JPH10502704A

JPH10502704A - ドロスからの非鉄金属の回収

Info

Publication number: JPH10502704A
Application number: JP50454396A
Authority: JP
Inventors: ドゥーブ，ギスレイン; リタリエン，マルコ; ペルティエ，ロジェ; ワン，ゾウ
Original assignee: Alcan International Ltd Canada
Current assignee: Rio Tinto Alcan International Ltd
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 1998-03-10
Also published as: WO1996002681A1; AU2878395A; DE69502198T2; EP0771364A1; DE69502198D1; US5470376A; EP0771364B1

Abstract

(57)【要約】本発明は、非鉄金属を含有するドロスからその金属を回収する方法に関する。その方法は、炉（好ましくは回転炉）にドロスと金属のための集合助剤とを導入すること、ドロスとフッ化物化合物とを金属の融点より高い処理温度に、実質的に炉内を非酸化性雰囲気に保持する加熱手段を使用して、加熱すること、ドロスが処理温度に達するまでドロスを攪拌すること、固体ドロス残留物から分離した溶融金属を除去すること、及び、炉から固体ドロス残留部を除去することを含む。この集合助剤は、処理温度で実質的に固体であるフッ化物塩又はその混合物、例えば、氷晶石、回収氷晶石、ＡｌＦ₃、ＮａＦまたはこれらの混合物である。塩または混合物は、処理中ドロス内に止まり、ドロスを粘着にせず、これにより、ドロス粒子が塊りになるのを避ける。フッ化物の使用は、加熱操作過程や、廃棄ないしドロス残留物の使用の過程のいずれでも環境への問題を発生することなく、ドロスの金属含有量の回収率を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】ドロスからの非鉄金属の回収技術分野本発明は、二次金属溶解や再溶解の操業から生じるドロスからの非鉄金属、特にアルミニウムの回収に関する。背景技術ドロスは、再溶解、金属保持及び取扱の操作中に、溶融金属が空気のような反応性の雰囲気中に接触した際に、溶融非鉄金属の表面上で生じる材料である。ドロスは、相当量の溶融した自由な（反応していない）金属を担持した通常は金属酸化物から成り、経済的理由から、その残留物を捨てる前にその自由金属を抽出することが望ましい。自由金属を回収するための従来の方法は、以下のような１つないし幾つかの段階を含んでいる。１．機械的冷却装置又はドロス室（ここではドロスは床上に広げられる）の何れかを用いてドロスを冷却すること。２．冷却ドロスをドロス処理設備に移送すること。３．冷却ドロスの破砕と分級をすること、その後に、主に酸化物から成り、その後の段階で取扱が危険で不利益となるような微粒部分を（通常は投棄により）除去すること。４．溶融塩浴の存在下で大粒のドロス部分を加熱して、金属部分を再溶解し、その結果の溶融ドロップレットを合体させること。段階４は、通常、回転炉で行われる。ドロスの部分と塩混合物とは、装入されて直接火炎バーナーにより金属の融点を超える温度に加熱される。その炉は、振り回しや転落の作用を得るのに適当な回転速度で回転される。そのような処理の例が、例えば、McLeodらの米国特許番号３８７６１０５、マーフィー（Murphy ）らの米国特許３７８９０２４、及びパパフィンゴス（Papafingos）らの米国特許４０３０９１４に開示されている。これらの特許すべてが、融剤（flux）として塩混合物の使用を開示している。段階４で通常使用されるすべての塩混合物は、溶融金属の表面を保護する為に操作温度で溶解するように選ばれ、溶融金属を完全に被覆するような充分な量が添加されなければならない。最もよく使用される塩混合物は、充分に低融点を有するために塩化物を基礎とするものであるが、しばしば、氷晶石のようなフッ化物塩を添加していた。