JPS5950137A - 金属純化装置 - Google Patents

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】 本発明は金属純化装置に関するものであり、詳しくは分
別結晶法により不純な溶融金属から純化された金属を取
得するための装置に関するものである。

分別結晶法によシ高純度のアルミニウムを製造する方法
はいくつか提案されている（％公昭１Ｉｑ−タｇＯＡ、
３；０−２０ｊ３；３６、特開昭Ｓ左−ｇｑダ３９．５
Ａ−、ｔりＳ３０および！ｉＡ−／／ユダユ９参照）。

これらの方法では、分配係数が／より小さい不純物元素
、例えば鉄、珪素などけ、晶出するアルミニウム結晶か
ら排除されて勾液中に残留する。従って、晶出したアル
ミニウムと母液とを適宜の方法で分離することにより、
高純度のアルミニウムを取得することができる。

本発明者らも先に、内部に冷却媒体流通管を有する床を
備えた容器に溶融アルミニウムを収容し、これを攪拌し
ながら床を冷却して床上にアルミニウムを晶出させるこ
とにより、高純度のアルミニウムを取得する方法を提案
した（％願昭！；Ａ−２０／／ｇ／参照）。

この方法では、床は溶融アルミニウムを汚染せずかつ熱
伝導が良いように炭素質材料、通常はアルミニウム電解
槽の陰極部と同じく焼成した炭素ブロック、特に準黒鉛
質ないし黒鉛質の炭素ブロックで構成される。そして電
解槽の陰極部にコレクターバーを設置するのと同様に炭
素ブロックに溝を穿設し、そこに冷却媒体流通用の金属
管を埋設する。

この方法においては、炭素ブロックと金属管との間の熱
伝導を良好にすることが必要である。

これは炭素ブロックと金属管とを密着させることにより
達成される。しかし金属管は炭素ブロックよりも熱膨張
率が大きいので、両者を密着させておくと、晶析操作中
に金属管の熱膨張により炭素ブロックに圧力がかかり、
炭素ブロックに亀裂が生ずる危険性がある。また、この
方法では、金属管は晶析操作毎に加熱−冷却を反復する
ので、金属管に変形を生じ、これにより炭素ブロックに
不均一な圧力がかかつてこれに亀裂が生ずる危険性もあ
る。

本発明は、炭素ブロックと金属管とを密着させておいて
も、炭素ブロックに大きな圧力が発生し力いような床構
造を備えた金属純化装置を提供するものである。

本発明に係る装置は、炭素質材料で構成されていてその
内部に冷却媒体流通管を有する床を備えた容器と該容器
内に吊下げ設置されている攪拌機とを有する、不純な溶
融金属から純化された金属を該床上に析出させるだめの
装置であって、該流通管はその管軸に沿って連続した切
り欠き部を有しており、該切り欠き部は被覆片により被
覆されており、該被覆片は切り欠き部の一方の側におい
て該流通管に固定されており、他方の側においては該流
通管の管壁と摺動可能に密着していることを特徴とする
ものである。

本発明を図面に基づいて説明するに、第１図は本発明に
係る装置の１例の下方部分の平面図であり、主として床
表面を構成する埃素ブロックと、その内部に埋設されて
いる冷却媒体流通管との関係を模式的に示すためのもの
である。

第２図および第３図は、それぞれ第１図のＡ−Ａ′およ
びＢ　−Ｂ’に沿う縦断面図である。この装置は、長方
形の浅い絹状でその側壁に溶融金属の排出入口を形成し
である下部構造と、その上部を覆う上部構造と、この上
部構造から吊下げ設置した攪拌機とから成っている。図
中、（１）−断熱レンガ層、（２）は耐火レンガ層であ
る。耐火レンガ層のうち溶融アルミニウムと接触する側
壁部分には、溶融アルミニウムを汚染しないもの、例え
ば高アルミナ質耐火レンガを用いる。

