JPS5844729B2 - Aluminium - Google Patents

Aluminium

Info

Publication number
JPS5844729B2
JPS5844729B2 JP13031875A JP13031875A JPS5844729B2 JP S5844729 B2 JPS5844729 B2 JP S5844729B2 JP 13031875 A JP13031875 A JP 13031875A JP 13031875 A JP13031875 A JP 13031875A JP S5844729 B2 JPS5844729 B2 JP S5844729B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aluminum
arc
charge
carbon
furnace
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP13031875A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5253713A (en
Inventor
ミルトン キビイ ロバート
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Reynolds Metals Co
Original Assignee
Reynolds Metals Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Reynolds Metals Co filed Critical Reynolds Metals Co
Priority to JP13031875A priority Critical patent/JPS5844729B2/en
Publication of JPS5253713A publication Critical patent/JPS5253713A/en
Publication of JPS5844729B2 publication Critical patent/JPS5844729B2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一回の種操作でアルミニウムの酸化物および炭
素含有化合物からなる供給材料から炭素熱的条件下に、
アルミニウムカーバイドが約5重量饅以下の金属アルミ
ニウムを製造するための新規かつ改善された方法に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for producing carbon dioxide from a feedstock consisting of an oxide of aluminum and a carbon-containing compound under carbothermal conditions in a single seed operation.
The present invention relates to a new and improved method for producing metallic aluminum having an aluminum carbide weight of less than about 5% by weight.

アルミニウムの熱的製法に関する従来技術を極めて大ざ
っばにしらべてみても、多くの人々によりアルミニウム
製造のための従来の電解法に代わる方法を見出すべく極
めて犬なる努力のはられれてきたことが直ちに理解され
る。
Even a very cursory review of the prior art for the thermal production of aluminum immediately reveals that tremendous efforts have been made by many people to find an alternative to the traditional electrolytic process for producing aluminum. be understood.

電解法とことなりアルミニウム製造のための熱還元法の
利用で多くの理論的利点の得られることが当業者により
古くから認められてきた。
It has long been recognized by those skilled in the art that the use of thermal reduction processes for the production of aluminum, as opposed to electrolytic processes, offers many theoretical advantages.

不幸にしてアルミニウム製造のため従来提案されてきた
熱的方法には一つの欠点があった。
Unfortunately, the thermal methods previously proposed for producing aluminum suffer from one drawback.

この欠点は熱的方法で実質的に純粋状態で大量のアルミ
ニウムを製造する方法がないという簡単な事実によるも
のであった。
This drawback was due to the simple fact that there was no way to produce large amounts of aluminum in substantially pure form by thermal methods.

熱的方法でアルミニウムを製造する場合の困難性はアル
ミニウム含有鉱石の還元でのアルミニウム生成の点にあ
るのではなく、アルミニウムを実質的に純粋な状態で回
収する点に存することが直ちに理解されよう。
It will be readily appreciated that the difficulty in producing aluminum by thermal methods lies not in producing the aluminum by reducing the aluminum-containing ore, but in recovering the aluminum in substantially pure form. .

従来の多くの特許ならびに文献にはアルミニウムと供給
原料中の種々の炭素含有化合物の間に生じるいろいろな
逆反応についての理論あるいは説明が行われている。
Many prior patents and literature provide theories or explanations for the various back reactions that occur between aluminum and various carbon-containing compounds in the feedstock.

従来の研究努力の総和として、現在までのところ電解法
による以外にアルミニウムを製造するための工業的方法
がないとされていた。
As a result of previous research efforts, it has been determined that to date there is no industrial method for producing aluminum other than by electrolytic methods.

一般に、従来のアルミニウムの熱的製造法なるものは二
つのカテゴリーに分類することができ、その一つはアル
ミニウムを蒸気の状態に作るものであり、また他の一つ
はアルミニウムが蒸気状態に達しないようにする、すな
わち液状アルミニウムとして形成せしめるものである。
In general, traditional aluminum thermal production methods can be divided into two categories: one that makes aluminum into a vapor state; In other words, it is formed as liquid aluminum.

アルミニウムが蒸気状態で作られる方法での主要な問題
点はアルミニウム蒸気が反応中に必ずできる一酸化炭素
と非常に反応しやすく、それによりアルミニウムー炭素
化合物ができる点である。
The main problem with methods in which aluminum is produced in the vapor state is that the aluminum vapor is highly reactive with the carbon monoxide that is necessarily formed during the reaction, thereby forming aluminum-carbon compounds.

種々の特許ならびに文献にはアルミニウムと一酸化炭素
の反応を最少限のものにするための多くの教示がなされ
ているが一般に従来提案されてきた解決法は非実際的で
あった。
Although various patents and literature provide many teachings for minimizing the reaction between aluminum and carbon monoxide, the solutions proposed in the past have generally been impractical.

アルミニウムが蒸気状態で作られる場合のこの一般的な
問題に対する一つの解決法は米国特許第3607221
号に記載され特許請求されている。
One solution to this common problem when aluminum is made in a vapor state is described in U.S. Pat. No. 3,607,221.
No.

この特許の方法によればアルミニウムを実質的に純粋な
状態で作ることはできるが非常に高い操作温度を必要と
しそのため構築材料の点で問題がある。
Although the method of this patent allows aluminum to be made in a substantially pure state, it requires very high operating temperatures and is therefore problematic in terms of construction materials.

アルミニウムを蒸気状態にしなければアルミニウムと一
酸化炭素の逆反応に関する前述の諸問題をさけうろこと
が認められていた。
It was recognized that the problems described above regarding the reverse reaction between aluminum and carbon monoxide could be avoided by not converting the aluminum into a vapor state.

すなわちアルミニウムが液体状態で形成されるような条
件下に実施されるならばこの液状アルミニウムは一酸化
炭素に対し比較的不活性であり従って逆反応生成物を含
まぬものが得られることが知られている。
It is known that if the process is carried out under conditions such that aluminum is formed in a liquid state, this liquid aluminum is relatively inert towards carbon monoxide and is therefore free of back reaction products. ing.

アルミニウムを液体状態で製造する多くの方法が従来文
献に記載されまた特許されているがこういった方法は何
れもアルミニウムカーバイドの俤の低いアルミニウムを
製造する意味では成功をおさめていない。
Although many methods for producing aluminum in liquid state have been described and patented in the literature, none of these methods have been successful in producing aluminum with low aluminum carbide clouds.

従来法のこの失敗の理由はアルミニウムカーバイドが溶
融アルミニウムに可溶性であって、アルミニウムカーバ
イドのアルミニウムに対する溶解度が温度上昇につれ犬
となる事実を考えれば容易に理解されよう。
The reason for this failure of the prior art method is easily understood in view of the fact that aluminum carbide is soluble in molten aluminum, and the solubility of aluminum carbide in aluminum increases as the temperature increases.

アルミニウムカーバイドは反応材として導入されるかあ
るいは還元反応中心らず形成されるかどちらかの事実に
より炭素熱的製造法中に存在する。
Aluminum carbide is present in carbothermal production processes due to the fact that it is either introduced as a reactant or is formed without reducing reaction centers.

というのはアルミニウムは炭素ならびにある種のアルミ
ニウムー炭素化合物と非常に反応しやすくアルミニウム
カーバイドを与えるからである。
This is because aluminum is highly reactive with carbon and certain aluminum-carbon compounds to give aluminum carbide.

このように従来法はアルミニウムを製造するため必らず
高温で実施されねばならぬため生成せる液状アルミニウ
ムは、−酸化炭素とは比較的反応しないが、システム中
に必らず存在するアルミニウムカーバイドをとかし従っ
てカーバイドで汚染されたアルミニウムができる結果と
なる。
Since conventional methods must be carried out at high temperatures to produce aluminum, the liquid aluminum produced is relatively unreactive with carbon oxide, but does not react with aluminum carbide, which is necessarily present in the system. Combing thus results in aluminum contaminated with carbides.

約5重量多より多くのカーバイド汚染物を含むアルミニ
ウムは、例えば温度が反応温度より幾分低くなると硬い
非流動性の塊りになり、高温時以外にそれをある場所か
ら別の場所に移す場合極めて困難である等多くの理由に
より極めて望ましくないことが指適されねばならぬ。
Aluminum containing more than about 5% carbide contaminants by weight, for example, becomes a hard, non-flowing mass when the temperature is somewhat lower than the reaction temperature, and if you transfer it from one place to another except at high temperatures. This is extremely undesirable for many reasons, including extreme difficulty.

さらにまたアルミニウム製造に電気エネルギーが消費さ
れ、またもしそれが約5重最多以上のアルミニウムカー
バイドで汚染されている場合にはさらに別のエネルギー
が次の循環操作に用いられねばならず電力消費量の点で
この方法は工業的に太刀うちできなくなることが理解さ
れるべきである。
Furthermore, electrical energy is consumed in the production of aluminum, and if it is contaminated with more than about 5 aluminum carbides, additional energy must be used for the next cycle operation, reducing the electricity consumption. It should be understood that this method becomes industrially unrivaled in this respect.

アルミニウムとの混合物中のアルミニウムカーバイドを
除く方法に関し種々提案がなされこの問題に関する多く
の特許ならびに文献がみられる。
Various proposals have been made regarding methods for removing aluminum carbide from mixtures with aluminum, and there are many patents and publications on this subject.

本発明はアルミニウムからのアルミニウムカーバイドの
除去に関するものではなく、そもそもアルミニウムカー
バイドの実質量を含まぬアルミニウムの炭素熱的製造法
に関するものである。
The present invention is not concerned with the removal of aluminum carbide from aluminum, but rather with a process for the carbothermal production of aluminum that does not contain any substantial amount of aluminum carbide.

本発明は商業技術者が永年希望してき、また技術者が理
論的に実施不可能と考えてきたことを達成するものであ
る。
The present invention accomplishes what commercial engineers have long desired and what engineers have thought to be theoretically impossible.

