JPS59100231A - アルミニウムの精製方法およびその装置 - Google Patents

アルミニウムの精製方法およびその装置

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JPS59100231A
JPS59100231A JP58210695A JP21069583A JPS59100231A JP S59100231 A JPS59100231 A JP S59100231A JP 58210695 A JP58210695 A JP 58210695A JP 21069583 A JP21069583 A JP 21069583A JP S59100231 A JPS59100231 A JP S59100231A
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JP
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impeller
diameter
axis
rotation
blade height
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JP58210695A
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ギスラン・デユベ
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Rio Tinto Alcan International Ltd
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Alcan International Ltd Canada
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    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D27/00Stirring devices for molten material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00Obtaining aluminium
    • C22B21/06Obtaining aluminium refining
    • C22B21/062Obtaining aluminium refining using salt or fluxing agents

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶融アルミニウムから不純物のアルカリ金属
類およびアルカリ土類金属類を弗化アルミニウムとの反
応により除去することに関する。
粒状の弗化アルミニウム生成性物質で溶融アルミニウム
を処理する方法は、我々の欧州特許出願第82−302
448・4号明細書に記載されており、この方法では不
純物を含む溶融金属原料を容器に収容して、その容器中
で攪拌して一つの渦巻き、およびその渦巻きの底で下向
きと横向きとの両成分を有する流れ、ならびに容器の周
縁における上向きに螺旋回流を生じさせる。そして粒状
の弗化アルミニウム生成性物質を供給して、その渦巻き
に入り込むように、また溶融アルミニウムに同伴される
ようにし、そして攪拌を、アルカリ金属およびアルカリ
土類金属の含量が所望の低水準に低減するまで継続する
その渦巻きは、回転軸に対して傾いた翼を有する多翼イ
ンペラによって発生させるのが好ましいとされ、そして
前記欧州出願の方法において、そのインペラは、垂直軸
をもつ円筒状容器の軸に関して幾分偏心させて配置され
るのが好ましいとされていた。最適の結果はインペラの
寸法を、処理容器の大きさ、ならびにその容器に収容さ
れるべき溶融金属アルミニウムの深さに関連させて慎重
に設定することにより、達成されることが判明していた
(一般にその容器は、溶融アルミニウムを電解還元槽か
ら鋳造工程へ移送するためのものである)。
その好ましい寸法、関係は次のように設定された。
関係または寸法 許容範囲        好ましい範
囲d/D     0.1〜0.6     0.15
〜0.40h/H     0.1〜0.7     
0.2〜0.40y       0.25H〜0.7
5H 0.4H〜0.6Hθ       0°〜45
°      30°〜40°上記においてθ(シータ
)はインペラ翼のピッチ角、dはインペラ翼部分の全直