フッ化物塩は、流動性や溶融金属との濡れ性の改良、及び溶融塩混合物中への酸化物の溶解度の改良を含む様々な理由により添加される。典型的な塩混合物は、ＮａＣｌとＫＣｌとの５０：５０混合物で、これに少量（例えば５wt％）のフッ化物塩、例えば、氷晶石が添加される。ローリ（Lowry）の米国特許３０４３６７８は、ドロスを濡らしてスラリー又は濡れたペーストを形成するために低融点を有する融剤の使用を必要とする従来法の一例である。この特許は、融剤の成分としてフッ化物を示唆しているが、フッ化物は、その結果の融剤混合物に必要な低溶融温度を与える塩化物と組み合わせて少量が常に使用される。不都合なことに、溶融塩は、塩の煙霧を発生させて、プラント内や外部の環境の両方で腐食し易く、また、ドロス不純物を含む残りの塩ケーキは、その塩が水溶性で、廃棄場所から容易に水に溶け出るから、非常に汚染しやすい。直接プラズマ法（Ｄubeらの米国特許４９５２２３７、Lindsayの米国特許４９９７４７６、Drouetの米国特許５２４５６２７）や間接電気的方法（Montangaの米国特許３９９９９８０）で加熱する形式を使用する処理方法が提案されており、これらの方法は、炉装入物を保護するための溶融塩融剤を使用することなく溶融金属を溶融し分離するのに充分高い温度にドロスを加熱することを可能にする。これらの方法は、処理過程で過剰量の酸化性ガス（酸素、水、二酸化炭素）との反応から炉内装入物を保護するため炉内雰囲気を制御することによって働き、こうして満足できる回収率を得ることを可能にする。然しながら、これらの方法は、ドロス酸化物層に捕獲された金属の全部を加熱だけで完全に分離することはできず、特に、二次溶解と再溶解の工程で生成したドロスからの回収率は、期待よりも低い。この方法の回収率は、従来の溶融塩処理法に基づく方法よりも６％だけ低くなるであろうし、その結果の経済的不利益は厳しくなり得る。ドロスから金属を回収するための別の手掛かりが、ハイルマン（Heilman）らの米国特許２４８１５９１に開示されている。この方法は、ドロスが酸化雰囲気中で「発火剤（"igniting agents"）」（アルカリ金属の塩化物又はフッ化物を含む溶融した塩であり、フッ化物が特に有効である。）の存在下で回転させられる。その結果、ドロスの金属含有量の一部が発火され、これが残りの金属を分離するのに役立つ。しかし、このような操業は、多量の煙霧を発生させるだろうから、今日においては環境的に受け入れられない。その方法は、必然的に幾らかの金属の酸化を生じさせ、歩留りを低下させ、酸化性雰囲気の存在を必要とする。発明の開示本発明の目的は、二次溶解や取扱いの操業から生じる非鉄金属を含むドロスからの非鉄金属、特に、アルミニウムの回収のために改良された方法を提供することである。本発明の別の目的は、溶融塩浴や融剤の使用には基本的に頼らないドロス回収工程からの金属の回収率を改良することである。本発明の１つの態様によれば、非鉄金属のための集合助剤（coalescing aid）とともに炉内にドロスを導入し、炉内に非酸化性雰囲気を維持しながら、ドロスと集合助剤とを金属の融点を超える処理温度に加熱し、金属がドロスから分離するまでドロスを攬拌して、次いで、分離した金属を炉内から取り出すことによって、金属を含むドロスから非鉄金属を回収する方法が提供され、この方法は、集合助剤が、その処理温度で固体で残り且つフッ化物の塩又は塩混合物を含むことを特徴としている。本発明の重要な特徴は、集合助剤の使用であり、集合助剤は、即ち、処理中にドロス中の金属液粒（ドロップレット）を集めて金属プールに合体させるのを助長する材料である。これは、ドロス粒子を粘着性にしたり、ドロスを「粥状に」（ペースト状に）なるようにして、あるいは濡れたスラリー状に形成したりしてドロス粒子を実質的に塊りにさせるもの、即ち、ドロス粒子を一緒に固まらせるものではない。非酸化性雰囲気でのこの種の集合助剤の使用により、実質的に煙霧を発生させずに、金属回収速度を高く保つことができ、集合助剤は、ドロス残留物の処置の過程で環境問題を避けるのに充分少ない量で使用できる。本発明で使用される集合助剤は、それ自体が処理温度で実質的に固体のままであるフッ化物の塩または混合物から成るか又はそれらを含んでいる。