若し所望ならば、溶融アルミニウムと接触する側壁部分
も、底面と同じく、耐火レンガ層の上にさらに炭素質拐
料で内張シを施してもよい。

この場合には、内張り層上へのアルミニウムの晶出を避
けるため、熱が内張９層を通って底面の炭素質材料層に
流出しないような構造とする。

（３）は床の表層を構成する炭素質材料の層である。

通常、この層はアルミニウム電解槽の陰極と同じく、炭
素ブロック（４）を並べ、その間隙に炭素質結合材を充
填することにより構成される。炭素ブロック層しては、
黒鉛ないし準黒鉛質の熱伝漕率の太きいものが好ましい
。なお、所望ならば、炭素ブロック（４）の上面にさら
に炭素質材料、例えば上記の炭素質結合材を被ωして、
溶融金属の流動により炭素ブロックが減耗するのを防止
することもできる。（５）は炭素質材料層（３）中に埋
設されている冷却媒体流通管である。金属を晶出させる
に際し、溶、融金属の熱は炭素質率の太きいものが好ま
しく、寸だ床が均一に冷却されるように冷却媒体は、［
リ合う管内で、その流通方向が逆になっているのが好ま
しい。

炭素質材料層（３）の形状は長方形ないしこれに類似の
形状、例えばその四隅を丸くした形状とし、その長軸の
中心線上に攪拌機（８）を複数台配置するのが好ましい
（特願昭Ｓクー７３ｇ２汐／［アルミニウムの純化方法
」参照）。梢、拌彬（８）も、溶融アルミニウムに接す
る部分は、これを汚染しない材料、好ましくは黒鉛で構
成する。才だ攪拌機は上部構造に設けた。駆動装置（図
示せず）に取付けられており、晶出した金属面との距離
が常に一定範囲にあるように、駆動中に晶出金属面の一
ヒ昇に応じて漸次引上げるようにする。

さらに晶出操作が終了したならば、攪拌機は容器外に取
出して、晶出した金属を再溶解させる際の加熱により、
攪拌機がｔ、Ｆｉ（％しないようにする。従って攪拌機
は、このような昇降が可能々ように設置する。

（６）および（力は、長手側壁に設けた溶融金属の排出
口である。（９）は短手側壁に設けた溶融金属の導入口
である。（１０）はバーナーであり、燃料油ないしは燃
料ガスを燃焼させて晶析操作中は溶融金との表面を加熱
して底面以外に金属が晶出しないようにし、晶析終了後
は残余の母液を排出したのち品出金属を加熱して再溶解
させるだめのものである。

第７図はＴＩ　、２図の炭素ブロックと冷却媒体流通管
との部分の拡大図である。−、流通管（５）には、その
管軸に沿って連続した切り欠き部（１１）が設けられて
おり、かつ、この切り欠き部（１１）は被覆片ａ′；！
Ｉでネ皮覆されている。被覆片は切り欠き部の左側部分
（１（８）において溶接、鋲止その他適宜の手段で流通
管に固定されており、右側部分（１４）においては流通
管の管壁と摺動可能に密着している。

従って、晶析操作中に炭素ブロック（４）からの伝熱に
より流通管（５）が高温に加熱されると、流通管（５）
は熱膨張するが、その膨張の田力は一部は炭素ブロック
（４）に吸収され、残部（ｄ切り欠き部α１）の間隔が
縮少することにより吸収される。流、１ｍ管（５）上被
覆片（１２）とは摺動可能に密着しているので、被覆片
は切り欠き部（１１）における熱膨張の吸収を阻害せず
に、切シ欠き部からの冷却妨一体の漏出を防止すること
ができる。被覆片（１２１は流通管にできるだけ密着す
るように、高温においても弾性の大きい金属で作成する
のが好ましい。

なお、被Ｑ片（１２は第７図に示す如く流通層の内側に
配置するのが好ましいが、外側に配置することもできる
。

次に図示した装置を用いてアルミニウムの純化を行なう
方法の７例について説明すると、先ず装置に溶融アルミ
ニウムを導入口（９）から入れ、これに櫂拌機（８）を
挿入して攪拌する。次いで冷却媒体流通管（５）に空気
その他の冷却媒体を流通させて床（３）を冷却し、床面
上にアルミニウム０９を晶出させる。冷却媒体の流通量
は、アルミニウムの晶出速度、すなわちアルミニウムの
晶出面の上昇速度が１０〜／！；０ｍｍ１時となるよう
に選択するのが好ましい。また、攪拌機（８）の回転速
度は、攪拌翼の先端速度として、７〜７０ｍ７秒が好ま
しい。