事実、本願明細書の実施例からも判るように、アルミニ
ウムカーバイド混入量の非常に少ないアルミニウムが炭
素熱的還元により大量に製造されている。
In fact, as can be seen from the Examples herein, aluminum containing very little aluminum carbide is produced in large quantities by carbothermal reduction.

本発明はアルミナ含有鉱石の炭素熱的還元にかかり、そ
の顕著なる特徴としてまた従来法とちがう点としである
種の決定的特徴を有する。
The present invention concerns the carbothermal reduction of alumina-containing ores and has certain defining features as its distinguishing features and as a point of difference from prior art methods.

先ず、本発明は元来二元温度法で、アルミニウムは第1
高温反応区域で作られその後それより非常に低い温度で
捕集されることが判る。
First, the present invention was originally a dual temperature method, and aluminum was the first
It can be seen that it is produced in the high temperature reaction zone and then collected at a much lower temperature.

アルミニウムが捕集される低い方の温度はアルミニウム
カーバイドがアルミニウムにより溶解されることが物理
的に不可能なように選ばれる。
The lower temperature at which the aluminum is collected is chosen such that it is physically impossible for the aluminum carbide to be dissolved by the aluminum.

というのは既に述べた如くアルミニウムの未反応アルミ
ニウムカーバイド溶解能力は厳密に温度の函数であるか
らである。
This is because, as previously stated, the ability of aluminum to dissolve unreacted aluminum carbide is strictly a function of temperature.

このように、アルミニウムはある温度で製造され、アル
ミニウムが物理的にアルミニウムカーバイドを大量に溶
解することのできない実質的により低い温度に保たれて
いる第2の区域に、冷たい未反応仕込み材料の上を流れ
て入る。
In this way, the aluminum is produced at one temperature and then transferred over the cold unreacted feed material to a second zone where the aluminum is kept at a substantially lower temperature where it cannot physically dissolve the aluminum carbide in large quantities. flowing into the stream.

本発明の新規方法の極めて重要な特徴はこの第1区域に
適用される加熱の型にある。
A very important feature of the novel method of the invention lies in the type of heating applied to this first zone.

本発明の新規方法では仕込み材料のごく少量のみがある
一定時に反応温度まで加熱され、仕込み材料の大部分は
反応温度より非常に低い温度に保たれねばならぬことを
絶対的に必要とする。
The novel method of the present invention absolutely requires that only a small amount of the feed material be heated to the reaction temperature at a given time, and that the majority of the feed material must be kept at a temperature well below the reaction temperature.

この要件は従来実施されている方法の何れのものに対し
ても全く相反するものである。
This requirement is completely contradictory to any of the conventionally practiced methods.

熱的操作を行う場合、主目的の一つは完全な反応を確実
ならしめるためできるだけ早くまたできるだけ均一に反
応区域中の仕込み材料を反応温度まで加熱するにありこ
のことが殆ど必然的に思われることは直ちに理解される
にちがいない。
When carrying out thermal operations, it seems almost inevitable that one of the main objectives is to heat the charge in the reaction zone to the reaction temperature as quickly and as uniformly as possible in order to ensure complete reaction. This must be understood immediately.

従来の研究者がまさにそのような努力をはらってきたこ
とはさして驚くにあたらない。
It is not surprising that previous researchers have undertaken just such an effort.

実際に上述の如き均−型の加熱を実施した場合には純粋
な状態でアルミニウムのできないことが見出された。
In fact, it has been found that when uniform heating as described above is carried out, aluminum cannot be produced in a pure state.

本発明の新規方法では仕込み材料の均一な加熱は採用さ
れず事実反応区域の最高温度部分で仕込み材料の大部分
は任意の一定時に反応温度にはなっておらず慎重にこの
ような状態が保たれている。
In the novel method of the present invention, uniform heating of the charge material is not employed; in fact, in the hottest part of the reaction zone, the majority of the charge material is not at reaction temperature at any given time, and such conditions are carefully maintained. It's dripping.

仕込み材料の大部分の均一な加熱が何故従来の研究者が
アルミニウム蒸気の代りに凝縮アルミニウムを与える炭
素熱演で実質的に純粋なアルミニウムを製造することに
失敗したかの主な理由と思われる。
Uniform heating of a large portion of the feed material is believed to be the main reason why previous researchers have failed to produce substantially pure aluminum with carbon heat treatment that provides condensed aluminum instead of aluminum vapor.

この理由ばあと知恵ではむしろ自明の如く思われる。This reason seems rather self-evident in hindsight.

もし全部の仕込み材料を反応温度まで加熱すれば形成さ
れ仕込み材料の上を流れるアルミニウムが炭素ならびに
高温で炉内にもともと存在するアルミニウムカーバイド
と接触し従って単一の炉操作でアルミニウムカーバイド
量の少ない生成物は得られないにちがいない。
If the entire charge is heated to the reaction temperature, the aluminum that is formed and flows over the charge will come into contact with the carbon as well as the aluminum carbide originally present in the furnace at high temperatures, thus producing less aluminum carbide in a single furnace operation. I'm sure you can't get anything.

仕込み材料が不均一に加熱されるなら、すなわち仕込み
材料の実質的に表面のみが表面加熱材料からアルミニウ
ムが作られるように加熱され、このアルミニウムが高温
に達していない仕込み材料の非反応部分の上を流れるよ
うにし従って生成せる凝縮アルミニウムがアルミニウム
カーバイドを実質的にとかせぬようにするなら一回の炉
操作で低アルミニウムカーバイド汚染アルミニウムの作
られることが見出された。
If the charge is heated non-uniformly, i.e. substantially only the surface of the charge is heated such that aluminum is produced from the surface-heated material, and this aluminum is heated over the unreacted parts of the charge that have not reached high temperatures. It has been found that low aluminum carbide contamination of aluminum can be produced in a single furnace operation if the condensed aluminum is allowed to flow so that the aluminum carbide produced does not substantially melt.

当然、仕込み材料の別の部分が次にこの高熱にさらされ
、サイクルが連続せられる。
Naturally, another portion of the charge is then exposed to this high heat and the cycle continues.

添付図の第1図は本発明方法を実施するに適した炉を表
わす。
FIG. 1 of the accompanying drawings represents a furnace suitable for carrying out the method of the invention.

炉の胴1には蓋2と覗き管3がもうけられている。A lid 2 and a viewing tube 3 are provided on the furnace body 1.

点検管4および5ももうけられている。Inspection tubes 4 and 5 are also provided.

絶縁材が6および7で示されている。グラファイト棒9
を通じての直流電流供給の正の末端にるつぼ8が接続さ
れている。
Insulation is shown at 6 and 7. graphite rod 9
A crucible 8 is connected to the positive end of the direct current supply through.

負電極10はスクリュー機構12により縦方向に調節可
能で電気的不電導性真空グランド11により炉蓋2から
絶縁されている。
The negative electrode 10 is vertically adjustable by a screw mechanism 12 and is insulated from the furnace lid 2 by an electrically non-conductive vacuum gland 11.

第2図は本発明方法実施に用いられる仕込み材料に直流
電流を与えるため装置されるプラズマアークの構成を示
し、第3図は本発明方法実施に用いられるプラズマアー
クで半波直流電流伝達のためもうけられたものの構成を
示し、第4図は第2図のプラズマアーク構成を利用し本
発明方法を実施するに適した炉を示す。
Figure 2 shows the configuration of a plasma arc that is used to apply a direct current to the charged material used in carrying out the method of the present invention, and Figure 3 shows the configuration of a plasma arc used in carrying out the method of the present invention for transmitting half-wave direct current. FIG. 4 shows a furnace suitable for carrying out the method of the invention using the plasma arc configuration of FIG. 2.

既に述べた如く本発明の新規方法は二つの温度操作、ア
ルミニウム製造反応が行われる高温区域およびアルミニ
ウムが未反応カーバイドを実質的にとかすことを防止し
つつアルミニウムを送り捕集するための低温区域を必要
とする。
As previously mentioned, the novel process of the present invention involves two temperature operations, a hot zone where the aluminum production reactions take place and a cold zone where the aluminum is transported and collected while preventing the aluminum from substantially combing the unreacted carbides. I need.

炉に、好ましくはアルミニウムカーバイドおよび/また
は炭素である炭素含有化合物と酸化アルミニウム含有材
料を混合して仕込む。
The furnace is charged with a mixture of a carbon-containing compound, preferably aluminum carbide and/or carbon, and an aluminum oxide-containing material.

実質的に純粋なアルミニウムを作ることが望ましいので
酸化アルミニウム含有材料は好ましくは高純度アルミナ
すなわちバイエルアルミナであるが本発明方法はまた不
純なアルミナおよびアルミニウムオキシカーバイドを用
いても操作可能であり、この場合得られる生成物にはカ
ーバイド汚染は認められないがアルミナ鉱石中に通常存
在する不純物は含まれる。
Since it is desirable to produce substantially pure aluminum, the aluminum oxide-containing material is preferably high-purity alumina, i.e., Beyer alumina, although the process of the present invention can also be operated with impure alumina and aluminum oxycarbide; The resulting product is free of carbide contamination but contains impurities normally present in alumina ore.

酸化アルミニウム含有化合物対炭素含有化合物の比は炭
素対酸素の1:1±0.05原子比が仕込み材料中に含
まれるように調節されるのが好ましい。
Preferably, the ratio of aluminum oxide-containing compound to carbon-containing compound is adjusted such that a 1:1±0.05 atomic ratio of carbon to oxygen is included in the charge.

本発明方法は約0.1気圧より高い任意の圧力で実施さ
れる。
The process of the present invention is carried out at any pressure greater than about 0.1 atmospheres.

約0.1気圧より低い圧力では実際の実施条件下で液状
アルミニウムができぬことが見出されている。
It has been found that pressures below about 0.1 atmospheres do not form liquid aluminum under practical operating conditions.

