JPS6352096B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、「塩素化」法、即ち気体塩素又は塩
素化炭化水素を含む他の含塩素気体化合物で溶融
金属を処理することにより、アルミニウム合金中
に含有されるマグネシウムを除去するための炉に
係る。 アルミニウム又はアルミニウム合金半製品、例
えばプレート、ビレツト等の鋳造は、アルミナと
氷晶石との浴の電解から直接得られる「一次」ア
ルミニウム、又は溶解残渣の再溶融により得られ
る「二次」アルミニウム、更には前記２種類の金
属の混合物を使用している。 後者２種類の場合、金属は特に不純物としてマ
グネシウムを含有しており、その含有量は、二次
アルミニウムでは数重量パーセントに達し得、一
般にその後の金属の再生転化段階の好適な展開の
妨げとなる。 従つて、比較的低レベル、特に用途によつては
数百ppmを越えないレベルまで前記不純物を除去
するように、鋳造前に所謂精練処理を実施する必
要がある。 現状のマグネシウム除去法、所謂「デマギング
（demagging）」は、以下の３種類に分類できる。 − ３層電解法のような電気化学的方法。精製す
べき溶融状態の金属に直流を通し、マグネシウ
ムを陰極に分離する。 − AlCl₃，AlF₃及び他の塩をベースとする固体
フラツクスを、精製すべき液体アルミニウムに
混合し、マグネシウムの塩化物又はフツ化物を
形成する方法であり、該塩化物又はフツ化物は
比重が比較的小さいため、浴表面に上昇するの
でこれをアルミニウムから分離する。 − 精製すべきアルミニウム浴内に塩素ガスを通
し、好まくは該塩素ガスをマグネシウムと反応
させて液体塩化物を生成し、これを浴表面で分
離する塩素化法。 上記各方法には長所と短所がある。このうち第
３番目の方法は、煙の発生、大量の塩化アルミニ
ウムの形成、処理すべき金属のマグネシウム含有
量が比較的小さい時に効率が低いなどいくつかの
問題を抱えているが、工業用として最も広く使用
されている。 塩素化法の原理はマグネシウムがアルミニウム
よりも塩素に対して熱力学的により親和性であ
り、従つて、好ましくは以下の反応： Mg＋Cl₂→MgCl₂ が得られ、部分的に形成されている塩化アルミニ
ウム自体は以下の反応： ２／3AlCl₃＋Mg→２／3Al＋MgCl₂ により「デマギング」に向けられるという事実に
基づいている。 しかし乍ら、Alの質量がマグネシウムよりも
相対的に大きいため、形成されるAlCl₃の質量が
第２の反応で全部使用されるわけではなく、Mg
濃度が小さければ小さい程AlCl₃の使用量は少な
くなり、「金属誌（Journal of Metals）」1982年
７月刊、55頁に記載されているように、マグネシ
ウム１Kgを除去するために理論的に必要な塩素量
は2.95Kgであるにも拘らず、実際には15Kgまで使
用しなければならない。 このため、当業者は、特に上記反応に好適な処
理装置を構成することにより塩素利用効率を改良
する試みに着目している。 仏国特許公開第2200364号は、それぞれ回転式
塩素インジエクタを備える数個のチヤンバに分割
されており、該チヤンバ内でマグネシウムKg当た
り約３Kgの塩素量でマグネシウムを連続的に塩素
化するような反応器を教示している。しかし乍
ら、「軽金属1978」米国鉱業技術者協会冶金学会
（Light Metals 1978 de la Metallurgical
Society of A.I.M.E.所収の論文に記載されてい
るように、このような反応器は、それぞれ長さ
760〜1200mm、幅600mmの３個のチヤンバから構成
され得る。従つて、比較的広い床面積を占める設
備を精練所内に設けなければならず、排出、除滓
等の作業時の取扱いが困難である。その結果、設
備投資の上昇は言うまでもなく保守費用も比較的
高価になる。 そこで本願出願人は、ロータにより発散される
塩素含有ガスを通過させてマグシウムを除去する
という原則を維持しながら、従来技術の装置の大
型及び固定性という欠点を伴わない装置を見出す
こと、即ち比較的小容積でありながらこれまでの
炉よりも処理容量の大きい炉を作成することを、
発明の目的とした。 多くの実験の結果、この問題を解決するための
唯一の方法は、２種の流体を同一方向にできるだ
け合理的に流すことにより金属をガス処理するこ
とであるという結論に達した。このために、本願
出願人は、従来通りに外側金属ケースと、内側耐
火性ライニングと、金属流入口及び排出口と、炉
底との間に金属循環用スペースを設けており、供
給室と塩素含有ガスの径方向分散用ロータを浸漬
させた独自の処理室とに炉を分割する内部鉛直隔
壁とから構成される工業用順流型炉を作成した。
該炉は、処理室が、隔壁の低部から伸延しており
且つロータの回転軸に一致する軸を有する開口を
中心に設けられた水平壁により底部を閉止されて
いることを特徴とする。 即ち、本発明は従来の炉に補助水平壁を付加す
ることにより、処理室を供給室からより完全に隔