晶出操作の間、バーナー００）により溶融アルミニウム
表面を加熱して、表面および側壁からの熱損失を補償し
、底面以外の個所にアルミニウムが晶出しんいようにす
る。加熱は連続的でも断続的でもよいが、溶融アルミニ
ウムが融点よυも若干高い温度、通常はほぼＡＡ、２’
Ｑに維持されるように行なう。また、アルミニウムの晶
出につれて攪拌機（８）を連続的ないし間欠的に引上げ
て、晶出面と攪拌翼の下端との距Ｐｉｆｌが常にほぼ一
定となるようにする。通常、この距囲ｆは７０〜７００
ｍＭが好ましい。晶出面の検出は直接性々うどとも、ま
た冷却熱量から間接的に推定することもできる。

所定量のアルミニウム、通常は仕込んだアルミニウムの
３０〜７０チ、好ましくはｑｏ−タＯチ、が晶出した時
点で晶析を停止し、装置を傾動させて残存する溶融アル
ミニウムを排出口（６）から流出させる。晶出操作中に
溶融アルミニウムを装置に供給−排出することも不可能
ではないが、温度制御が困難なので、好ましい方法では
ない。なお溶融アルミニウムの排出に先立って攪拌機（
８）を装置外に引上げ、１だバーナー００）で溶融アル
ミニウムを急速に加熱して、その粘度を低゛下させるの
が有利である。通常は６６汐〜ＡＡ？？、Ｉｆ、で加熱
して溶融アルミニウムを流出させるが、若し晶出アルミ
ニウムの過度の溶硲を避は得るように急速に加熱するこ
とが可能ならば、もつと高い温度オで加熱してもよい。

残存する溶融アルミニウムの排出が終了した分らば、装
置を水平に戻し、バーナーで晶出アルミニウムを加熱溶
融させ、装置を逆方向に傾動させて純化された溶融アル
ミニウムを排出口（７）から流出させ、所定の形状に鋳
造して製品とする。

本発明によれば、炭素ブロックと冷却媒体流通管とを密
着させておいても、晶析操作に際し炭素ブロックに過大
〃圧力がかかることが無い。

従って両者を密着させて、両者間の熱伝導を良好に維持
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である装置の下方部分の平面
図であり、図中の矢印は冷却媒体の流れの方向を示す。 第一図は第７図の装置のＡ−Ａ’　　に沿う縦断面図で
ある。 第３図は第１図の装置のＢ−Ｂ’　　に沿う縦断面図で
ある。 なお、第２図および第３図において、攪拌機の支持機構
は省略されている。 第グ図は第２図の炭素ブロックと冷却媒体流通管との部
分の拡大図である。 （１）断熱レンガ層　　（２）耐火レンガ層（３）炭素
質材料層　　（４）炭素ブロック（５）冷却媒体流通管
　（６）、（７）溶融金属排出口（８）攪拌機　　（９
）溶融金子導入口α０）バーナー　　（１１）切り欠き
部　０２１　　被覆片０３　　切り欠き部の左側部分　
　（１（イ）切り欠き部の右側部分　　（Ｉｎ　晶出金
属層 特許出願人　　三菱軽金属工業株式会社代　理　人　　
弁理士　長谷用　　　−ほか／名 笑　３　図 第　４　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素質材料で構成されていてその内部に冷却媒体
   流通管を有する床を備えた容器と該容器内に吊下げ設置
   されている攪拌機とを有する、不純な溶融金属から純化
   された金属を該床上に析出させるための装置であって、
   該流通管はその管軸に沿って連続した切り欠き部を有し
   ておシ、該切シ欠き部は被覆片によシ被覆されておシ、
   該被覆片は切り欠き部の一方の側において該流通管に固
   定されておシ、他方の側においては該流通管の管壁と摺
   動可能に密着していることを特徴とする装置。
2. （２）床が炭素ブロックで構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の装置。
3. （３）被覆片が冷却媒体流通管の内側に設置されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の装置。