他方熱力学的考察から圧力が約0.1気圧以上に増大す
るにつれ蒸発損失が減少することが判る。
On the other hand, thermodynamic considerations show that evaporation losses decrease as pressure increases above about 0.1 atm.

しかしながら高圧を用いることはこういった圧力を取り
あつかい得る装置を必要とし従って約1.0気圧以上の
圧力の選択は蒸発によるエネルギー損失と装置コストの
経済的バランスによることが明らかである。
However, the use of high pressures requires equipment capable of handling these pressures, and it is therefore clear that the selection of pressures above about 1.0 atmospheres depends on the economical balance between energy loss due to evaporation and equipment cost.

一般に本発明方法の実際的な圧力は約0.5〜10気圧
のシステム圧であって1〜5気圧であることが好ましい
Generally, the practical pressure for the process of the invention is a system pressure of about 0.5 to 10 atmospheres, preferably 1 to 5 atmospheres.

後述する本発明の1具体例ではまたプラズマトーチを用
いることが理解されよう。
It will be appreciated that one embodiment of the invention described below also uses a plasma torch.

こういった場合トーチ自身が出力密度により圧力を与え
る。
In these cases, the torch itself applies pressure due to its power density.

すなわち反応部位でのトーチ直下での圧力がトーチから
離れたところの圧力より犬であり得ることが認められる
That is, it is recognized that the pressure directly under the torch at the reaction site can be greater than the pressure further away from the torch.

衆知の如く利用される特定圧力ならびに温度は熱力学の
法則の初歩的考察から明らかな如く相互に依存するもの
である。
It is well known that the particular pressure and temperature utilized are interdependent, as is clear from an elementary consideration of the laws of thermodynamics.

いろいろな圧力に対し必要な温度について述べている多
くの文献が存在する。
There is a large body of literature describing the required temperatures for various pressures.

しかしながらある一定圧力に対し必要とされる正確な温
度は熱力学的データの解釈によりことなる。
However, the exact temperature required for a given pressure will depend on the interpretation of the thermodynamic data.

しかしながら一般に1気圧で操作するためには約250
0’ Kの温度が必要である。
However, in general, to operate at 1 atm, approximately 250
A temperature of 0'K is required.

従って実際的見地から任意の一定圧力で反応を進行させ
るのに必要な正確な温度を規定することは困難である。
Therefore, from a practical standpoint it is difficult to define the exact temperature required for the reaction to proceed at any given constant pressure.

また多分より重要なことに、こういった特定温度を詳述
することは実用的意義がない。
Also, perhaps more importantly, specifying these specific temperatures has no practical significance.

というのは実際の炉の操作において温度測定に用いられ
る器械は光学的原理を利用するものであり、また電極が
あるため仕込み材料がみえないからである。
This is because the instruments used to measure temperature in actual furnace operation utilize optical principles, and because of the presence of electrodes, the charged material cannot be seen.

本発明の新規方法で利用される温度は任意の一定圧力に
おいて反応を進行させるに充分な熱を用いねばならぬが
あまり高温すぎると生成せるアルミニウムが炉から蒸発
し去るのでさけねばならぬと規定されよう。
The temperatures utilized in the novel process of the present invention specify that sufficient heat must be used to drive the reaction at any given constant pressure, but that too high a temperature must be avoided as the aluminum formed will evaporate from the furnace. It will be.

しかしながら実際的見地からはアルミニウムを作るため
のアルミナ含有鉱石の還元が吸熱でありまた反応自身が
温度を制御する。
However, from a practical standpoint, the reduction of alumina-containing ores to make aluminum is endothermic and the reaction itself controls the temperature.

温度および圧力に関し上述せる原理の全てと関わりなく
本発明方法を実施するため極めて好都合な方法のあるこ
とが見出された。
It has been found that there is a very advantageous way to carry out the process of the invention irrespective of all the principles mentioned above regarding temperature and pressure.

後述の如くオープンアークを還元すべき仕込み材料の表
面に当て仕込み材料に当るアークの電気密度を調節する
ことにより反応の正確な制御を達成しうることか見出さ
れた。
It has been found that precise control of the reaction can be achieved by applying the open arc to the surface of the charge to be reduced and adjusting the electric density of the arc impinging on the charge, as described below.

アークの当る仕込み材料1平方インチ当り電気密度を1
0〜50キロワツトに保つなら反応が望ましい具合に進
行することが見出されている。
Electrical density per square inch of material hit by the arc is 1
It has been found that the reaction proceeds as desired if maintained between 0 and 50 kilowatts.

アーク密度がその最少限度値をこえた場合反応が熱を吸
収するため、反応自体がより高いアーク密度での温度を
制御する。
The reaction itself controls the temperature at higher arc densities, since the reaction absorbs heat when the arc density exceeds its minimum limit.

「仕込み材料1平方インチ当りの電気密度」なる語はア
ークに供給された全電力(すなわちアンペア×ボルト)
をアークの当った仕込み材料面積で割ったものを意味す
る。
The term "electrical density per square inch of charge material" refers to the total power supplied to the arc (i.e. amperes x volts)
is divided by the area of the charged material hit by the arc.

プラズマトーチを用いる場合電気密度の計算では内部給
電を無視し転移電流のみを考慮に入れる。
When using a plasma torch, the internal power supply is ignored and only the transfer current is taken into account when calculating the electrical density.

アークの当っている全面積を測定する好都合な方法は光
学器械を用いることである。
A convenient way to measure the total area covered by the arc is to use optical instruments.

アークの当っている部分は白熱されておりその面積を測
定することができる。
The area hit by the arc becomes incandescent and its area can be measured.

仕込み材料の表面が平坦でない場合には仕込み材料をさ
らに加えることなく炉床にアークを当てかかる面積を測
定することができる。
If the surface of the charging material is not flat, the area of the arc applied to the hearth can be measured without adding additional charging material.

既に述べた如く本発明の新規方法の要件の一つは第1高
温区域に供給される仕込み材料が従来法の如く均一加熱
の状態にならない事である。
As already mentioned, one of the requirements of the new method of the present invention is that the charge material fed to the first hot zone is not uniformly heated as in the prior art method.

前述せる理由から、このシステムで作られるアルミニウ
ムは仕込み材料を流れおち従って仕込み材料が高温であ
るならばこのアルミニウムは未反応アルミニウムカーバ
イドをとかし炭素汚染生成物となることは明らかであろ
う。
For the reasons discussed above, it will be apparent that the aluminum produced in this system will flow through the feed and, if the feed is hot, this aluminum will dissolve unreacted aluminum carbide and become a carbon-contaminated product.

本発明にかかる加熱を行う−っの好都合な方法はオープ
ンアークを利用し、調節可能な電極を反応せしむべき仕
込み材料に対し負にすることであることが見出された。
It has been found that a convenient method of carrying out heating in accordance with the present invention is to utilize an open arc, with the adjustable electrode being negative relative to the charge material to be reacted.

「オープンアーク」なる語は反応せしむべき仕込み材料
と物理的に接触していない電極からのアークを意味する
The term "open arc" refers to an arc from an electrode that is not in physical contact with the charge material to be reacted.

この具体例においては仕込み材料が炉に入れられ、オー
プンアークが通常のグラファイト電極の如き適当な電極
から当てられる。
In this embodiment, the charge material is placed in a furnace and an open arc is applied from a suitable electrode, such as a conventional graphite electrode.

もしアークの電力が、アークの当る仕込み材料1平方イ
ンチ当り10〜50キロワツトの電気密度、好ましくは
1平方インチ当り25〜35キロワツトの電気密度を生
じるようなものであるなら仕込み材料の表面は所望温度
に加熱されるであろう。
If the power of the arc is such that it produces an electrical density of 10 to 50 kilowatts per square inch of charge material impinged by the arc, preferably 25 to 35 kilowatts per square inch of the charge material, the surface of the charge material is as desired. It will be heated to temperature.

しかしながらこの条件のみでは仕込み材料が均一に加熱
されぬようにすることを確実ならしめることはできない
However, this condition alone cannot ensure that the charge material is not heated uniformly.

そのためにはアークが断続アークでなければならない、
すなわち一定面積の仕込み材料に対しある時間オンでま
たある時間オフでなければならぬことが見出されている
For this, the arc must be an intermittent arc,
That is, it has been found that for a given area of the feed material, it must be on for a certain amount of time and off for a certain amount of time.

この種の操作を以下断続操作と称するが、これは仕込み
材料の特定の1部がオープンアークにより全時間の10
〜50%だけ直流電気加熱に付されることを意味する。
This type of operation, hereinafter referred to as intermittent operation, means that a particular portion of the feed material is supplied by an open arc for 10% of the total time.
This means that ~50% is subjected to direct current electrical heating.

1例をあげれば仕込み材料に1分間アークが当てられ次
に2分間アークが切られ、さらに1分間アークが当てら
れる。
In one example, the charge material is arced for one minute, then arced off for two minutes, and then arced for another minute.

本発明の好ましい具体例においてアークは1/120〜
90秒間当てられ次に加熱が全体時間の10〜50%で
のみ行われるよう適当時間切られることが望ましい。
In a preferred embodiment of the present invention, the arc is 1/120~
Preferably, the heating is applied for 90 seconds and then turned off for an appropriate period of time so that heating occurs only for 10-50% of the total time.

単にアークをオンにしまたオフにするだけではなくこの
断続加熱を達成する別のいろいろな方法のあることが直
ちに理解されよう。
It will be readily appreciated that there are many other ways to accomplish this intermittent heating than simply turning the arc on and off.

例えば多数の電極群を比較的広い表面積にわたり用いて
前述のガイドライン内で各電極を適当な時間にオンにし
たりオフにすることができる。
For example, multiple groups of electrodes can be used over a relatively large surface area, with each electrode turned on and off at appropriate times within the aforementioned guidelines.

別法として電極は連続してオンのままにしておくがアー
クが特定表面積に当る時間が全体時間の10〜50%に
なるよう機械的手段により仕込み材料の表面上を移動せ
しめることもできる。
Alternatively, the electrode may be left on continuously but moved over the surface of the charge material by mechanical means such that the arc hits a particular surface area 10-50% of the total time.