フッ化物の塩または混合物が処理温度で部分的に溶融していることがあっても、このことは、その塩又は混合物が固体の外観を有し、処理中にドロスの固化やドロスのペーストないし懸濁物への変化の原因にならないという条件の下で、容認できる。この方法は、ドロスを塊状にしたり濡らす原因となる他の従来の融剤や材料の有意の量が存在することなくして操作される。ドロスの加熱は、炉中への酸化性ガスの導入を防止する他の手段、例えば、炉壁を通して熱を伝える「外熱式」電気加熱装置が使用できるが、好ましくは、プラズマ発生手段により発生したプラズマを使用して行われる。所謂「低減酸素（ reduced oxigen）」バーナも、炉内への水蒸気のような反応物を導入するバーナを除いて、ドロスの加熱に使用することができる。炉中に水を導入しない酸素− 炭素バーナのようなバーナは、残留酸化性ガスが、回収可能な金属から重要な損失を生じることなくドロスと反応するから、使用可能である。然しながら、好ましい加熱は、炉中に酸化性ガスを導入せず、回収可能な金属を犠牲にすることなく炉内に非酸化性雰囲気を実現する手段で行われる。適当なプラズマ発生手段は、例えば、消耗電極（通常はグラファイト）と非消耗電極（水冷又は空冷）と間の直流（ＤＣ）アーク、電極と加熱される負荷との間又は２つの電極の間でアークが衝撃する遷移型アーク（transferred arcs）、又は適当な電極を内包するトーチからのガスの流れによってプラズマが方向づけられる内包型アーク(contained arcs)を含む。特に、内包型アークプラズマトーチは、装置の単純な機械的設計を考慮すると、本発明の実施に特別に有用であると見られる。本発明には、溶融した融剤を使用せず、プラズマ発生装置も使用しないで、ドロスの加熱のために設計された回転炉が使用できるけれども、内包型アークプラズマを使用して本発明を実施するための特別の装置が、Dubeらの米国特許４９５２２３７に見られる（その特許の開示を参照してここに組み込まれている）。プラズマ発生装置は、ガスをプラズマに送ってプラズマを安定させ、ある場合には、所望の方向にプラズマを向けるようなガス源と組み合わされる。このために使用されるガスは、Ｎ₂、Ｈ₂、ＣＯ、ＣＯ₂ 、空気、Ａｒ及びＣＨ₄、これらのガスの混合物を含む。非反応性のガス、特に、Ｎ₂、Ａｒ又は酸素低減空気(oxygen-depleted air)を使用するのが特に有利であると見られる。この酸素低減空気は、空気から酸素の全部でないが大部分を除去するのに使用する先行の圧力スウィング吸収(pressure swing absorption（ＰＳＡ）)のような処理を空気が受ける時に製造されるものである。しかしながら、自由酸素又は化学結合しているが反応性の酸素を含むガスは、好ましくは、この方法には使用されない。酸素含有ガスが使用されるときのプラズマ発生器によって導入される酸素の量は僅かであって、少量のドロスと速やかに反応して、炉内に非酸化性雰囲気を創製する。この場合に避けることのできない回収損失があるから、非反応性ガスが一般的に好ましい。水蒸気を発生させるガスやガス混合物は、どのようにしても避けるべきであり、水蒸気の存在は、反応性と環境汚染の理由により防ぐべきである。本発明において処理されるドロスは、基本的に金属と金属酸化物を含み、酸化物は、実質的な大きさの層又は粒の形で存在する。金属は、実質的な厚みの酸化物層内にしばしば捕獲されている。ドロスが金属の融点で形成されるから、ドロスには金属屑に関連したペイント、ラッカーなどの汚染物はない。本発明の方法は、塩浴法によって従来回収できる全ての非鉄金属ドロスに適するが、特に、アルミニウム又はアルミニウム合金のドロスを処理するのに適している。本発明は、さらに基本的に、一次発生源からのドロスよりむしろ金属塩化合物を殆どあるいは全く含まないような圧延機又は押出機からのドロスに関連している。アルミニウム又はアルミニウム合金のドロスを処理するとき、ＮａＦ、ＡｌＦ₃ 、ＣａＦ₂、Ｋ₃ＡｌＦ₆、ＫＦ、ＬｉＦ、ＭｇＦ₂、Ｎａ₃ＡｌＦ₆及びこれらの混合物を含め、多数のフッ化物を使用することができる。氷晶石、ＮａＦ、ＡｌＦ₃とこれらの塩の混合物は、それ自体が特殊な化合物を形成する混合物を含めて、本発明のための特徴の最良の組合せを提供する。