有効にし、いくつかの容器を重ねるこ
とができる。容器の壁と屋根の少なくとも一部分を二重
にし、これらの間に冷却流体（例えば空気）を通過させ
る手段を設けてもよい。これは屋根がドロスによる輻射
加熱を受けるとき特に必要とされる。
外側容器には不活性ガスをほぼ閉じた間隙に導く弁が設
けられる。不活性ガスはアルゴンであるのが望ましいが
窒素のような他のガスを金属ドロスの性質が許す場合に
は用いることもできる。窒素は溶融アルミニウム金属と
反応し、従つてアルミニウムドロスと共に用いることは
望ましくない。酸素を間隙から急速に移動させることが
必要であれば、ゆるやかな安定した流量を伴なう不活性
ガスの初期サージングを用いてもよい。最適の安定流量
は、用いられるフードがいかによく着座するかによつて
決まる。もしドロスが一部でのみわずかに白熱化するの
みであれば、0.5〜1scfnの初期かつ定常状態の流れを首
尾よく用いることができる。
前述したようにドロスによつて発生した大量の熱はパン
によつて吸収される。その残りは、外側容器、地面およ
び不活性ガスで消失する。わずかなもう１つの利点は閉
じた間隙と熱交換器を不活性ガスが循環することによつ
て得られる。しかし、この構成は高くつき、殆んどの場
合コスト的に効果が上がらない。
冷却後、ドロスはパンから避退し残留金属を回収する
か、または単に処分のために在来の手段で処理される。
蓋なしパンの隔室の大きさは、また別の処理加工用の在
来サイズのドロスのブロツクを作るように選択される。
冷却中ドロスに対する機械的な作用が欠けるために、ド
ロスには比較的小さい割合の微粉を入れて大量の未反応
の金属の回収を技術的に簡単化して経済的にする。試験
的に、本発明によつて冷却されたドロスから80％以上の
未反応アルミニウム金属を回収した。対照的に、ドロス
をドロス室内の金属床にのばして拡げ、または回転冷却
器によつて冷却すると、たつた65〜75％の未反応金属し
か普通には回収されなかつた。さらにドロスが本発明に
よつて冷却されるドロスと、冷却室で冷却する場合より
もより高い割合のアルミニウムがおおむね残された。
第１図に関して述べると、ドロスを冷却するパン10は3.
75cmの厚さをもつた鋳鋼で作られ、内部隔壁12によつて
４つの隔室に分けられる。隔室のおのおのは長さ100c
m、巾42cm、深さ42cmの寸法をもつている。隔室12の頂
縁はパンの縁16とほぼ同じ高さをもつている。パンは長
い方の縁に沿つてリツプ18を設け、ドロスが溶融金属の
表面から移動するのを助けている。
第２図にはパンがコンクリートの床20に位置決められ、
砂22の環によつて囲まれているのが示される。フード
は、ドーム状の頂部24、懸架スカート26からなつていて
スカートの底縁は砂22の環内に着座している。4.5mmの
シート鋼でできたフードには２つのリフトハンドル28が
設けられ、このフードは2.5mの長さ、1.4mの巾および1m
の高さをもつている。フードにはアルゴンのような不活
性ガスをパンとフードの間のほぼ閉じた間隙32に導く弁
30が設けられる。圧力逃がし弁33もまた設けられる。
第3A,3Bおよび第3C図にはフードのスカート26と冷却室
のコンクリート床20との間にできたシールを詳細に示し
ている。
第3A図において、砂22の台は、スカートの底縁を入れる
ように形造られた床の溝44に位置決められる。第3B図で
は耐火ウールのパツド46がスカートの底縁を入れる溝48
に位置決めされる。第3C図ではスカート26の底縁は、床
の歯形突起54の傾斜面52におかれた耐火フアイバーガス
ケツト50を備えて崩壊物が溜まらないようにしている。
第４図は床34、側壁36、屋根38およびガスケツト42によ
つてシールされたヒンジドア40を備えた前面充填式容器
を示す。ドアの隙間はドロスが完全に充填されたパンを
入れらるように充分大きくされている。前述したように
壁は補強されていくつかの容器が互いに重なり合うよう
にしている。容器の側壁36と、特に屋根38とは二重張り
されていて壁を強制空気で冷却するようにしている。容
易にはアルゴンのような不活性ガスをほぼ閉じた容器内
部に導く弁（図示しない）が設けられる。
第５図はおのおのが蓋なしドロスパン50を保持している
重ねられた３つの容器56を示す。容器は互いに、かつ床
20からも離され、ポンプ60は容器まわりとその下で強制
空気による冷却を行なつている。
【図面の簡単な説明】
第１図はドロスを入れる蓋なしパンの平面図、第２図は
その上で適所におかれたフード付きのパンの側面図、第
3A,3Bおよび3C図は第２図の詳細図でフードのスカート
をシールするそれぞれの構成を示す。第４図はドロス充