同様に、電極をオンのままにしておきアークが全体時間
の10〜50%一定面積に当るように機械的手段で仕込
材料をアークの下に出し入れすることもできる。
Similarly, the charge material can be moved in and out of the arc by mechanical means such that the electrode remains on and the arc covers a constant area 10-50% of the time.

仕込み材料に対し調節可能電極を負にしオープン直流ア
ークを用いることが有利であることが見出された。
It has been found advantageous to make the adjustable electrode negative with respect to the charge material and to use an open DC arc.

この理由は負電極の方が陽極材料よりも電子を放出しつ
つより少量の熱を受けるからである。
The reason for this is that the negative electrode receives less heat while emitting electrons than the anode material.

移動可能の負電極を用いての直流電気アーク操作の下で
、仕込み材料は大部分の熱を受は電極は炭素の過度の蒸
発をさけるに充分な低温のままになっている。
Under direct current electric arc operation with a movable negative electrode, the charge material receives most of the heat while the electrode remains cool enough to avoid excessive evaporation of the carbon.

このことが高温炭素蒸気が凝縮アルミニウム生成物と接
触しアルミニウムカーバイドを作りアルミニウム生成物
中にとけこむ機会を最少限ならしめるのである。
This minimizes the opportunity for hot carbon vapor to contact the condensed aluminum product to form aluminum carbide and dissolve into the aluminum product.

陽極アルミニウムに対し負のグラファイト電極はアルミ
ニウムに対し0.3%以上のA l 4 C3を加える
ことなくアルミニウムをとかしうろことが見出されてい
る。
It has been found that a negative graphite electrode relative to the aluminum anode can melt aluminum without adding more than 0.3% Al 4 C3 to the aluminum.

オープンアークが望ましいものと考えられている。Open arcs are considered desirable.

というのはアーク中断の時仕込み材料の表面温度が急速
に低下する機会があり、アーク中断中に炉のより冷たい
部分へ熱が移る結果として仕込み材料の大部分は必要な
低温に保持されるからである。
This is because the surface temperature of the charge has the opportunity to drop rapidly during arc interruptions, and as a result of heat transfer to cooler parts of the furnace during arc interruptions, most of the charge remains at the required low temperature. It is.

前述の高温操作中、形成せられる一酸化炭素はこのシス
テムから除かれその間アルミニウムは凝縮状態にあり従
って実用上実質的にアルミニウム化合物が逆反応で作ら
れることはない。
During the high temperature operation mentioned above, the carbon monoxide that is formed is removed from the system while the aluminum is in a condensed state so that practically no aluminum compounds are formed in the reverse reaction.

本発明の新規方法の第2段階は実質量のアルミニウムカ
ーバイドがアルミニウムにとけないような温度で凝縮ア
ルミニウムを取り出すことにある。
The second step of the novel process of the invention consists in removing the condensed aluminum at a temperature such that no substantial amount of aluminum carbide is dissolved in the aluminum.

この第2段階の温度は1250℃をこえてはならず、好
ましくは670〜1000℃である。
The temperature of this second stage should not exceed 1250<0>C, preferably between 670 and 1000<0>C.

このための一つの方法はアルミニウムの液体プールを炉
の内側に保ちその上に仕込み材料を浮かべ、仕込み材料
を前述の如く加熱しアルミニウムの凝縮状態のものを作
り、次いで生成せるアルミニウムが前述の温度に保たれ
ているアルミニウムの液状プール中に流れ入るようにす
ることである。
One method for this is to keep a liquid pool of aluminum inside the furnace and float the feed material on top of it, heat the feed material as described above to create a condensed state of aluminum, and then bring the resulting aluminum to the temperature described above. The idea is to allow the water to flow into a liquid pool of aluminum that is maintained at

当業者衆知の如く液状金属は優れた熱の導体でこのもの
はアークおよび仕込み材料から熱を、炉壁、屋根および
床を通じ熱が迅速に失われる場所へと移し、こうして必
要な温度制御を確実ならしめる。
As those skilled in the art know, liquid metals are excellent conductors of heat, transferring heat from the arc and charge to areas where it is rapidly lost through the furnace walls, roof and floor, thus ensuring the necessary temperature control. Make it familiar.

アルミニウムの液体プールを保持することは上述の温度
制御を確実ならしめる有効な方法ではあるが、他にも方
法があり従ってアルミニウムの液体プールの保持は本発
明の新規方法における絶対的要件ではないことが理解さ
るべきである。
Although maintaining a liquid pool of aluminum is an effective way to ensure the temperature control described above, there are other methods and therefore maintaining a liquid pool of aluminum is not an absolute requirement for the novel method of the present invention. should be understood.

例えばオープンアークの作用は生成されるアルミニウム
を未反応仕込み材料から凝縮アルミニウムが急速に冷却
するよう吹きとばす傾向がありそれが未反応仕込み材料
の上を通過する場合大量のアルミニウムカーバイドをと
かし得ぬよう充分に低温になることが見出されている。
For example, the action of an open arc tends to blow the formed aluminum away from the unreacted charge so that the condensed aluminum cools rapidly and cannot liquefy large amounts of aluminum carbide if it passes over the unreacted charge. It has been found that temperatures are sufficiently low.

生成アルミニウムはまた単に機械的手段により未反応仕
込み材料から除くこともできる。
The aluminum produced can also be removed from the unreacted feed material simply by mechanical means.

例えば生成せる凝縮アルミニウムが直ちに反応区域から
流れ出、未反応仕込み材料の上を通る時大量のアルミニ
ウムカーバイドの溶解を防止するに充分な低い温度にな
るよう冷却せしめるべく傾斜床を用いることもできる。
For example, a sloped bed may be used to cool the resulting condensed aluminum immediately from the reaction zone to a temperature low enough to prevent dissolution of large amounts of aluminum carbide as it passes over the unreacted feed material.

同じ結果を得るための別の方法は2段炉床をもちい、こ
の炉床の上段と下段とを、アルミニウムが上段から下段
へと流れうるに足る大きさでしかも仕込み材料は通過し
得ぬような通路群により連結せしめることを包含する。
Another way to achieve the same result is to use a two-stage hearth, with the upper and lower stages of the hearth being large enough to allow the aluminum to flow from the upper to the lower stage, but so that the feed material cannot pass through. This includes connection by a group of passages.

こうして、上段におかれている仕込み材料にアークが当
てられ液状アルミニウムができる場合、凝縮アルミニウ
ムは仕込み材料を通り炉床の第2段に流れ入りアルミニ
ウムカーバイドがそれと接触することはない。
Thus, when an arc is applied to the charge in the upper stage to form liquid aluminum, the condensed aluminum flows through the charge into the second stage of the hearth without the aluminum carbide coming into contact with it.

本発明の新規方法が有効であるためには生成液状アルミ
ニウムが未反応仕込み材料の上を流れる時約1250℃
以下の温度好ましくは670〜1000℃であることが
要求される。
For the novel process of the present invention to be effective, the liquid aluminum produced must be at a temperature of about 1250° C. as it flows over the unreacted feed material.
The following temperature is required, preferably 670 to 1000°C.

他方凝縮アルミニウムが未反応仕込み材料あるいは他の
炭素源から引きはなされた後は未反応仕込み材料あるい
は炭素源がなく従ってアルミニウムにとかされるアルミ
ニウムカーバイドが存在しないのでそれは任意の温度で
あってかまわない。
On the other hand, after the condensed aluminum is drawn off from the unreacted feed material or other carbon source, it can be at any temperature since there is no unreacted feed material or carbon source and therefore no aluminum carbide to dissolve into the aluminum. .

本発明の新規方法の別の重要な点は、オープンアークが
用いられるので大気にさらされている炉でなしに密閉炉
を用いることができる点である。
Another important aspect of the novel method of the present invention is that since an open arc is used, a closed furnace can be used instead of one that is exposed to the atmosphere.

密閉炉を用いることは、耐環境基準に応じるため汚染物
を除去すべく処理されねばならぬガスを非常に少くしう
るので環境保全の観点からも有用である。
The use of closed furnaces is also useful from an environmental point of view since very little gas may have to be treated to remove contaminants to meet environmental standards.

密閉炉はまた処理工程で放出される一酸化炭素の燃料と
しての利用を可能ならしめる。
Closed furnaces also allow carbon monoxide released during the process to be used as fuel.

アルミニウムを製造するため本発明の新規方法において
は密閉炉を必ずしも使用する必要はないが、密閉炉を用
いると環境保全およびエネルギー管理の面でさらに経済
的であり本発明方法がさらに有用なものとなる。
Although it is not necessary to use a closed furnace in the novel method of the present invention for producing aluminum, the use of a closed furnace is more economical in terms of environmental protection and energy management, making the method of the present invention even more useful. Become.

既に述べた如く、本発明方法の実施にはオープンアーク
を用いる必要があり、このオープンアークは前述の如く
通常のグラファイト電極を用い得ることもできるが、オ
ープンアークを得るためプラズマトーチを用いる具体例
が好ましい。
As already mentioned, it is necessary to use an open arc to carry out the method of the present invention, and this open arc can be formed by using a normal graphite electrode as described above, but there is a specific example in which a plasma torch is used to obtain the open arc. is preferred.

グラファイト電極を用いると適当な電力密度で熱を与え
また仕込み材料表面で作られるアルミニウムを仕込み材
料から離し移動させる傾向のある加圧ガス効果を与える
が、製品に少量の炭素を導入するという欠点がある。
The use of graphite electrodes provides heat at a reasonable power density and a pressurized gas effect that tends to move the aluminum formed on the charge surface away from the charge, but has the disadvantage of introducing a small amount of carbon into the product. be.