氷晶石が好ましく、「回収氷晶石（”recovered cryolite”）」と称される安価な種類の不純な氷晶石が、低額であると同様に取扱が相対的に容易であるから、特に好ましい。回収氷晶石は、Ｈａｌｌ−Ｈｅｒｏｕｌｔ法からの廃棄物から回収された氷晶石で、一般的に９９５℃の融点を持ち、重量で約８７−９０％のＮａ₃ＡｌＦ₆と重量で約２％のＡｌ₂０₃、重量で約１−１．５％のＮａ₂ＣＯ₃、重量で約４％のＮａ₂ＳＯ₄を含んでいる。本発明の重要な利点の一つは、添加されたフッ化物塩又は塩混合物の量が驚くほど低く、一般的に８％Ｆ（全荷重のパーセントとして計算されたＦの量）より少ないこと、しばしばこの量より少なくなる（０．４％Ｆと同程度と少ない）ことである。もし、氷晶石、あるいは回収氷晶石が使用されるなら、一般に、僅か０．４％Ｆから３．５％Ｆ（Ｆ重量でパーセントで測定された量）が必要である。氷晶石の量が多いと利益をもたらさず、実際に回収率が低下する結果となる（各フッ化物塩または塩混合物を添加する最適範囲を決定するための試験が実施できる）。さらにこの処理方法の好ましい特徴は、添加した塩が処理中に溶融しないことである。始めに述べたように、もし、塩が処理中に外観上固体のままであるならば、溶融できる成分を有する塩は、本発明の好ましい態様範囲に含まれる。少なくともある起源からの氷晶石は、そんな材料である。試験では、氷晶石が非化学量論的でありうるから、氷晶石が少量の「チオライト」（"chiolite"）を含むことがあることを示した。この成分は低融点であるが、材料は全体として、本発明の処理法を通じて外観的には、固体であって乾いたままである。このような塩の混合物は、混合物が完全に固体である（液体成分を含まない）下限（「固相線」）と、混合物が完全溶融している（固体成分を含まない）上限（「液相線」）との間の温度範囲にわたって溶けると言われる。好ましくは、この処理法は、使用される塩又は塩混合物が液相線より低い温度にあるが、塩混合物が全体として外観上固体で乾いたままであることを条件として、混合物を「固相線」温度を超えて使用するように、実施される。多数のフッ化物塩は、ドロスとの特別な相互作用があるから、金属の回収を高めるのに有効であるが、特殊な処理では、これらの塩の幾つかは、揮発性であって、効果を出す前に炉装入物から消失してしまうかあるいは周囲に逃散するかするので、好ましくない。金属の融点より低い温度で溶融するフッ化物は、これらの理由で一般に好ましくない。これには、例えば、ＫＡｌＦ₄を含み、金属回収を高めるのには有効であるが揮発性が大きくて商業的処理に使用するには好ましい塩ではない。本発明は、フッ化物塩だけを使用しても非常に有効に働く。二次溶解工程から得られたドロス中に導入されているレベルの少量の塩化物塩は、この方法による金属の回収に影響せず、装入物中に存在することができる。もし、塩化物塩が重量でドロスの２５−３０％の過剰に添加されたなら、ドロスからの金属の回収は、実質的に実際に低下する。ドロスは塊になり、金属は、包まれたドロスによって分離できないからである。好ましい操作の形態は、二次溶解処理から得られたドロス中への避けられない導入を除いては、塩化物塩の共存を避けることである。この処理法の高い回収は、塩が使用される他の方法で作用する機構と関係があるとは思われない。本発明のフッ化物塩は、処理中に実質的に溶融しているのではなく、それゆえ、金属ドロップレット上に保護液体皮膜を提供するものでもなく、酸化物のための溶媒として作用するものでもない。さらに、そのフッ化物と反応できて、保護的な又は金属分離の効果を生ずるような汚染材料はドロス中にはない。特別の理論によって束縛されたくないが、本発明は、反応性のフッ化物塩の使用により効果を出すもので、フッ化物塩は、酸化物層と金属とを反応させて金属から酸化物を分離する界面を生成し、さらにこのフッ化物塩は金属と反応してその界面張力を変化させ合体を促進するものであると信じられる。塩化物塩は、反応性塩として有効でないと思われ、金属と反応してＮａまたはＫイオンを生成するフッ化物塩が、表面張力を変えて合体を強化するのに最も有効である。