填パンを入れる正面充填式容器の斜視図、第５図はドロ
スパンを中に入れた重なり合つた３つの容器の正面図で
ある。 10……パン、12……内部隔壁、14……隔室、20……床、
22……砂、26……スカート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭58−300（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−49700（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−84507（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭31−1501（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ドロスとパンとの間の熱的接触を改善する
    内部隔壁によってふた無し隔室に分けられ、かつドロス
    を入れるふた無し金属パンと、外側容器とを設け、金属
    パンが放熱器として作用しドロスからの熱を吸収するよ
    うにドロスを金属パンに導き、金属パンまわりにほぼ閉
    じた間隙を形成するように外側容器を充填金属パン上に
    位置決めし、ドロス中の遊離金属の酸化度を減じるよう
    に不活性ガスを間隙を導くことを含む非鉄金属ドロス冷
    却方法。
  2. 【請求項２】ドロスは主として金属パンとの熱交換によ
    って冷却される特許請求の範囲第１項記載の非鉄金属ド
    ロス冷却方法。
  3. 【請求項３】アルゴンが不活性ガスとして用いられる特
    許請求の範囲第１項または第２項記載の非鉄金属ドロス
    冷却方法。
  4. 【請求項４】ドロスはアルミニウムドロスである特許請
    求の範囲第１項から第３項までいずれか１項に記載の非
    鉄金属ドロス冷却方法。
  5. 【請求項５】ドロスに入れるふた無しパンと、外側容器
    とからなる非鉄金属ドロス冷却装置であって、ふた無し
    パンはドロスとパンとの間の熱的接触を改善する内部隔
    壁によってふた無し隔室に分けられ、かつドロスからの
    熱を吸収する放熱器として働くのに充分な熱容量をもっ
    た金属で作られ、外側容器は、ドロスが充填されてふた
    無しパンまわりにほぼ閉じた間隙を作るときふた無しパ
    ンにかぶさるように形造られ、ドロス内の遊離金属の反
    応度を減じるように不活性ガスを間隙に導く手段を設け
    ている非鉄金属ドロス冷却装置。
  6. 【請求項６】金属パンは鋳鋼または鋳鉄で作られている
    特許請求の範囲第５項記載の非鉄金属ドロス冷却装置。
  7. 【請求項７】鋳鋼は1cm〜5cmの厚さをもっている特許請
    求の範囲第６項記載の非鉄金属ドロス冷却装置。
  8. 【請求項８】外側容器は、懸架スカートを備えたフード
    であり、該スカートの低縁は金属パンまわりの間隙を実
    質的にシールするように支持体に着座するように形成さ
    れている特許請求の範囲第５項から第７項までいずれか
    １項に記載の非鉄金属ドロス冷却装置。
  9. 【請求項９】外側容器は前面充填式容器である特許請求
    の範囲第５項から第７項までいずれか１項に記載の非鉄
    金属ドロス冷却装置。
  10. 【請求項１０】外側容器の壁と屋根の少なくとも一部分
    は２重分にされ、壁と屋根の間に冷却流体を通過させる
    手段を設けられている特許請求の範囲第９項記載の非鉄
    金属ドロス冷却装置。
  11. 【請求項１１】ふた無しパンの重量と、該パンを充填す
    るのに必要とされるドロスの重量との比は少なくとも1:
    1である特許請求の範囲第５項から第10項までいずれか
    １項に記載の非鉄金属ドロス冷却装置。
  12. 【請求項１２】ふた無しパンは、その容積の立方メート
    ルあたり少なくとも5.0平方メートルのドロスに露出さ
    せた表面積をもっている特許請求の範囲第５項から第11
    項までいずれか１項に記載の非鉄金属ドロス冷却装置。
JP26173386A 1985-11-01 1986-11-01 非鉄金属ドロス冷却方法および装置 Expired - Fee Related JPH0784625B2 (ja)

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CA (1) CA1267783A (ja)
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