既に述べた如く、陽極アルミニウムに対し負であるグラ
ファイト電極はアルミニウムに対し約0,3重量俤以上
のアルミニウムカーバイドを含有せしめることなくアル
ミニウムをとかしうることか見出されている。
As previously mentioned, it has been found that graphite electrodes, which are negative with respect to the aluminum anode, can melt aluminum without containing more than about 0.3 weight of aluminum carbide relative to the aluminum.

しかしながら、グラファイト電極を用いると、アークが
消された場合、この電力密度のアークを再び作る唯一の
実際的方法は電極が仕込み材料に当り電気的接触が得ら
れるようになるまで、電極を下げることであるという点
において実際の操作上の欠点もある。
However, with graphite electrodes, if the arc is extinguished, the only practical way to recreate an arc of this power density is to lower the electrode until it hits the charge material and makes electrical contact. There are also practical operational drawbacks in that .

この種の作業は仕込み材料が電極に当たるという問題を
生じる。
This type of operation creates the problem of the charge material hitting the electrodes.

もし非常に多くの仕込み材料が電極に当たると電極の放
電性が変わり全体操作の支障となる。
If too much charge material hits the electrodes, the discharge properties of the electrodes will change, interfering with the overall operation.

こ・)いった問題をさけるため炭素あるいはグラファイ
ト電極と仕込み材料間のアーク衝撃に対し注意深い制御
を行わねばならない。
To avoid these problems, careful control of arc impact between the carbon or graphite electrode and the charge material must be used.

プラズマトーチを用いると炭素が生成物中に含まれずま
たジェットノズルを仕込み材料付近から完全に遠ざけて
もアークができる利点があるので通常のグラファイト電
極を用いる場合に経験される上述の困難性をさけること
ができる。
Using a plasma torch has the advantage that carbon is not included in the product and that an arc can be created even when the jet nozzle is completely removed from the vicinity of the charging material, thus avoiding the above-mentioned difficulties experienced when using ordinary graphite electrodes. be able to.

また何らかの理由でジェットを止めてもジェットを作る
装置の何れかの部分を仕込み材料と接触させなくても再
びジェットを作ることができる。
Further, even if the jet is stopped for some reason, the jet can be made again without bringing any part of the jet making device into contact with the charged material.

プラズマジェットのさらに別の利点はアーク柱が生成ア
ルミニウムを仕込み材料から押しやる通常の傾向以外に
ジェットがさらにガス流(プラズマジェット操作の本質
的特徴)をもちこのガス流がアークジェットの生成物ア
ルミニウムを反応部位から除く傾向をさらに犬となし従
ってアルミニウムが急速に冷却し未反応仕込み材料を大
量に溶解することがない点である。
A further advantage of plasma jets is that, in addition to the normal tendency of the arc column to displace the product aluminum from the feed material, the jet also has a gas flow (an essential feature of plasma jet operation) that displaces the product aluminum of the arc jet. The aluminum has a greater tendency to be removed from the reaction site, so the aluminum cools rapidly and does not dissolve large amounts of unreacted feed material.

さらに別の回路をもうけプラズマジェットの陽極素子と
炉床の間に第2給電を接続しアーク柱が負電極からジェ
ットノズルの方へ描かれず負電極から炉床の方へできる
ようにするならプラズマジェット利用でさらに大きな利
点がみられる。
If you create another circuit and connect a second power supply between the plasma jet anode element and the hearth so that the arc column is drawn from the negative electrode to the hearth instead of from the negative electrode to the jet nozzle, use plasma jet. An even greater advantage can be seen.

このような操作ではノズルにごくわずかの電流しか流れ
ない。
Such operation results in very little current flowing through the nozzle.

電流の大部分は炉床へ流れる。ジェットのノズルが仕込
み材料から大きく離れていても(例えば3〜6インチ)
反応部位に非常に犬なる昇温速度が得られる。
Most of the current flows to the hearth. Even if the jet nozzle is far away from the feed material (e.g. 3 to 6 inches)
A very slow heating rate is obtained at the reaction site.

これは仕込み材料がジェット装置のケースに当ることな
くジェットの下を通過する十分な機会を提供する。
This provides ample opportunity for the feed material to pass under the jet without hitting the case of the jet device.

もし何らかの理由で転移電流すなわち負電極から炉床へ
の電流が中断される場合内部ジェットの給電が負電極と
正ジェットノズルの間のジェットを通常のプラズマジェ
ット操作の状態に保つ。
If for any reason the transfer current, ie the current from the negative electrode to the hearth, is interrupted, the internal jet power supply maintains the jet between the negative electrode and the positive jet nozzle in normal plasma jet operation.

従ってジェットを炉床に対し物理的に動かさなくても何
時でも炉床への第2給電を通じジェットを再び作るため
のパイロットライトとして役立つ。
It therefore serves as a pilot light for re-creating the jet through the second power supply to the hearth at any time without physically moving the jet relative to the hearth.

負電極と炉床間の転移電力の始動および停止は毎秒60
サイクルで行われる程極めて迅速である。
Starting and stopping of the transfer power between the negative electrode and the hearth is 60% per second
It is extremely fast as it is done in cycles.

事実本発明にプラズマジェットを用いる好ましい1具体
例ではこの転移電力のために半波直流電力(例えば60
サイクル半波直流電流)を用いている。
In fact, in one preferred embodiment of using a plasma jet in the present invention, half-wave DC power (e.g. 60
(cycle half-wave direct current) is used.

こうして1/2サイクルでプラズマトーチ負の内部電極
と炉床正とに切換が生じる。
Thus, in 1/2 cycle a switch occurs between the plasma torch negative internal electrode and the hearth positive.

交流給電の電圧が逆転するとき整流が炉床からジェット
の内部電極へもどる転移電流をブロックする。
When the voltage of the AC feed is reversed, the rectifier blocks the transfer current from the hearth back to the internal electrodes of the jet.

ジェットの内部電極と炉床の間のこの種の半波転移を用
いるとターゲット域、主として反応部位、に加えられる
ピーク電力がターゲット域へ与えられる平均電力の約4
倍であることが理解される。
With this type of half-wave transition between the inner electrode of the jet and the hearth, the peak power applied to the target area, primarily the reaction site, is approximately 4 times the average power delivered to the target area.
It is understood that twice.

アークが仕込み材料へ運ばれる場合に比較しアーりが運
ばれない場合にはプラズマジェットによる仕込み材料へ
の加熱速度は重要ではない。
The heating rate of the charge material by the plasma jet is less important when the arc is not carried than when the arc is carried to the charge material.

従ってアークが仕込み材料に運ばれない半サイクルにお
いては該材料は炉の比較的冷たい(例えば1200℃)
壁に放熱しうる。
Therefore, in the half-cycle when the arc is not carried to the feed material, the material is exposed to the relatively cold temperature of the furnace (e.g. 1200°C).
Heat can be dissipated into the wall.

従って、反応に必要な非常な高温(2300℃)はジェ
ットが仕込み材料に当たっている非常に薄い層で生じる
にすぎず、仕込み材料のボディおよびそのまわりの部分
では温度が非常に低いことが容易に理解される。
It is therefore easy to understand that the very high temperature (2300°C) required for the reaction occurs only in a very thin layer where the jet hits the feed material, while the body of the feed material and its surroundings are at a much lower temperature. be done.

高温域は半波直流ジェット切換を用いる場合厚さ1イン
チのごく少部分だけである。
The high temperature area is only a small portion of one inch thick when using half wave DC jet switching.

単なる炭素電極で半波直流切換えを実施することは今の
ところまだ実用的方法が見出されていない。
No practical method has yet been found to perform half-wave DC switching using a simple carbon electrode.

電圧がOにもどるためアークが消えると、炭素あるいは
グラファイト電極では複雑な何らかの方法によりそれを
再び作らねばならない。
When the arc is extinguished because the voltage returns to O, it must be re-created by some complicated method with carbon or graphite electrodes.

第2図および第3図は本発明の新規方法に用いられるプ
ラズマトーチの構造を示す。
2 and 3 show the structure of a plasma torch used in the novel method of the invention.

どちらの図においても14はプラズマジェットケーシン
グのオリフィスを、15はケーシングを、16は陰極を
あるいは絶縁体22によりケーシング15から絶縁され
ているプラズマジェットの放射電極を示す。
In both figures, 14 designates the orifice of the plasma jet casing, 15 the casing, and 16 the cathode or radiation electrode of the plasma jet which is insulated from the casing 15 by an insulator 22.

従来の通常のプラズマジェット適用においては給電器1
9がノズル14およびケーシング15に対し負の電圧を
電極16に与える。
In the conventional normal plasma jet application, the power supply 1
9 applies a negative voltage to the electrode 16 with respect to the nozzle 14 and the casing 15.

電極16の先端から電子が放射され、ノズルと電極先端
の間のガスの力が電極16とノズル間の直接的放電を抑
制する。
Electrons are emitted from the tip of the electrode 16, and the force of the gas between the nozzle and the electrode tip suppresses direct discharge between the electrode 16 and the nozzle.

代りとして、電子は流れ出し次にもどって来てノズル1
4に当りペンシル型の先端のとがった形のジェットとな
り陽極表面の他のどことも無関係である。
Instead, the electrons flow out and then return to nozzle 1.
4, the jet becomes a pencil-shaped jet with a sharp tip and is unrelated to any other part of the anode surface.

換言すればこのジェットは他の陽極表面のどこをまわる
こともなく存在し保持される。
In other words, this jet exists and is held without going around any other anode surface.

さて第2図を参照し、もし電極16と他の導電性表面1
8の間に第2の給電装置を接続しこの供給源20から別
の直流電圧(例えば100ボルト)をスイッチ21を通
し接続すると、アークは切りかわり電極16とノズル1
4の間を流れる代りに電極16とターゲット域18の間
を流れる。
Now referring to FIG. 2, if electrode 16 and other conductive surface 1
When a second power supply is connected between 8 and another DC voltage (for example 100 volts) is connected from this supply 20 through switch 21, the arc is switched and the voltage between electrode 16 and nozzle 1 is
4 instead of flowing between electrode 16 and target area 18.