この機構は、フッ化物塩の驚くほど低い濃度で、例えば、ドロス材料を被覆するには不十分な量で、実施可能である。これらの低い濃度で固体フッ化物塩が、本発明を実施するのに充分な固体−固体反応（酸化物と）又は固体−液体反応（溶融金属と）によって反応することは、特に驚くべきことである。氷晶石は、金属中にＮａを形成する固体として反応するので、特に好ましい塩であり、低い濃度で有効である。その機構は広く変化に富むフッ化物塩について作動するが、金属の融点で実質的に固体であるような、あるいは、特に好ましくは金属回収の全処理過程で実質的に固体であるような塩に働くこの機構の驚くべき能力が、低融点を有する塩の揮発性に関連する環境上と操業上の問題を克服するのである。フッ化物塩は、回転炉中にドロスとともに導入され、予熱される。ドロスと塩は、ドロスの金属含有量が溶融して除去しうるまで、不活性ガス下で処理される。例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金からのドロスの処理では、フッ化物が固体を維持している処理時間中は、約８５０℃以下の、好ましくは７５０℃以下の温度にドロスを加熱する必要がある。金属がドロスから除去された後は残留固体（ドロス残留物）をさらに加熱することがなされ、望むならば、フッ化物塩の融点を超える温度に加熱することがなされる。望ましくは、例えば、次の処置のため残留物を安定化するために、この段階では各種の反応性ガスも導入してよい。本発明の方法は、溶融塩融剤の使用に頼ることなく、ドロスから回収する金属の歩留りを改善できる利点がある。フッ化物塩の添加は相対的に少なく、「塩の塊り（salt cake）」に成長して、処分されることもない。フッ化物は、処理が終了した後にドロス残留物中に残るが、低いレベルであり、その残留物も、結果として、いろいろな二次的な処理に使用できる。残留物は、地上処分のために、他の化学物質（Ｃａ０のような）と反応させて、フッ化物を不溶性の形態（例えば、ＣａＦ₂）に変えることができる。図面の簡単な説明図１は、本発明の方法のために使用される回転炉の側面図である（プラズマトーチは省略してある）。図２は、図１の炉の正面図である。図３は、本発明のために使用できる型のプラズマトーチの縦断面図である。図４は、実施例１で得られた結果を示すグラフである。本発明を実施するための最良の形態本発明に従って、炉１０が、図１に側面図で（プラズマトーチは略）、図２に正面図で示されている。炉は、中空の鋼製の円筒（cylinder）１１から成り、高温抵抗性の耐火物層１２で内張された内壁を有している。円筒の内壁は、長手方向両端で内方に狭まっており、一端は端部壁１３で閉止されており、他方の端部が開口部１４を有し、１５で示すドア機構により閉じることができる。上記の構造体が、ドロスを処理するための閉じた炉室を形成している。円筒１１は、回転可能に及び傾動可能に枠組み１６に支持されている。枠組みは、円筒を長手方向の軸上でローラ１７上で回転させることができ、ピボット１８の回りに傾動できるようになっている。回転は、円筒とチェーン（不図示）により強固に結合されたギヤリング１９により行われ、チェーンは、ギヤリングの回りを通りモータ（不図示）により駆動され、モータは、間欠的にも連続的にも、また何れの回転方向にも、約１０ｒ．ｐ．ｍまでの速度、又は２０ｒ．ｐ．ｍの程度の高い速度で円筒を回転させる。傾動は、垂直のギャントリー部材２２と水平クレードル部材２３との間をネジブラケット２４を介して結合したネジロッド２１を回転させるモータ２０によって行われる。ネジロッドの回転が、水平より上方又は下方に好ましくは約３０° までの範囲の程度はピボットの回りのいずれの方向にも円筒を回転させる。ドア機構１５は、主枠組み１８の傾動部に強固に取り付けられた枠組み２５により支持される。枠組み２５は、回転可能な垂直シャフト２７を介して片側に蝶番で動く垂直のドア台（マウント）２６を含む。耐火物張り円形ドア２８が、枠組み２５上で垂直ピボット２９により支持され、このピボットは、ドアが枠組み２５に相対的に傾動するようにさせて、ドアが円筒１１の開口部１４に適当に着座することができる。ドアは、炉内ガスを外部に逃がすための通気孔として４個の孔を有している。