径、hはインペラ翼の高さ、yはるつぼ(容器)の内側
底面からインペラ翼の中点までの垂直距離、Hはるつぼ
(容器)の内側底面から溶融金属の静止液面までの垂直
距離、Dはるつぼ(容器)の内径である。
インペラは容器の軸に関して、好ましくは0.1〜0.
25D、さらに好ましくは0.25〜0.7dの距離の
ところに偏心配置される。
我々の前記欧州特許出願第82−302448・4号明
細書に記載された方法において、渦巻きは非攪拌状態で
は実質状円柱状である溶融金属塊中に攪拌機によって発
生される。
ここに上記の方法は、初期に(すなわち非攪拌状態で)
非円柱状である溶融金属塊について効率的に実施されう
ることが判明した。そのような非円柱状溶融金属塊中に
渦巻きが生ずることにより、固体の粒状物質は直立(堅
形)円筒状るつぼに溶融金属が収容されときに達成され
る効率と同様な効率で、溶融金属中に同伴され、また溶
融金属中のアルカリ金属等の不純物と反応することがで
き;かくして該方法がすべての形状の移送るつぼ(殊に
容器の周縁領域で上向きに螺旋回する溶融金属内に局部
的な渋滞帯をもたらすような凹部や急角度を有しない実
質的に連続的に丸味を付けられた側壁面をもつるつぼ)
において採用しうるようになる。
本発明を添付図を参照して説明する。
第1〜4図に示した装置で本発明の方法を実施する際に
、攪拌機は我々の欧州特許出願第82−302448・
4号明細書に記載したように運転するように構造、配置
される。攪拌機は蓋(図示せず)によって支持され、粒
状の弗化アルミニウム生成性物質(この用語はKAlF
4のような化合物を包含する意味を有する)を容器中の
溶融金属の表面上へ供給するためのダクトが蓋の上に配
置されている。
溶融アルミニウムをAlF3粉末で処理する間に、アル
カリおよびアルカリ土類金属は優先的に(アルミニウム
よりも)AlF3と反応して、混合したアルカリ・クリ
オリシオナイト化合物類、例えばNa5Al3F14,
Na2LiAlF6およびLi3NaAl2F12を生
成する。純粋な氷晶石と比較して相対的に低い融点を有
するこれらの化合物は容易集塊され、あるいはるつぼ壁
に付着し、あるいは溶融金属塊の表面へ浮上してそこで
金属酸化物または電解質粒子(電解槽からのサイホン吸
引取出し後に常に存在する)と反応する。引き続いてる
つぼからの吸引による金属の移動取出しの間に、これら
の化合物のほとんどは、るつぼの内壁に残留することに
なる。
前述のように本発明によれば、円筒状以外の形状および
/または垂直以外の方向性をもつるつぼまたは金属収容
用容器によって非円柱状塊の形に保持された不純物含有
溶融アルミニウム金属を固体粒状AlF3で効率的に処
理することが可能である。例えば、容器は第1、2およ
び3図に示したような形状とすることができ、あるいは
第4図のように垂直軸に対して傾け、その攪拌機の軸も
傾けてよいが、渦巻きの発生に対する重力の影響を考慮
すると攪拌機の回転軸は垂直であるのが好ましい。
堅型(直立)の円筒状容器について記述の好ましい寸法
および位置関係は、容器の幾何学的軸、インペラ回転軸
およびインペラ回転面(すなわちインペラ翼の中点を含
み、かつインペラの回転軸に対して直角な平面)に関し
てさらに広く定義されうることが判明した。かくして直
径Dはインペラ回転面における金属収容用容器の最小内
部直径寸法(すなわち容器の幾何学的軸を通して測定さ
れる値)である。翼の直径dおよび偏心値xもインペラ
回転面において測定されるが、翼の高さh、距離yおよ
び距離Hはすべてインペラ回転軸に沿って測定され、ま
たピッチ角θはインペラ回転軸に関して測定される。
かかる定義の下に前記の関係および数値範囲(すなわち
d/D、h/H等)は、偏心値xの範囲を除き、そのま
ま適切である。一般に、偏心値は、インペラ回転軸から
るつぼ容器の内壁までの最小距離(これもインペラ回転
面において測定される)が、少なくともD/4に等しい
という要件によって制限される。
第1図は、軸が垂直なインペラを備えた楕円断面を有す
るるつぼ10′、またはインペラ軸に対して傾いた円筒
状るつぼ中に入れた溶融金属の表面、の断面図(インペ
ラ回転面における)である。
第1図において、Gは楕円るつぼの幾何学的軸であり、
Dは楕円断面の短径であり、そしてLは楕円断面の長径
である。インペラ回転軸は、るつぼ壁から内側へ一定距
離C0=D/4にある被線楕円Eで包囲された区域内の
どこででもインペラ回転面(すなわち図面の平面)と交
接しうる。図示されたインペラ軸18の偏心位置におい
てその偏心軸は明かにD/4より大きいけれども、イン
ペラ回転軸はるつぼ壁からD/4よりも大きい距離Cだ