もし仕込み材料17がこの転移アークのターゲット域内
にあれば、それは迅速かつ有効に加熱されアークに与え
られるエネルギーの大部分を受は取る。
If the charge material 17 is within the target area of this transition arc, it heats up quickly and effectively and receives most of the energy imparted to the arc.

第2給電装置20を用いるこの操作態様の下で、もし簡
単な通常のプラズマトーチを仕込み材料の付近にもって
くるなら仕込み材料は非常に有効かつ迅速に加熱される
Under this mode of operation using the second power supply 20, the charge material is heated very effectively and quickly if a simple conventional plasma torch is brought into the vicinity of the charge material.

第3図はどのようにして半波切換を与えるかを示してい
る。
FIG. 3 shows how half-wave switching is provided.

この場合にも電極16と仕込み材料1Tの間に電力を第
2給電装置23および24が与えない時には給電器19
がアークを保つ。
Also in this case, when the second power supply devices 23 and 24 do not supply power between the electrode 16 and the material 1T, the power supply 19
maintains the arc.

変圧器23を通じての交流電圧が整流器24を通じ電流
を通過させ炉床18および仕込み材料1γに対し電極1
6を負にするような方向にある場合、その半サイクルに
は電流が負電極16から仕込み材料の方へ送られ仕込み
材料に熱を与える。
The alternating current voltage through the transformer 23 passes current through the rectifier 24 to the hearth 18 and the charging material 1γ to the electrode 1.
If the direction is such that 6 is negative, then during that half cycle, current is sent from the negative electrode 16 towards the charge material, imparting heat to the charge material.

変圧器23を通じての交流電圧が逆になり炉床18に対
し電極16を正にするようなむきになる場合には整流器
24が電流の通過をブロックしアーク転移が止まる。
If the alternating current voltage across transformer 23 is reversed such that electrode 16 is positive with respect to hearth 18, rectifier 24 blocks the passage of current and arc transfer ceases.

この場合アークは電極16とノズル14の間に描かれ給
電装置19により保たれる通常のプラズマジェットの形
にもどる。
In this case, the arc returns to the shape of a normal plasma jet drawn between the electrode 16 and the nozzle 14 and maintained by the power supply 19.

既に述べた如くこの種のアーク切換の利点は仕込み材料
表面が充分高温(例えば2300℃)に加熱されアルミ
ナと炭素間の反応が進行し凝縮状のアルミニウムと一酸
化炭素ができるが、整流器24が電流の通過をブロック
する交流サイクルの逆の半分においては仕込み材料は加
熱されず1200℃付近の温度であるまわりに熱を放射
する事実にある。
As already mentioned, the advantage of this type of arc switching is that the surface of the charged material is heated to a sufficiently high temperature (e.g. 2300°C) and the reaction between alumina and carbon proceeds to form condensed aluminum and carbon monoxide. The fact is that in the opposite half of the AC cycle, which blocks the passage of current, the feed material is not heated but radiates heat to a temperature of around 1200°C.

従って仕込み材料の内部は比較的低温で、製造されたア
ルミニウムにカーバイドがとりこまれることを防止する
に必須の条件が得られる。
Therefore, the interior of the charged material is relatively low temperature, an essential condition for preventing carbide from being incorporated into the manufactured aluminum.

同様にアークの転移様式でアークにより衝撃を受けない
まわりの仕込み材料粒子群は取り出しまで製造されたア
ルミニウムが保持される4域ヘアルミニウムがそれらを
横切って進む途中アルミニウムカーバイトがアルミニウ
ムに与えられる程充分高い温度までは加熱されない。
Similarly, in the mode of arc transfer, the surrounding feed material particles that are not impacted by the arc are transferred to the four regions where the produced aluminum is held until removal, where aluminum carbide is imparted to the aluminum as the aluminum passes across them. It does not heat up to a sufficiently high temperature.

以下実施例により本発明を説明する。The present invention will be explained below with reference to Examples.

実施例 1 真空あるいは制御された雰囲気で電気アーク加熱ができ
るように炉を作った。
Example 1 A furnace was constructed to allow electric arc heating in a vacuum or controlled atmosphere.

スチール製の炉の胴1に蓋2、覗き管3および点検管4
および5(本実施例では使用せず)をもうけた。
A steel furnace body 1 with a lid 2, a viewing tube 3 and an inspection tube 4
and 5 (not used in this example).

バブルアルミナの鋳造可能耐火物6とカーボン床7が断
熱性を与えている。
Bubble alumina castable refractories 6 and carbon beds 7 provide thermal insulation.

グラファイトるつぼ8をグラファイト棒9を通じ直流源
の正端子に接続した。
A graphite crucible 8 was connected through a graphite rod 9 to the positive terminal of a direct current source.

負電極10はグラファイト製で非導電性真空グランド1
1により炉の蓋から電気的に絶縁されていた。
The negative electrode 10 is made of graphite and has a non-conductive vacuum ground 1.
1 was electrically isolated from the furnace lid.

電極10はスクリュー機構12により縦に調節可能であ
った。
The electrode 10 was vertically adjustable by a screw mechanism 12.

−酸化炭素を除去するため炉の蓋2から減圧ライン(図
示されていない)がバッグフィルターを介し真空ポンプ
に接続されていた。
- A vacuum line (not shown) from the furnace lid 2 was connected to a vacuum pump via a bag filter to remove carbon oxides.

先ず大気圧より15“Hg低い減圧すなわち約1/2気
圧で4KW電力のアークを適用し炉を加熱した。
First, the furnace was heated by applying an arc of 4 KW power at a reduced pressure of 15"Hg below atmospheric pressure, or about 1/2 atmosphere.

このアークは棒9の位置でるつぼ上約V4“直径の面積
に当たっていた。
This arc struck an area approximately V4" diameter above the crucible at bar 9.

アークを止めたあと無光赤熱を示すにたるほとるつぼが
加熱された時443gの溶融アルミニウムが加えられた
443 grams of molten aluminum was added when the crucible was heated to a non-glossy glow after the arc was turned off.

このアルミニウムに数分間アークを当て約1000℃に
した。
This aluminum was heated to about 1000° C. by applying an arc for several minutes.

A14C358,55/対41.1冶金グレードAl2
O3の比の混合物を5多澱粉のバインダーを用い冷圧し
て作られた約8gのペレット一つをアルミニウムをスキ
ムしたあと溶融アルミニウムプールの上に浮かべた。
A14C358,55/pair 41.1 metallurgical grade Al2
One approximately 8 g pellet made by cold pressing the O3 ratio mixture with a 5 starch binder was skimmed of the aluminum and then floated on top of the molten aluminum pool.

このペレットを負電極の直下に位置せしめた。This pellet was placed directly under the negative electrode.

この系の圧力を大気圧より8〜10//Hg低い圧力に
下げた。
The pressure of the system was reduced to 8-10//Hg below atmospheric pressure.

30Vおよび500アンペアのアークを30秒間適用し
、この間にペレットは反応しアルミニウムができ、始め
のプールと合体することが認められた。
An arc of 30V and 500 amps was applied for 30 seconds during which time the pellets were observed to react and form aluminum and coalesce with the starting pool.

アークを止め、覗き管を通じアルコンを流入させ炉を大
気圧にもどし、覗きガラス13を取り除き、ノ1酸化溶
融物をむき出しにすべくプールをスキムしたあとさらに
二つのペレットを負電極の直下で金属プール上に浮かば
せた。
After stopping the arc and returning the furnace to atmospheric pressure by flowing arcon through the sight tube, removing the sight glass 13 and skimming the pool to expose the NO1 oxide melt, two more pellets were placed directly under the negative electrode. Floated on top of the pool.

プールの温度は約1100℃であった。The temperature of the pool was approximately 1100°C.

覗きガラスをもどし、系の圧を大気圧より8〜10“H
g下に低下せしめ15KWのアークを再びペレットと金
属プールとの交差点を覆うように当てた。
Return the viewing glass and lower the system pressure by 8 to 10"H below atmospheric pressure.
The temperature was lowered to below g, and a 15 KW arc was applied again to cover the intersection between the pellet and the metal pool.

アークターゲット面積は直径約3/4“であった。The arc target area was approximately 3/4" in diameter.

アークを60秒間当て、この間にアルミニウムがペレッ
トの露出表面上ペレットと始めのプールの交差部でペレ
ットの大部分が消費されるまで作られ、生成アルミニウ
ムは溶融プールと合体した。
The arc was applied for 60 seconds, during which time aluminum was created on the exposed surface of the pellet at the intersection of the pellet and the starting pool until most of the pellet was consumed and the formed aluminum coalesced with the molten pool.

この循環法を仕込み材料83gが反応せしめられるまで
繰返した。
This circulation process was repeated until 83 g of the charge material had been reacted.

何れの場合にもアークは90秒以上は適用されなかった
In no case was the arc applied for more than 90 seconds.

炉に原料を仕込む操作のためアークとアークとは2〜5
分間隔とした。
What is arc and arc for the operation of charging raw materials into the furnace?
It was set at minute intervals.

溶融プールはこの実験の間中1ooo℃〜1250℃に
保った。
The melt pool was kept at 100°C to 1250°C throughout this experiment.

系の圧力は大気圧下4”−10“Hgとした。The system pressure was 4"-10"Hg below atmospheric pressure.

固化させたあと金属を取り出し、秤量したところ478
gあり、このことは83IのAl2O3/Al4C3混
合物を仕込んでアルミニウム35.9ができたことを示
していた。
After solidifying, I took out the metal and weighed it, it was 478.
g, which indicated that aluminum 35.9 was produced by charging the Al2O3/Al4C3 mixture of 83I.

アーク直下の溶融プールの表面は実験の終りにかき乱さ
れていなかった。
The surface of the molten pool directly under the arc was undisturbed at the end of the experiment.