通気孔は排気管３２を有する環状管路３１によってカバーされている。耐火物張りドア２８は円筒と共に回転し、ドア２８は、非回転枠組み２５に、環状管路３１の下に回転する低摩擦アニュラーベアリングを介して、取付けてある。開口部１４周辺とドアの対向する外面との間でのガスの放出は、円筒１１とドア２８との間で炉の開口部回りに繊維材料のガスケットを配置することにより妨げられる。ドアは、ケーブルと巻上げ装置３３によって閉じて保持され、巻上げ装置３３がドアを引いて円筒とシール接触させて、そして、ガスケットを圧縮している。ドアは、環状のプラズマトーチ台３５を受容する中心孔３４を有している。この孔と、そのトーチ台の噛み合い部品とを区切る壁が、ボール−ソケット型の継手を形成しており、この継手は、トーチ台を、この孔３４の長手方向の軸と相対的に（及びその結果としての円筒１１の長手方向の中心軸と相対的に）傾動するようにさせる。プラズマトーチが、トーチ台３５に配置されたとき、それが孔３４をガスの漏れに対してシールするが、トーチ台は、プラズマトーチを炉内で要求されるように傾動させるようにしている。一般的に、トーチ台は、プラズマトーチが、炉の長手方向中心軸の上下に１５°までだけ傾動するようにされている。本発明に使用する典型的な包含型のプラズマトーチ４０が、図３に示される。トーチは、前後の電極４３と４４の間に位置したガス吹き込み口４２を有する伸長管を含んでいる。アーク４５は、前後の電極の間で発生し、ガスは、プラズマに変えられ、ノズル４６から噴射される。プラスマトーチは、通常は、過熱を避けるため水冷ジャケット（不図示）を有している。トーチは、炉内に突出するノズル４６とともに、上に示した方法で、炉内に装着されることができる。上述の装置は、以下のように作動する。炉１０は、従来の加熱装置（例えば、ガスバーナー、電気要素）によって又はプラズマトーチによって、予熱される。１回のドロス装入分が、例えば、フオークリフトトラックに装着されて炉の開口部１４内に適合するように調整したショベルなどの装入装置（不図示）に準備される。そこでドア２８を開けて、炉が水平位置に傾動モータ２０により傾動される。炉にはドロスが、炉内全容積の４分の１ないし３分の１まで装入物で占められるまで、装入される。負荷重量が４つのロードセル３６（図１）により測定される。炉にはさらに、負荷重量との所望の比で集合助剤としてフッ化物塩が装入される。好ましくは、フッ化物塩は、回収氷晶石が使用され、前述したように、１％から７％の回収氷晶石の装入比が使用できるが、好ましくは、負荷重量の約４％で装入される。次に炉開口部１４の回りに繊維材料のガスケットが装着され、ドア２８が閉じられて、ドアを強固に閉止して保持するためにウインチ３３を作動させる。そして、炉は３０°まで上方に（ドア側端部が高く）傾動される。傾動角度が高い程、取り扱われるドロスの装入量が大きくできる。これは、形成されたときの溶融金属がドア開口部１４のレベルに上昇してはならないからである。しかし、傾動角度は、揺動の効果が妨げられる程大きくしてはいけない。プラズマトーチが作動されると、炉は、連続的に、好ましくは間欠的に、１ｒｐｍ未満の速度で、回転される。回転は、炉の内張り１２にホットスポットが形成されるのを防止してドロス装入物に熱を伝える。ドロス装入物の温度は、炉の内張り１２に埋設した熱電対及び／又はガス排出管３２内に取着した熱電対の何れかにより監視される。高い排出ガス温度は、装入が準備できているか、又は耐火物層が過熱されて、損傷が生じるかも知れないことを示している。コンピュータが、排出ガスの温度に従って炉の回転速度を変化させることを可能にするのに使用される。装入物が、ドロス中の金属の融点を超えるがフッ化物塩が溶融する温度（一般的には、７２０℃を超える温度）より低い温度に均一に加熱されたとき、プラズマ出力を切ることができ（そして、付加的にプラズマガスが装入され）、炉の回転速度は、大部分の金属が合体されて固体ドロス残留物から分離されるまで、増加される。次いで、回転が停止され、溶融金属が１つ以上の出湯口３７を通して回収される。炉の傾動と回転との能力は、溶融金属を１又は他の出湯口に向かわせるように使用することができる。溶融金属は、炉下に置いた排出鍋（不図示）に注入される。