JPS5970731A - 金属を純化する方法 - 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】 本発明は金属を純化する方法に関するものであシ、詳し
くは不純な溶融金属から、分別結晶法によシ、高純度の
金属を取得する方法に関するものである。

分別結晶法によυ高純度の金属を取得し得ることは公知
である。現在、この技術はアルミニウムについて最もよ
く検討されている（特公昭ｔＩｑ−５ｇＯＡ％８０−２
０５３６、特開昭５５−ｇ９１１３９、Ｓ６−左３３３
０およびｋｌ、−／／コグコ９参照）。アルミニウムに
分別結晶法を適用すると、分別係数が／よシ小さい不純
物元素、例えば鉄、珪素などは晶出するアルミニウム結
晶から排除されて母液中に残留する。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、冷却手段を備えた床を有する容器に溶融
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（特願昭！；
６−．１０　／　／　ＩＩ　／参照）。この方法は大型
容器を用いることによシ高純度アルミニウムの大量生産
が可能であって、工業的にすぐれた方法である。この方
法では通常、容器の側壁に溶融アルミニウムの排出口を
設け、容器を傾動させて溶融アルミニウムを容器から排
出する。

溶融アルミニウムの流出を容易にするため、溶融アルミ
ニウム排出口は、容器の床面から外方に傾斜して突出し
た構造とするのが好ましい。

しかし、溶融アルミニウム排出口をこのように外方に突
出させると、晶出操作に際しこの部分では溶融アルミニ
ウムの流動が、一般に他の部分におけるよりも悪くなる
。従って排出口部分には溶融アルミニウムが停滞し、側
壁や表面からの熱損失により、晶出を起しがちである。

分別結晶法においては、凝固界面における液相の流動速
度が固相の純度に著慈しい影響を及ばずので、流動状態
の悪い溶融アルミニウム排出口で晶出するアルミニウム
は、他の部分で晶出するアルミニウムに比してその純度
が低くなる。

このような純度の低いアルミニウムの晶出は、結果的に
晶出するアルミニウム全体の純度を低下させるので好ま
しくない。

前述の特願昭ＡＨＡ−コ０７ｌＩｒ１号に記載されてい
るような、溶融アルミニウムを攪拌しつつ床面上にアル
ミニウムを晶出させる方法では、容器の側壁上や溶融ア
ルミニウム表面など床面以外の部分でのアルミニウムの
晶出は極力抑制するのが好ましい。そのため、容器内で
燃料を燃焼させて溶融アルミニウムの表面を加熱するこ
とが行なわれる。本発明は、この燃焼ガスを溶融アルミ
ニウム排出口から容器外に排出することにより、溶融ア
ルミニウム排出口の部分を強く加熱して、この部分での
アルミニウムの晶出を抑制する方法を提供するものであ
る。

すなわち本発明によれば、冷却手段を備えた床と溶融金
属排出口を備えた側壁とを有するほぼ密閉された傾動し
得る容器に溶融金属を収容し、これを攪拌しながら床を
冷却して床上に金属を晶出させ、次いで容器を傾動させ
て残余の溶融金属を溶融金属排出口から流出させる金属
の純化方法において、該容器内で燃料を燃焼させて溶融
金属の表面を加熱すると共に、燃焼ガスを該溶融金属排
出口から容器外に排出することによシ、不純な溶融金属
から高純度の金属を取得することができる。

本発明をさらに詳細に説明するに１本発明は燃焼ガスを
して溶融金属排出口の部分を通過させることにより、こ
の部分に停滞している溶融金属の晶出を阻止する点に特
徴を有するものである。本発明は各種の金属の純化に適
用できるが、特にアルミニウムの純化に好適であり、以
下にアルミニウムの純化の場合につき図面に基づいて説
明する。

第１図は本発明方法を実施するのに好適な装置の１例の
下方部分の平面図であシ、主として床表面を構成する炭
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
並びに側壁に設けた溶融アルミニウム排出口および燃料
燃焼装置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図の装置のＡ−Ａ’およびＢ
−Ｂ’に沿う縦断面略図である。この装置は、長方形の
浅い鋼状でその側壁に溶融アルミニウムの排出入口を形
成しである下部構造と、その上部を覆う−Ｅ部構造と、
この上部構造から吊下げ設置した攪拌装置とから成って
いる。図中、（１）は断熱レンガ層、（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−１−にさらに炭素質材料で
内張りを施してもよい。この場合には、内張り層を通っ
て熱が底面の炭素質材料製の床に実質的に流出しないよ
うな構造とする。（３）は熱伝導率の大きい炭素質材料
製の床である。通常、この床（３）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（４）としては黒鉛ないしは準黒鉛質の熱
伝導率の大きいものが好ましい。この炭素質材料製の床
（３）中には、冷却ｎ体流通管（５）が埋設されている
。冷却媒体は、隣シ合う管内で、その流通方向が逆にな
っているのが好ましい。（６）および（７）は側壁から
外方に突出している溶融金属排出口である。排出口（６
）および（７）は、容器を傾動させた際に溶融金属が残
りなく流出し易いように、゛その底面は第３図に示す如
く床面かも上方に傾斜させた構造とするのが好ましい。