このかき乱されていない金属の三つのかたまりをAl4
C3含量について分析しそれぞれ0.48重量饅、0.
48重量量多よび0.28重量饅のA l 4 C3量
であることが判った。
These three undisturbed chunks of metal are Al4
Analyzed for C3 content, 0.48 weight cake and 0.48 weight cake, respectively.
It was found that the amount of Al 4 C3 was 48% by weight and 0.28% by weight.

製造されたアルミニウム金属は従来法の単一炉操作で作
られるものに比し非常に純度が高かった。
The aluminum metal produced was much purer than that produced by conventional single-furnace operations.

実施例 2 蓋からでなしに点検管4から減圧にする点のみを変え実
施例1と同じ炉を用いた。
Example 2 The same furnace as in Example 1 was used, except that the pressure was reduced from the inspection tube 4 instead of from the lid.

そのため実験中覗きガラスはそのままにしておいた。Therefore, the viewing glass was left in place during the experiment.

61.2重量俤のAl4C3と38.8重量多のAl2
O3との組成をもつ仕込み材料〔澱粉を加えずにペレッ
トに圧縮)244gを33回のサイクルで反応させた。
61.2wt Al4C3 and 38.8wt Al2
244 g of the feed material having the composition O3 (compressed into pellets without added starch) were reacted in 33 cycles.

アーク適用は倒れの場合も60秒をこえなかった。The arc application time did not exceed 60 seconds even in the case of a fall.

アーク適用とアーク適用の間の最少限の遅延時間は2分
であった。
The minimum delay time between arc applications was 2 minutes.

始めの27サイクルでのアーク強度は約12゜5KWで
あった。
The arc strength during the first 27 cycles was approximately 12°5 KW.

アーク適用積算時間は0.459時間であった。The cumulative arc application time was 0.459 hours.

実験時間は1.8時間であった。The experimental time was 1.8 hours.

アーク適用は最大60秒間としただし仕込み材料が完全
に反応していればそれより短時間内にアークを止めるル
ールを採用した。
The arc was applied for a maximum of 60 seconds, but a rule was adopted to stop the arc within a shorter time if the charged materials had completely reacted.

最後の6回のアーク適用を除き倒れの場合にも溶融プー
ルの表面温度は823℃〜1180℃であった。
The surface temperature of the melt pool was 823<0>C to 1180<0>C even in the case of collapse except for the last 6 arc applications.

最後の6回の操作のいくつかでは電力を21〜22KW
に上げ、前のサイクルで見掛は上反応していない仕込み
材料を完全に反応させた。
In some of the last 6 operations the power is 21-22KW
The feed material, which had apparently remained unreacted in the previous cycle, was completely reacted.

こういった大電力適用のあと認められた生成物プールの
最高温度は1320℃であった。
The highest temperature of the product pool observed after these high power applications was 1320°C.

実験中の系の圧力は大気圧下6〜11“Hgであった。The system pressure during the experiment was 6-11"Hg below atmospheric pressure.

始めのアルミニウムプールの重量は515gであった。The weight of the initial aluminum pool was 515g.

回収された全アルミニウムは617gで製造された金属
の正味回収は1029であった。
Total aluminum recovered was 617 grams and net recovery of metal produced was 1029 grams.

製造されたアルミニウムの分析ではアルミニウムカーバ
イドを2重量饅含むにすぎぬことが判った。
Analysis of the aluminum produced showed that it contained only 2 parts by weight of aluminum carbide.

実施例 3 本実施例は仕込み材料を液状アルミニウムプールと組合
せることなく本発明を実施する方法を示す。
Example 3 This example shows how to practice the invention without combining the charge with a liquid aluminum pool.

本実施例は第2図に示したプラズマアークを用い第4図
を参照して説明される。
This embodiment will be explained using the plasma arc shown in FIG. 2 with reference to FIG.

炉は気密外殻25、グラファイトの回転導電性炉床18
、炉床18にかみ合い直流電力供給装置20の正端子に
通じているブラシ27に電流を導く接続ポスト26を有
する。
The furnace has an airtight shell 25 and a rotating conductive hearth 18 made of graphite.
, has a connecting post 26 that conducts current to a brush 27 that engages the hearth 18 and leads to the positive terminal of the DC power supply 20.

給電器20の負の端子はプラズマアークトーチの内部電
極16に接続されている。
The negative terminal of the power supply 20 is connected to the internal electrode 16 of the plasma arc torch.

また給電器19の負の端子が電極16に接続され、該給
電器の正の端子はプラズマト−チのケーシング15に接
続されている。
Further, the negative terminal of the power supply 19 is connected to the electrode 16, and the positive terminal of the power supply is connected to the casing 15 of the plasma torch.

炉床18と共に補助炉床28も回転し、この補助炉床は
プラズマジェット下の仕込み材料の反応で作られる金属
を受は入れる形のアルミナ耐火物から作られている。
An auxiliary hearth 28 also rotates with the hearth 18, and is made of an alumina refractory shaped to receive the metal produced by the reaction of the charge material under the plasma jet.

炉床は毎分的0.2回転の割合で回転している。The hearth rotates at a rate of 0.2 revolutions per minute.

ケーシング15は炉床の中心からは片寄っていて、炉床
が回転するにつれ、仕込み材料がアークの下を通り仕込
み材料に断続的にアークが適用されるようになっている
The casing 15 is offset from the center of the hearth so that as the hearth rotates, the charge passes under the arc and the arc is intermittently applied to the charge.

仕込み材料の団塊はアルミナ、アルミニウムカーバイド
、炭素、炉凝縮物およびこのプロセスからの他の炭素−
アルミニウム化合物からなる組成物から作られ、この仕
込み材料の総合分析で炭素対酸素の原子比は1:1にな
っている。
The feed material nodules contain alumina, aluminum carbide, carbon, furnace condensate and other carbon from this process.
It is made from a composition consisting of an aluminum compound, and a comprehensive analysis of this charge material shows an atomic ratio of carbon to oxygen of 1:1.

本実施例において仕込み材料は下記分析値アルミニウム
108ポンド 酸 素 32ポンド 炭 素 12ポンド の炉凝縮物にアルミナ204ポンド、炭素84ポンドを
加えたものからなる。
In this example, the charge consisted of furnace condensate with the following analysis: 108 pounds of aluminum, 32 pounds of oxygen, 12 pounds of carbon, plus 204 pounds of alumina, and 84 pounds of carbon.

複合最終仕込み材料も下記の如き分析値で炭素対酸素の
原子比1:1である。
The composite final charge also has a 1:1 atomic ratio of carbon to oxygen as analyzed below.

アルミニウム 216ポンド 酸 素 128ポンド 炭 素 96ポンド この最終仕込み材料は団塊あるいはペレットに作られて
いる。
Aluminum 216 pounds Oxygen 128 pounds Carbon 96 pounds This final charge is made into nodules or pellets.

これら仕込み材料ペレット17は原料供給シュート29
により炉床18へ導入せられる。
These feed material pellets 17 are fed to a raw material supply chute 29
is introduced into the hearth 18 by.

給電装置19および20を働らかせ、トーチケーシング
を炉床から約6インチ内にもたらし、アークがトーチか
ら仕込み材料ペレットへと運ばれるようにする。
Power supplies 19 and 20 are activated to bring the torch casing within approximately 6 inches of the hearth and allow the arc to be carried from the torch to the charge pellets.

換言すればアークはジェットをアーク転移なしに単にプ
ラズマ式に操作するときみられる狭いアーク模様とは明
らかに区別される広いアーク模様で仕込み材料ペレット
に当たる。
In other words, the arc strikes the feed material pellets in a wide arc pattern that is clearly distinguishable from the narrow arc pattern seen when the jet is operated purely plasma-wise without arc transfer.

炉床が回転しペレット群が荷電下を通ると、反応してア
ークの当てられた各ペレット上に光った液状面ができる
As the hearth rotates and the pellets pass under the electrical charge, the reaction creates a shiny liquid surface on each pellet struck by the arc.

この液体は床18のふちの上を流れ炉床18と28の間
に作られている液だめ中に入り粘稠生成物塊30を作る
This liquid flows over the rim of bed 18 into a sump formed between hearths 18 and 28 and forms a viscous product mass 30.

反応で生じる一酸化炭素は炉から管31を通じ除かれる
The carbon monoxide produced in the reaction is removed from the furnace through tube 31.

炉は実質的に1気圧の圧力で操作される。The furnace is operated at a pressure of substantially 1 atmosphere.

炉床18は約1000℃に制御される。Hearth 18 is controlled at approximately 1000°C.

仕込み材料ペレット17で炉に加えられたアルミニウム
含有分の約85俤が粘稠塊30に回収され、残りは蒸発
され排気管31で逃げさる一酸化炭素に運びさられる。
Approximately 85 g of the aluminum content added to the furnace with feed pellets 17 is recovered in the viscous mass 30 and the remainder is evaporated and carried away by the carbon monoxide escaping in the exhaust pipe 31.

この運びさられるアルミニウムは簡単な冷却および濾過
により炉凝縮物としてとらえられ、新しい仕込み材料と
共に循環さるべく仕込み材料調製操作にもどされる。
This carried aluminum is captured as furnace condensate by simple cooling and filtration and returned to the feed preparation operation for circulation with the new feed.

粘稠塊30の分析でアルミニウムが3%のアルミニウム
カーバイドを含むことが判った。
Analysis of the viscous mass 30 showed that the aluminum contained 3% aluminum carbide.

補助炉28が仕込み材料17へのプラズマの反応の生成
物で満たされたあと、プラズマジェットが溶融物30に
当るよう移動せしめられ、炉のケーシングを32のとこ
ろで開は空気を流入せしめる。
After the auxiliary furnace 28 is filled with the products of the plasma reaction on the feed material 17, the plasma jet is moved to impinge on the melt 30 and the furnace casing is opened at 32 to allow air to enter.