ドロス中に含まれる非金属不純物は、炉中に固体として残る。それは、最初ドアを開けて、次いで、炉を下方向に好ましくは約３０°だけ傾動することによって、除去される。非金属固体は、炉の口部に置かれた坩堝中に排出される。本発明の方法は、さらに、以下の実施例によって、示されるが、実施例は、いかなる方法でも本発明の範囲を制限するものと解してはならない。実施例１この実施例では、再溶解操業での合金化炉から発生したドロスの試料が、実験室炉で金属を回収するために、以下のように、処理された。１装入分１ｋｇのドロスが、小型の間接加熱回転炉に配置され、アルゴン雰囲気中で処理された。燃焼分析によるドロスの分析値は、重量で６９％の金属含有量を示した。ドロスもまた、１．４％の塩化物と、０．０６％のフッ化物を含有することが判った。繰り返し試験により、「回収氷晶石」の量を変えて集合助剤として添加され、炉を２ｒｐｍで回転しながら、ドロスが７２５℃に加熱された。この操作は、約３０分かかった。回転速度は、５ｒｐｍに増加され、ドロスが７２５℃でさらに２０分加熱された。試験後、液体金属と非金属残留物がアルゴン雰囲気中の炉内で冷却された。金属回収が燃焼分析により測定されたドロス金属含有量と比較されて、回収効率を得た。これは、添付図面の図４にプロットしてある。これらの結果は、フッ化物塩の添加量の操作範囲を示している。小規模の試験は、おそらく観察された効果を誇張しているが、フッ化物添加物からの結果である改良であることは明らかである。実施例２この実施例では、実施例１のドロスと同様の起源からのドロス３０トンの試料が、図１から図３に示した型の工業規模のプラズマドロス炉で処理された。燃焼分析によって決定したドロスの金属含有量が６５．５％であり、塩化物とフッ化物の含有量は、それぞれ３．２％と０．１４％であった。試験を繰り返して、ドロスが空気と窒素の下で回収氷晶石の２水準の添加量で処理された。回収効率は、以下の表１に示してある。この大規模処理試験は、空気又は窒素の下で、回収氷晶石の添加により改善した回収を実証し、さらに、プラズマトーチガスに空気の代用に窒素を使用することの利点を示した。実施例３この実施例では、他の実施例と同様の起源からのドロス（ドロス全量５００ないし１０００メトリックトン）を使用する長時間試験が、図１から図３に示した型の工業規模プラズマドロス炉と、従来の塩融剤（ＮａＣｌ−ＫＣｌ−５％氷晶石）を使用する従来の塩融剤回転炉とで実施された。プラズマドロス炉は、空気を使用してフッ化物を使用しない操業と、Ｎ₂で４％の回収氷晶石添加物（１．９６％Ｆ）で操業をした。長時間試験の期間に亘るドロスからの平均金属回収は、以下の表２に示し、プラズマ処理でフッ化物の使用は、従来の塩回転炉を超えて増加した回収率をもたらすことを示す。実施例４低濃度でのいろいろな塩化物とフッ化物の融剤についての金属回収効率を決定するために実験室試験が実施された。Ｎａを含む１つの融剤を含めた２つのフッ化物融剤と３つの塩化物融剤（そのうち２つの融剤は、少量のフッ化物を含む）とが使用された。全ての塩は、ドロス中、塩の重量で１％の割合で添加された。金属回収は、表３に示し、フッ化物塩は、この処理方での金属回収でもっと塩化物塩より非常に効果的であること、Ｎａ系フッ化物塩は、他のフッ化物塩よりもっと有効であること、を示した。好ましい回収氷晶石は最も有効である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９６年６月１９日【補正内容】請求の範囲１．ドロスを非鉄金属のための集合助剤とともに炉内に導入し、ドロスと集合助剤とを、炉内に非酸化性雰囲気を維持しながら金属の融点を超える処理温度に加熱し、ドロスから溶融金属が分離するまでドロスを炉内で攪拌し、次いで、分離した金属を炉から取り出すことにより、非鉄金属を含有するドロスから非鉄金属を回収する方法において、当該集合助剤が、処理温度で実質的に固体のままであって且つフッ化物塩若しくはフッ化物塩混合物を含むこと、及び、当該方法が、ドロスの塊り又はぬれの原因となる融剤若しくは材料の有意な量が存在しないで実施されることを特徴とする金属を含有するドロスから非鉄金属を回収する方法。２．