け離れている。
第2図において、インペラ回転面におけるるつぼ10″
の断面形状は浴槽形であり半円形の両端部と、それらの
半円形端部の直径に等しい距離で離れた直線平行側部と
を有している。この面における幾何学的軸Gを通る最小
直径Dは両平行側部間の距離(すなわち半円形端部の直
径)であるが、直径LはA+Dに等しい(ここにAは両
半円の中心間の距離である)。被線Eはインペラ回転軸
の偏心の外側限界を示すものであり、この場合もるつぼ
壁から一定距離C0=D/4だけ内側に離れている。イ
ンペラ軸18は、例示のためにこの外側限界内の偏心位
置に偏心値xを有するように示されている。
第3および第4に縦断面図で示されたるつぼ10′″は
垂直に関して傾けられた幾何学的軸Gを有する。第3図
において、インペラ14の回転軸は垂直であり、従って
yは垂直距離であり(すなわち、インペラ翼の中点から
垂直下方のるつぼ床の点までの距離)、そして偏心値x
は、Gに対して斜角をなす水平なインペラ回転面Pにお
いて測定される。第4図において、インペラ14の回転
軸は垂直に対して傾いており、Gに平行になるようにし
てあり、yはインペラ軸(この場合垂直に対して斜角を
なしている)に沿って測定され、xはGに対して直角な
、しかし水平に対して斜角をなす回転面Pにおいて測定
される。図示されたピッチ角は、各場合にインペラ回転
軸に関して測定される。第3および4両図において、る
つぼ10′″は、その断面の直径寸法が下方向において
減少するようにテーパが付けられており、前記の種々の
寸法関係を定める直径Dの値は、各場合に、平面Pにお
いて測定される。
これらの種々の装置構成は、電解還元槽から取出される
アルミニウム金属からのLi不純物の除去を適正な時間
で達成可能としたが、すべての場合において同一の処理
時間が堅型(直立)垂直容器の軸に関して偏心させた攪
拌機で得られたわけではない。
傾けられた円筒状るつぼ内に保持された溶融金属は楕円
形の表面を有して実質的に非円筒形態であると考えられ
ることは、了解されよる。第3および4図の傾けられた
テーパ付きるつぼ内の溶融金属の頂部面も楕円形である
我々は、インペラが垂直に対して15°までの角度で傾
けられているときに渦巻き(一個)が満足に発生されう
るが、その傾き角度が増大するにつれて効率が減小する
ことを見出した。しかし、インペラの傾き角度は垂直に
対し約10°を越えないのが好ましい。るつぼの軸を傾
けることは、余り有意義でない。しかし、るつぼの傾き
角度を増すと、その溶融金属収容容量が低減することに
なる。しかし、すべての場合に、改善された結果は、る
つぼ(その形状の如何にかかわらず)が直立状態に維持
されるときに得られる。
処理物資は弗化アルミニウムからなってよいが、多くの
場合に酸化アルミニウムのような不活性物質を50%未
満含むことがある。別法として、弗化アルミニウムは、
ナトリウムまたはカリウムのフルオロアルミネートのよ
うに化学的に結合した形で添加使用してもよい。便宜に
は、それは低いNaF/AlF3比(重量)、例えば0
.6:1〜0.7:1のNaF/AlF3として添加し
うる。
また弗化アルミニウムは、その他のアルカリ金属の弗化
物もしくは塩化物、あるいはアルカリ土類金属の弗化物
もしくは塩化物と混合して使用することもできる。弗化
アルミニウムの代りに、活性弗素含有化合物のいずれか
を使用することができる。すなわちそのような化合物は
溶融アルミニウムに対して添加のときに、アルカリまた
はアルカリ土類金属不純物に対して反応性であり、しか
も溶融アルミニウム中へその他の望ましくない不純物を
導入しない弗化物を放出するものであるべきである。そ
のような化合物の例は、KBF4およびK3TiF6で
ある。
すべてのそのような物質は、本明細書においては用語「
弗化アルミニウム」または「弗化アルミニウム生成性物
質」に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、楕円断面を有するるつぼ(容器)の概略平面
図である。 第2図は、平行側部と半円形端部とを有するるつぼの平
面図である。 第3図は、垂直に対して可成りの傾き角度で配置した下
方向にテーパを付した内壁を有するるつぼの立断面であ
り、攪拌機は垂直軸に関して回転するようになっている
。 第4図は、第3図と同様であるが攪拌機がるつぼ軸に平
行な軸に関して回転するようになっている。 D:容器最小内径 L:容器最大内径 G:容器軸 x:インペラ偏心値 H:容器内溶融金属静止面高さ h:インペラ翼の高さ寸法 y:インペラ中点高さ P:インペラ回転面θ:インペ
ラ翼ピッチ角度