離し、塩素含有ガス分配用ロータの軸内に適正に
配置された開口を介して、ロータにより径方向に
発散されるガスの軌道と同一向きで且つ該軌道と
実質的に平行な特定方向に従つて金属を流通させ
ることができる。このような炉を使用すると、理
想的な順流循環条件に近付く。 実際に順流循環自体は従来技術で使用されてい
る。例えば仏国特許公開第2200364号に開示され
ている第２の処理チヤンバ内で、ガスは同一方向
に流れる。しかし乍ら、この場合には、順流循環
を使用するという意図よりもむしろ金属をチヤン
バ間で移動させるための構成の方が問題とされて
いる。このことの裏付けとして、前記特許公報で
は第２のチヤンバに於ける処理効率の高さについ
て言及していないという点を指摘することができ
る。従つて、この流れは特別の注意を払わずに形
成されており、金属が反応器の底部と平行に流れ
ながらチヤンバ内に導入されるのでむしろ不正確
であるといえる。 本願出願人は順流循環条件を有効に再現するこ
とにより、この種の循環がマグネシウムの最適除
去に不可欠であることを確認した。 実際に、それぞれ１m³の液体金属容量を有する
２個の処理炉を使用し、0.5％のMgを含有する同
一の溶融合金を10t／ｈの流量で該炉に通し、同
一型のロータを使用して同一流量の塩素含有ガス
を一方の炉では向流、他方の炉では本発明の手段
に従つて順流に通過させたところ、各循環方式に
ついて、マグネシウムの最終含有量の関数として
以下の塩素利用効率が確認された。

【表】 マグネシウムの最終含有量が比較的大きい場合
には循環方式は余り問題にならないが、前記含有
量が小さいと、順流式の効率は実質的に向上して
おり、このような結果は、従来技術で使用されて
いるよりも小型の炉に比較的流量の大きい金属を
循環させて得られたものである。 本発明の炉の処理室の水平壁は、好ましくは円
形の開口を備えているが、該開口の外形は円形に
限らず該室の水平断面に類似する任意の形状を使
用できる。要は、金属及びガスの軌道がロータの
軸に対して均等に幾何学的に分配され且つ順流循
環条件を最適に確保できるように、所定の類似形
に形成することである。開口の断面積は、好まし
くは処理室の断面積の1/10から1/15であり、この
ような比により最適結果が得られる。 開口への金属導入については、均等な供給を確
保し、流れの中の撹乱により適正な順流循環が損
われることのないように、まず隔壁のある水平面
のレベルにおける幅が炉内のセル幅に近似し、開
口の近傍では開口の最大寸法に対応する幅になる
まで狭くなるような液体通路を炉の底部に備える
ことが好ましい。 径方向分散用ロータは、その下面が、少なくと
も高さ0.02ｍのスペースを設けて開口の最近傍に
くるように配置される。該ロータは、開口の寸法
に近似する寸法の水平断面積を有する。 該ロータは任意の径方向ガス分配型であり得、
例えば仏国特許公開第2512067号に開示されてい
るような型であり得、液体循環通路を省略するか
又は省略せずに使用され得る。もつとも、該ロー
タは、240Kg／ｈに達する塩素含有ガス流量を確
保し、従つて、特にマグネシウムを含有する合金
に対しても数トン／時の処理容量を得るに十分な
数のガス通路を備える必要がある。前記塩素含有
ガスは、塩素元素又はアルミニウムの塩素化に一
般に使用されている他の任意の塩素誘導体であり
得る。 本発明の塩素化炉は小型であるという点で仏国
特許公開第2514370号に開示の型であり得、従つ
て、マグネシウムの除去にあたり、以下のように
該型の全利点を享受し得る。 − 鋳造のための単なる傾動により、炉内に含ま
れている金属を完全に排出することができ、従
つて、金属が損失されず、後続工程の金属と混
合する危険が全くない。 − 傾動以外の操作を何ら使用せずに金属又は合
金を即座に取換られるので、相互に互換性の不
可な継続して処理すべき合金の場合にも連続又
は非連続鋳造が可能である。 − 蓋の取外し可能部分により処理中に容易に除
滓できるので、長時間連続鋳造に特に有用であ
る。 − 空の炉を長手方向（又は場合によつては横方
向）に傾動することにより処理後の清掃が容易
であり、後続チヤージを汚染する危険のある溶
滓及び固化金属の全残渣を除去することができ
る。 − 加熱システムが炉から独立しているので、実
施中の処理を妨げることなく交換又は修理を行
うことができる。 − 鋳造用出発金属を急速に過熱可能である。 − 処理剤のインジエクタの型の選択が限定され
ず、公知の全型の回転体を容易に適用できる。 − インジエクタ及び加熱システムを迅速に交換
できるので、所望の時に所望の作用を使用でき
る。 − 視覚的検査、除滓、形成された塩化マグネシ
ウムの回収のために、蓋を迅速に脱着できる。 − 単純な構成と材料の選択とにより、空気及び
処理剤による腐食の危険が小さい。 − 流出気体を容易に捕集できる。 更に、傾動、蓋の脱着、加熱システム及びイン
ジエクタの取外し、交換及び取付け、予熱、温度
維持等の全操作を自動化させるといつた別の利点