（８）は溶融金属排出口（６）および（７）の上部に設
けた煙突である。煙突（８）は通常、装置に固定的に取
付けるが、所望ならば装置を傾動させる際に取外せるよ
うに取外し可能に設置してもよい。（９）はバーナーで
あシ、燃料油ないしは燃料ガスを燃焼させて、晶出操作
中は容器内の溶融金属表面をおだやかに加熱し、晶出操
作終了後は溶融金属表面および晶出金属面を急速に加熱
し得るように、発熱量を数段階に切替え得るようになっ
ているのが好ましい。

（１０）は攪拌機であり、溶融アルミニウムに接する部
分は溶融アルミニウムを汚染し々い材料、好ましくは黒
鉛ないしは準焦鉛質の材料で構成されている。攪拌機は
駆動装置（図示せず）により吊下げ支持されていて、晶
出したアルミニウム面との距離が常に一定範囲にあるよ
うに、駆動中に晶出アルミニウム面の上昇に応じて漸次
引上げる。寸た、晶出掃作が終了したならば、攪拌機は
容器外に取出して、バーナー（９）の発熱量を大きくし
ても攪拌機が損傷しないようにする。従って、攪拌機は
、このような昇降が可能なように設置する。（１１）は
溶融金属の導入口である。

図の装置を用いて本発明方法によりアルミニウムの純化
を行なうには、先ず装置に溶融金属排出口旧）から溶融
アルミニウムを入れ、これに４ｍ拌機ＱＯ）ｉ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ｔ＃、体を流通させて床（３）全冷却し、床面上に
アルミニウム（１２１を晶出さぜる。冷却媒体の流通量
は、アルミニウムのＡＩ’ｌ出速Ｐ℃、すなわちアルミ
ニウムの晶出面の上昇速度が１０〜／ｓｏＦＩｍ／時と
力るように選択するのが好ましい。また、抑、枠機Ｑ（
１）の回転速度は、攪拌翼の先端速度として／〜ｌ０１
ｒＬ／秒が好ましい。複数の攪拌機を用いる場合には、
これらを床の中心線上に一列に配置し、かつすべての攪
拌機を同一方向に回転させるのが好ましい。若し隣接す
る２つの攪拌機の回転方向が異なると、吸入側と吐出側
とが形成され、吸入側に左右からの溶融アルミニウムの
流れが合流する部分が生じ、ここで溶融アルミニウムの
流動が停滞するおそれがある。

晶出操作の間、バーナー（９）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
、底面以外にアルミニウムが晶出しないようにする。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
融点よりも若干高い温度、通常はほぼＡＡ２Ｃに維持さ
れるように行なう。燃焼ガスは溶融金属排出口（６）、
（７）から煙突（８）を経て外部に排出する。溶融金属
排出口（６）、（力は側壁から外方に突出しているので
、この部分では溶融アルミニウムの流動が一般に他の部
分よυも悪い。従って伺らかの手段を講じない限り、こ
の部分の溶融アルミニウムは側壁や表面からの熱損失に
よシ晶出を起しやすい。しかるに本発明方法のように、
高温の燃焼ガスをこの部分を通して外部に排出するよう
にすると、この部分の周壁および溶融アルミニウム表面
が加熱され、この部分におけるアルミニウムの晶出が抑
制される。

晶出操作の間、アルミニウムの晶出につれて攪拌機０ｅ
を連続的ないし間欠的に引上げて、晶出面と攪拌翼の下
端との距卯［ｆが常にほぼ一定に維持されるようにする
。通常、この距Ｍは１０〜／θθ間が好ましい。晶出面
の検出は直接性なうことも、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
３θ〜７θ係、好ましくはＱＯ−４０チ、が晶出した時
点で晶出操作を停止し、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）から外部に流出させる。な
お、残存する溶融アルミニウムの排出に先立って、攪拌
機ＯＩを装置外に引上げ、またバーナー（９）からの供
給熱量をふやし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Ａ６Ｓ−
６Ａ７Ｃ′ｉ！、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融を避は得る
ように急速に加熱することが可能ならば、もつと高い温
度まで加熱してもよい。残存する溶融アルミニウムの排
出が終了したならば、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な排出口（７）から流
出させ、所定の形状に鋳造して製品とする。

本発明方法によれば、大型の装置を用いた場合でも排出
口での純度の劣る晶出物の生成が抑制されるので、高純
度のアルミニウムを取得することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するのに適した装置の一例の下方
部分の平面図であシ、図中の矢印は冷却媒体の流れの方
向を示す。 第２図は第１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、攪拌機の支持機措
は省略されている。 （１）断熱レンガ層、　（２）耐火レンガ層、（３）炭
素質材料製の床、　（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）煙突
、　（９）バーナー、　００）攪拌機、旧）溶剛ｌ金属
導入口、０２　　品出金属特許出願人　　三菱軒金属工
業株式会社代　胛　人　　弁理士　長谷用　　　−ほか
／名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷却手段を備えた床と溶融金属排出口を備えた側
   壁とを有するほぼ密閉された傾動し得る容器に溶融金属
   を収容し、これを攪拌しながら床を冷却して床上に金属
   を晶出させ、次いで容器を傾動させて残余の溶融金属を
   溶融金属排出口から流出させる金属の純化方法において
   、該容器内で燃料を燃焼させて溶融金属の表面を加熱す
   ると共に、燃焼ガスを該溶融金属排出口から容器外に排
   出することを特徴とする方法。