炉の回転を続け、プラズマトーチから運ばれるアークの
作用で塊り30を液状にもどし、幾分かの空気がこのア
ークジェットと共に運ばれ、炉床の2〜3回転後にカー
バイド含量が、30中の溶融物が大体900′Cで流動
する水準まで低下せしめられるよう有効な脱炭が行われ
る。
Continuing the rotation of the furnace, the action of the arc carried by the plasma torch reverts the mass 30 to a liquid state, some air is carried along with this arc jet, and after 2-3 revolutions of the hearth the carbide content is reduced to 30%. Effective decarburization is performed to reduce the melt to a level where it flows at approximately 900'C.

アルミナ、アルミニウムカーバイドおよびアルミニウム
からなる残渣をプール30からスキムし、炉凝縮物と共
に仕込み材料ペレットの組成の1部として再循環せしむ
べく炉から取り出される。
Residues consisting of alumina, aluminum carbide, and aluminum are skimmed from pool 30 and removed from the furnace for recycling as part of the feed pellet composition along with the furnace condensate.

生成物30中約60重量饅はアルミニウムカーバイド0
.2%以下の注下可能アルミニウムとして回収される。
Approximately 60% of the product 30% by weight is aluminum carbide 0
.. Recovered as less than 2% pourable aluminum.

この溶融物は炉を常法で傾斜させ炉から取り出される。The melt is removed from the furnace by tilting the furnace in the conventional manner.

次にトーチは連続操作のため導入される仕込み材料ペレ
ット17に作用させるため所定位置にもどされる。
The torch is then returned to position to act on the feed material pellets 17 introduced for continuous operation.

実施例 4 脱炭反応は必ずしも実施例3に述べた如く炉の内側で実
施される必要はないことが理解さるべきである。
Example 4 It should be understood that the decarburization reaction does not necessarily have to be carried out inside a furnace as described in Example 3.

別法として次の方法を用いることができる。Alternatively, the following method can be used.

仕込み材料ペレット17から溶融物30を作る実施例3
に述べた操作を行うと共に、空気を炉に導入せずに溶融
物30を液状に保つため二次トーチ(図示されていない
)をもうける。
Example 3 of making melt 30 from feed material pellets 17
A secondary torch (not shown) is provided to maintain the melt 30 in a liquid state without introducing air into the furnace.

生成物30がそのために設けられた室を満たした時、高
温すなわち約1800℃でそれを炉の外の容器に取り出
す。
When the product 30 has filled the chamber provided for it, it is removed at high temperature, i.e. approximately 1800° C., into a container outside the furnace.

炉から直接とり出されたこの生成物は約5重最多以下の
アルミニウムカーバイドを含む。
This product, taken directly from the furnace, contains up to about 5 folds of aluminum carbide.

上述の実施例から、本発明方法はAl2O3以外のアル
ミニウムと酸素の化合物にも適用可能であることが理解
されよう。
It will be understood from the above examples that the method of the invention is also applicable to aluminum and oxygen compounds other than Al2O3.

すなわち「酸化アルミニウム」なる語は酸素とアルミニ
ウムの任意の化合物(例えばアルミニウムテトラオキシ
カーバイド)を包含する意図のものである。
Thus, the term "aluminum oxide" is intended to include any compound of oxygen and aluminum (eg, aluminum tetraoxycarbide).

「アルミニウムー炭素含有化合物」はアルミニウムカー
バイドをも包含する。
"Aluminum-carbon-containing compound" also includes aluminum carbide.

供給原料の唯一の要件は炭素対酸素の原子比が1=1±
0.05である点である。
The only requirement for the feedstock is a carbon to oxygen atomic ratio of 1=1±
The point is 0.05.

この点に関連し、炉の仕込み材料はアルミナと炭素から
なるものであってもかまわないがこれは好ましいもので
はないことも注目される。
In this connection, it is also noted that the furnace charge may consist of alumina and carbon, but this is not preferred.

アルミナと炭素が反応した時中間生成物の少なくとも一
つはアルミニウムカーバイドの如きアルミニウム炭素化
合物であることが知られている。
It is known that when alumina and carbon react, at least one of the intermediate products is an aluminum carbon compound such as aluminum carbide.

アルミニウム炭素化合物を作るための最適条件は必ずし
もアルミニウム製造条件と同じではない。
Optimal conditions for making aluminum carbon compounds are not necessarily the same as aluminum production conditions.

従って還元剤として炭素のみを用いる場合には二つの別
々の工程で本発明方法を実施することが好ましい。
It is therefore preferable to carry out the process of the invention in two separate steps when using only carbon as the reducing agent.

第1工程は当業者衆知の如くアルミニウムー炭素含有化
合物を作るためのアルミナと炭素の反応とし、第2工程
では供給原料の炭素対酸素の原子比が1:1土0,5に
なるように第1工程の生成物と、別の酸化アルミニウム
および炭素を仕込むようにする。
The first step is the reaction of alumina and carbon to produce an aluminum-carbon containing compound, as is well known to those skilled in the art, and the second step is the reaction of alumina and carbon to produce an aluminum-carbon containing compound, and the second step is the reaction of the feedstock with an atomic ratio of carbon to oxygen of 1:1. The product of the first step is charged with additional aluminum oxide and carbon.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

添付図の第1図は本発明方法を実施するに用いられる炉
の一つの断面図であり、第2図は本発明方法を実施する
際に用いられるプラズマアーク装置の1例を示すもので
あり、第3図はさらに別の型のプラズマアーク装置の構
成図であり、第4図は第2図に示されたプラズマアーク
装置を用い本発明方法を実施するのに適した炉の構成を
示す模型図である。
Figure 1 of the attached drawings is a sectional view of one of the furnaces used to carry out the method of the present invention, and Figure 2 shows an example of a plasma arc device used to carry out the method of the present invention. , FIG. 3 is a block diagram of yet another type of plasma arc device, and FIG. 4 shows the configuration of a furnace suitable for carrying out the method of the present invention using the plasma arc device shown in FIG. It is a model diagram.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1(a)炭素、炭素を含有するアルミニウム化合物およ
びそれらの混合物からなる群から選択した少なくとも1
種の材料および酸化アルミニウムからなる仕込み材料の
表面の一部にオープンアークを当て、 (b) 時間を制御することによりアークの加熱効果
を制限し、アークを上記仕込み材料の表面の一定部分に
当て、かくして仕込み材料の反応によって形成されたア
ルミニウムを液状に保ち、ただしこのと、き反応帯域中
での仕込み材料の小部分のみを反応温度に加熱し、−万
、反応帯域中の仕込み材料の大部分は如何なる時間でも
反応温度にならぬようにし、 (C) アークの下で形成された液状アルミニウムを
アークから仕込み材料の非反応部分の上を通って流れ去
らしめて集める ことを特徴とする酸化アルミニウムからアルミニウムを
製造するための炭素熱力法。
[Claims] 1(a) At least one selected from the group consisting of carbon, carbon-containing aluminum compounds, and mixtures thereof.
applying an open arc to a part of the surface of a charge material consisting of a seed material and aluminum oxide; (b) limiting the heating effect of the arc by controlling the time and applying the arc to a certain part of the surface of said charge material; , thus keeping the aluminum formed by the reaction of the charge materials in liquid form, but only heating a small portion of the charge material in the reaction zone to the reaction temperature, - 10,000,000,000 % of the charge material in the reaction zone. (C) the liquid aluminum formed under the arc is allowed to flow from the arc over the unreacted portions of the charge and is collected; Carbon thermodynamic method for producing aluminum from.
JP13031875A 1975-10-28 1975-10-28 Aluminium Expired JPS5844729B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13031875A JPS5844729B2 (en) 1975-10-28 1975-10-28 Aluminium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13031875A JPS5844729B2 (en) 1975-10-28 1975-10-28 Aluminium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5253713A JPS5253713A (en) 1977-04-30
JPS5844729B2 true JPS5844729B2 (en) 1983-10-05

Family

ID=15031451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13031875A Expired JPS5844729B2 (en) 1975-10-28 1975-10-28 Aluminium

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5844729B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2659807B2 (en) * 1989-01-26 1997-09-30 万鎔工業株式会社 Direct smelting method
EP0846524B1 (en) * 1996-09-16 2001-07-11 Howa Machinery, Ltd. Changeable chuck system

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5253713A (en) 1977-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Saravanakumar et al. Plasma assisted synthesis of γ-alumina from waste aluminium dross
CN109536751B (en) Method for producing magnesium-aluminum spinel by-product of magnesium-lithium alloy by aluminothermic reduction
US3917479A (en) Furnaces
US3422206A (en) Method and apparatus for melting metal in an electric furnace
JPS6053088B2 (en) Transitional arc plasma reactor for chemical and metallurgical applications
BR0211193B1 (en) photovoltaic quality silicon production process from oxygen or chlorine-tuned metallurgical silicon containing less than 500 ppm metal elements.
US4216010A (en) Aluminum purification system
US4997476A (en) Recovery of free aluminum from aluminum dross using plasma energy without use of a salt flux
US4169722A (en) Aluminothermic process
US4033757A (en) Carbothermic reduction process
US3469968A (en) Electroslag melting
CA1278431C (en) Thermal production of magnesium
EP0511973B1 (en) Metal recovery
US3929456A (en) Carbothermic production of aluminum
US5135565A (en) Recovery of aluminum from dross using the plasma torch
CA1332789C (en) Method of producing magnesium by the metallothermic reduction of magnesium oxide
JPS5844729B2 (en) Aluminium
CA1075475A (en) Aluminothermic process
CA1045826A (en) Carbothermic production of aluminum
US3234008A (en) Aluminum production
KR920007932B1 (en) Making process for rare metals-fe alloy
RU2401874C2 (en) Procedure by volkov for production of chemically active metals and device for implementation of this procedure
Schoukens A plasma-arc process for the production of magnesium
US4153449A (en) Vapor nucleation method
WO2007061012A1 (en) Metal, process for producing metal, metal producing apparatus and use thereof