当該集合助剤が、ＮａＦ、ＡｌＦ₃、ＣａＦ₂、Ｋ₃ＡｌＦ₆、ＫＦ、ＬｉＦ、ＭｇＦ₂、Ｎａ₃ＡｌＦ₆若しくはこれらの混合物を含むことを特徴とする請求の範囲１の方法。３．当該集合助剤が、氷晶石若しくは回収氷晶石を含むことを特徴とする請求の範囲１の方法。４．当該集合助剤は、当該ドロスに、ドロスの重量に対するフッ素の重量で０．４から８％までの量で添加されることを特徴とする請求の範囲１、請求の範囲２又は請求の範囲３の方法。５．当該集合助剤は、当該ドロスに、ドロスの重量に対するフッ素の重量で０．４から３．５％までの量で添加されることを特徴とする請求の範囲３の方法。６．当該ドロスと集合助剤とがプラズマによって加熱されることを特徴とする請求の範囲１、請求の範囲２、請求の範囲３、又は請求の範囲５の方法。７．当該プラズマが、ＤＣアークとして消耗型電極間で、ＤＣアークとして非消耗電極間で、移行型アークプラズマ発生器によって、若しくは内包型アークプラズマトーチによって、発生されることを特徴とする請求の範囲８の方法。８．当該プラズマが、内包型アークプラズマトーチによって発生されることを特徴とする請求の範囲６の方法。９．当該プラズマトーチが、作動ガスとして、窒素、水素、一酸化炭素、アルゴン、酸素低減空気、又はこれらの混合物を使用することを特徴とする請求の範囲８の方法。１０．当該ドロスと集合助剤とは、炉を連続的に、間欠的に若しくは往復的に回転させることによって攪拌されることを特徴とする請求の範囲１、請求の範囲２、請求の範囲３、請求の範囲５、請求の範囲７、請求の範囲８、又は、請求の範囲９の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者リタリエン，マルコカナダ、ジー０ブイ・１ケイ０、ケベック、ラテリエール、デュ・ロッシェ・ストリート1939番 (72)発明者ペルティエ，ロジェカナダ、ジー７エス・４エヌ９、ケベック、ジョンキエール、コルミエ・ストリート2162番 (72)発明者ワン，ゾウカナダ、ジー７エス・４ピー１、ケベック、ジョンキエール、コルミエ・ストリート2133番

Claims

【特許請求の範囲】１．ドロスを非鉄金属のための集合助剤とともに炉内に導入し、ドロスと集合助剤とを炉内に比酸化性雰囲気を維持して金属の融点を超える処理温度に加熱し、ドロスをドロスから溶融金属が分離するまで炉内で攪拌し、分離した金属を炉から取り出すことにより、非鉄金属を含有するドロスから非鉄金属を回収する方法において、当該集合助剤が、処理温度で実質的に固体のままであり、且つ、フッ化物塩若しくはフッ化物塩混合物を含むことを特徴とするドロスから非鉄金属を回収する方法。２．当該集合助剤が、ＮａＦ、ＡｌＦ₃、ＣａＦ₂、Ｋ₃ＡｌＦ₆、ＫＦ、ＬｉＦ、ＭｇＦ₂、Ｎａ₃ＡｌＦ₆若しくはこれらの混合物を含むことを特徴とする請求の範囲１の方法。３．当該集合助剤が、氷晶石若しくは回収氷晶石を含むことを特徴とする請求の範囲１の方法。４．当該集合助剤は、当該ドロスに、ドロスの重量に対するフッ素の重量で、０．４から８％までの量で添加されることを特徴とする請求の範囲１、請求の範囲２又は請求の範囲３の方法。５．当該集合助剤は、当該ドロスに、ドロスの重量に対するフッ素の重量で０．４から３．５％までの量で添加されることを特徴とする請求の範囲３の方法。６．当該ドロスと集合助剤とがプラズマによって加熱されることを特徴とする請求の範囲１、請求の範囲２、請求の範囲３、又は請求の範囲５の方法。７．当該プラズマが、ＤＣアークとして消耗型電極間で、ＤＣアークとして非消耗電極間で、移行型アークプラズマ発生器によって、若しくは内包型アークプラズマトーチによって、発生されることを特徴とする請求の範囲６の方法。８．当該プラズマが、内包型アークプラズマトーチによって、発生されることを特徴とする請求の範囲６の方法。９．当該プラズマトーチが、作動ガスとして、窒素、水素、一酸化炭素、アルゴン、酸素低減空気、又はこれらの混合物を使用することを特徴とする請求の範囲８の方法。１０．当該ドロスと集合助剤とが、炉を連続的に、間欠的に若しくは往復的に回転させることによって、攪拌されることを特徴とする請求の範囲１、請求の範囲２、請求の範囲３、請求の範囲５、請求の範囲７、請求の範囲８、または、請求の範囲９の方法。