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)容器内に入れられた溶融アルミニウムの非円柱状
    壊から不純物のカルカリ金属およびアルカリ土類金属を
    弗化物とすることにより除去する方法であって、 (i)容器中の溶融アルミウムの非円柱状塊を、その塊
    内に一つの渦巻きが形成され、その渦巻きの底部におい
    て下向きおよび横向きの両成分をもつ流れがその溶融ア
    ルミニウム中に形成され、また容器の周縁の領域中で上
    向き螺旋回流が形成される条件下で、攪拌し、(ii)
    粒状の弗化アルミニウム含有物質を溶融アルミニウムの
    表面へ供給して、該渦巻き中へ入り込むようにし、 (iii)アルカリ金属およびアルカリ土類金属含量が
    所望の低水準に低減するまで溶融アルミニウムの攪拌を
    継続し、 (iv)溶融アルミニウムを溶融状態の反応生成物アル
    ミン酸弗化物から分離する、 各工程からなることを特徴とするアルミニウムから不純
    物のアルカリ金属およびアルカリ土類金属を除去する方
    法。
  2. (2)渦巻きは、容器は幾何学的軸に関して偏心して形
    成される特許請求の範囲第1項に記載の方法。
  3. (3)渦巻きは回転軸に関して傾いた翼を有する多翼イ
    ンペラによって形成される維持される特許請求の範囲第
    1または2項に記載の方法。
  4. (4)溶融アルミニウムを粉末AlF3または低いNa
    F/AlF3重量比をもつ粉末NaF・AlF3で処理
    する特許請求の範囲第1〜3項のいずれかに記載の方法
  5. (5)溶融金属収容用容器は非円筒状であり、最小内径
    Dを有し、高さHまで溶融金属で満たされており、イン
    ペラは直径dおよび翼高hを有し、そのd/D比は0.
    1〜0.6であり、h/H比は0.1〜0.7であり、
    Dおよびdはインペラ回転面において測定されたもので
    あり、Hおよびhはインペラ回転軸に沿って測定された
    ものである特許請求の範囲第3項に記載の方法。
  6. (6)インペラ回転軸と容器壁との間の最小間隔はイン
    ペラ回転面において測定しD/4である特許請求の範囲
    第5項に記載の方法。
  7. (7)翼の中点は容器の底から上方へ、インペラ回転軸
    に沿って測定して距離yだけ離れており、その距離yは
    0.25H〜0.75Hである特許請求の範囲第5項に
    記載の方法。
  8. (8)インペラ回転軸は容器軸に関し距離xだけ偏心さ
    れており、その距離xはインペラ回転面において0.2
    5d〜0.6dの値である特許請求の範囲第5項の方法
  9. (9)粒状の弗化アルミニウム生成性物質と溶融アルミ
    ニウムトを混合して、溶融アルミニウムから溶存不純物
    のアルカリ金属およびアルカリ土類金属を除去するため
    の装置であって、(a)垂直な幾何学的軸および最小内
    径Dを有し、内部バッフルを実質的に含まず、そして大
    体において丸味を付けた内面を有する、溶融アルミニウ
    ムを底から高さHまで収容するための非円筒状容器; (b)多翼インペラ、インペラを垂直軸に関して駆動す
    る手段、およびインペラを回転する手段を支持する上記
    容器用蓋; からなり、インペラは直径dを有し、インペラ翼は高さ
    hを有し、インペラ翼の中点は容器の底から上方へ距離
    yだけ離れており、インペラ回転軸は容器の幾何学的軸
    から距離xだけ離れており、そしてインペラ翼は垂直か
    ら下向きにθのピッチ角を付けた主表面を有し、(c)
    d,D,h,H,x,yおよびθの値は、d/Dが0.
    1〜0.6、h/Hが0.1〜0.7、xは0.1〜0
    .25D、yが0.25〜0.75H、そしてθがイン
    ペラ軸に対し0〜45°となるような値であり、 (d)インペラ回転軸と容器との間の最小間隔はインペ
    ラ回転軸で測定してD/4であり、D,dおよびxの値
    はインペラ回転面において測定される値であり、そして
    H,hおよびyはインペラ回転軸に沿って測定される値
    である、 ことを特徴とする上記処理用装置。
  10. (10)d/Dは0.45〜0.40であり、h/Hは
    0.2〜0.40であり、xは0.25〜0.7dであ
    り、yは0.4〜0.6Hでありθは30°〜40°で
    ある特許請求の範囲第9項に記載の装置。
JP58210695A 1982-11-09 1983-11-09 アルミニウムの精製方法およびその装置 Pending JPS59100231A (ja)

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EP82305965A EP0108178B1 (en) 1982-11-09 1982-11-09 Removal of alkali metals and alkaline earth metals from molten aluminium
GB823059654 1982-11-09

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JP (1) JPS59100231A (ja)
AU (1) AU562966B2 (ja)
CA (1) CA1215237A (ja)
DE (1) DE3276823D1 (ja)
ES (1) ES527104A0 (ja)
NO (1) NO162028C (ja)

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DE3276823D1 (en) 1987-08-27
NO162028C (no) 1989-10-25
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NO162028B (no) 1989-07-17
ES527104A0 (es) 1985-04-01
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