を加えることもでき、これらの操作は、必要な各
安全性及び抑制と共にプログラムされ得、蓋、加
熱システム及びインジエクタの各傾動及び昇降用
ジヤツキを駆動する中央油圧系統をも制御する遠
隔制御盤に集中され得る。 以下、図面に関して本発明をより詳細に説明す
る。 第１図は、外側金属製ケース１、内側耐火性ラ
イニング２、処理すべき金属５の流入口３、排出
口４、内部鉛直遠隔壁６を示しており、該隔壁は
炉底の間に金属循環用スペース７を設け且つ炉を
供給室８と処理室９とに分割しており、該処理室
９には、蓋１２の上方に配置されたモータ（図示
せず）に連結されたシヤフト１１の回転運動によ
り駆動されるロータ１０が配置されている。室９
は、隔壁６の低部から伸延しており且つロータ１
０の軸に一致する軸を有する開口１４を中心に設
けられた水平壁１３により底部を閉止されてい
る。 動作中、金属は、ロータにより径方向に発散さ
れるガス流の軌道１６に順流状の軌道１５に沿つ
て開口１４を通る。 塩素含有ガスの作用下で、マグネシウムは液体
塩化マグネシウムを生成するべく反応し、生成さ
れた塩化マグネシウムは溶融金属浴表面に蓄積さ
れて層１７を形成し、他方、精製された金属排出
口４から流出する。 第２図は第１図のX′X面における炉の断面図で
あり、外側金属製ケース１、内側耐火性ライニン
グ２、供給室８、鉛直隔壁６、開口１４付近の金
属通路の軌跡１８を示している。 本発明は以下の実施例により更によく理解され
よう。 有効寸法１ｍ×0.15ｍの供給室と有効寸法１ｍ
×１ｍの処理室とを有し、0.80ｍの金属高さで機
能し得る流入口及び排出口を備える有効高さ１ｍ
の炉に、直径0.32ｍの円形中心開口を備える水平
壁を炉底から0.05ｍの距離に設け、直径0.0015ｍ
の孔部を136個備えており速度250回転／分で回転
する直径0.32ｍ、高さ0.275ｍのロータを、開口
の軸内で且つ壁から0.03ｍの距離に配置した。 該炉に、処理室内の温度を750〜800℃に維持す
るに適した温度のアルミニウム合金、及び純粋塩
素を連続供給した。 使用流量及びマグネシウムの初期含有量に従
い、マグネシウムの最終含有量、塩素流量及び収
率に関して以下の結果が得られた。

【表】 この結果、容積約１m³の炉の場合、適正なマグ
ネシウム除去収率で約20トン／時の処理容量に達
し得ることが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の炉の長手方向中央面に従う鉛
直断面図、及び第２図は第１図のX′X面に従う水
平断面図である。 １……ケース、２……ライニング、３……処理
用金属流入口、４……精製金属排出口、６……隔
壁、８……供給室、９……処理室、１０……ロー
タ、１１……シヤフト、１２……蓋、１４……開
口、１６……塩素ガス流軌道、１７……塩化マグ
ネシウム層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マグネシウムを除去するべく構成された溶融
   アルミニウム合金の順流通過式塩素化炉であつ
   て、外側金属製ケースと、内側耐火性ライニング
   と、金属流入口及び排出口と、炉底との間に金属
   循環用スペースとを設けており、供給室と塩素含
   有ガスの径方向分散用ロータを収容する独特の処
   理室とに炉を分割する内部鉛直隔壁とから構成さ
   れて成る前記炉において、処理室が、隔壁の低部
   から伸延しており且つロータの回転軸と一致する
   軸を有する開口を中心に設けられた水平壁により
   底部を閉止されていることを特徴とする塩素化
   炉。 ２ 炉の有効容量が最大１m³であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の炉。 ３ 開口の断面積が処理室の断面積の1/10から1/
   １５であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の炉。 ４ まず隔壁のある水平面のレベルおける幅が炉
   内のセル幅に近似し、開口の近傍では開口の最大
   寸法に対応する幅となるように狭くなつている通
   路に沿つて、隔壁の低部から開口に向かつて金属
   が流れることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の炉。 ５ ロータが、開口寸法に近似する寸法の水平断
   面積を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の炉。 ６ ロータが、240Kg／ｈの流量を確保するに十
   分な断面積を有する塩素含有ガス分配通路を備え
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の炉。 ７ 塩素含有ガスが、塩素元素及びその誘導体に
   より構成されるグループに属することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の炉。