JP4854838B2 - 液体の処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は金属溶融物のような液体を処理するための装置に関する。この装置は気体および／または粒状材料を反応室内の液体に供給するための回転体を備えている。
【０００２】
【従来の技術】
異なる設計および型の回転体を使って液体を処理するための方法は、市場および文献から数多く知られている。例えば、本出願人自身が有する欧州特許第０１５１４３４号では、中空の円筒形回転体を使用し、粒状材料および／または気体を、回転体の軸に設けられたドリル穴を介して回転体の空洞に供給し、回転体の回転により、溶融物を回転体の基部の開口を通して吸い込み、気体および／または供給された材料と共に側面の開口から排出する液体処理法を開示している。この方法は、液体の乱流や攪拌を起こしにくく、非常に効果的で高処理能力を有しているが、本発明においては、液体の処理を行なう装置を製造し、特にアルミニウムの溶融物において、より効果的で、より高い処理能力を呈する装置を製造することを目的とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明の目的は、特にアルミニウムの溶融物の処理においてより効果的でより処理能力の高い装置を提供することにある。本発明のもう一つの目的は、液体が空気によって影響を受けることを防ぐために、処理済の液体が周囲の空気、特にその中の酸素と接触しないようにすることにある。さらにもう一つの目的は、アルミニウム溶融物に関し、水素とナトリウムの両方をより多く取除くことができるようにすることにある。さらにもう一つの目的は、鋳込みの最後に残留溶融物のほとんどまたはすべてを鋳込み炉に戻すことができる、あるいは、すべての溶融物を鋳込み機に供給できるようにすることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は本発明によって達成することができる。本発明は、気体および／または粒状材料を反応室（１）内の液体に供給するための一つまたは二以上の回転体を備えた液体を連続的に処理するための装置であって、反応室（１）は、密閉されているとともに入口（３）と出口を有し且つ反応室（１）に接続された真空ポンプにより真空状態にできるように設計されており、反応室の前記出口には、出口パイプ（２’）が接続されており、且つ反応室（１）の前記出口は、反応室（１）の入口（３）および出口パイプ（２’）の出口よりも上方に配置されていることを特徴としている。
また、本発明は、気体および／または粒状材料を反応室（１）内の液体に供給するための一つまたは二以上の回転体（５）を備えた液体を連続的に処理するための装置であって、反応室（１）は、密閉されているとともに入口（３）と開口（１６）を有し且つ反応室（１）に接続された真空ポンプにより真空状態にできるように設計されており、反応室（１）は、開口（１６）を介して第２の反応室（２）と連通しており、反応室（１）の開口（１６）が、第２の反応室（２）の出口（１３）よりも上方に配置されていることを特徴としている。
【０００５】
【発明の実施の形態】
添付の図面を参考にして、以下に本発明を更に詳しく記載する。図１は、本発明による装置の略図である。この装置は、当初はアルミニウムの溶融物を対象に開発したものである。しかし、実際は、例えば、水から酸素を取り除くなどのような、いかなるタイプの液体の処理にも使用することができる。この装置は、円筒形の直立した反応室１と、出口パイプ２’の形状の出口通路を備えているのが好ましい。処理する液体は、反応室１の下側端部に設けられた入口３（開口）を介して流れ、接続ソケット４に接続された真空ポンプ（図示せず）を使って生成された反応室１内の真空状態によって汲み上げられる。回転体５が反応室１に配置されている。回転体５は、蓋１１上に配置されたモータ６によって駆動される。回転体５は、例えば、回り継手７を介して回転体軸１２を通して気体を供給するように設計された、本出願人の欧州特許第０１５１４３４で説明しているタイプのものでもよい。回転体５を通して気体を供給する代わりに、気体を容器の基部に配置した多孔質プラグストンなどのノズル８を通して供給してもよい。
【０００６】
自重が変化するために、上昇する気体の泡により、液体が入口３から反応室１に流れ、そこからフランジ接続部１５を介して反応室１に接続されている出口パイプ２’を通って排出される。この装置は、例えば、上記のアルミニウム溶融物のような液体を連続的に処理するためには、好ましくは、閉鎖された溝、あるいは長尺の容器９に配置するのが都合がよい。この場合、入口３は、溝９の一端に位置し、出口パイプ２’の出口は、その反対側端部に位置させることができる。この装置では、仕切り弁１０も溝に配置する（その操作に関しては示していない）。
【０００７】
液体処理工程が始まると、仕切り弁１０が開き、液体が反応室１を通過して流れ、溝を一定のレベルまで満たす。仕切り弁は、ここで閉じることができる。真空ポンプまたはそれに類するもの（図示せず）によって接続ソケット４を介して真空状態とし、同時に気体を回転体５へ、またはノズル８を介して供給すると、上記の様に装置内における液体の循環が始まる。さらに、仕切り弁１０は、気体が供給されたり、真空が不足していたり、あるいは、処理工程が終了すると開くように設計されているため、溶融物は液体タンク、保持炉、鋳込み炉またはそれに類するものまで流れて戻ることができる。
【０００８】
変形例として、気体ノズルまたはそれに類するものを介して出口パイプ２’内で逆の流れで気体を供給することもできる（図示せず）。これにより、反応時間が長くなり、例えばアルミニウム溶融物から水素を取り除くといった処理の効率を更に上げることができる。すなわち、供給された処理用の気体は、出口パイプ２’の出口側端部で最も水素の濃度が低くなった溶融物と“出会い”、気体は出口パイプ２’の上流における濃度の高い溶融物と接触することとなる。反応室１内の回転体５と出口パイプ２’における気体の逆流供給の組合せにより、効率があがる。しかし、反応室１の中の液体と出口パイプ２’の液体との間のレベルの差は小さくなる。
【０００９】
図２は、二つの回転体５とそれに付随して二つの反応室を使用する変形例を表している。二つの反応室１および２は、直列に連通している。反応室２は、図１で示した前の例の出口パイプ２’に相当する。
【００１０】
前の例と同様、二つの反応室は、溝９と接続して配置されており、処理する液体が横方向の入口３（開口）を通して反応室１まで流れ、開口１６を通して反応室２まで流れ、そこから出口１３（開口）を通して溝９へ戻る。反応室１では、液体が回転体５を介して供給された気体と同じ方向に流れ、一方、反応室２では、液体は、同等の回転体５に供給された気体の流れと反対の方向に流れる。
【００１１】
もう一つの仕切り弁１４が溝９に配置されている。処理が始まると、仕切り弁１４は、処理する液体が反応室１および２に流れるように開いたままの状態となる。反応室における液体レベルが溝の液体レベルに達すると、接続ソケット４によって真空状態とされ、反応室内の金属のレベルが（１７で示すレベルまで）上がる。ここで、仕切り弁１４を開いて仕切り弁１０を閉じ、同時に処理用の気体を二つの回転体５それぞれに供給することによって、反応室での循環を開始できるようになる。この方法によると、前の例で説明したように、反応時間が増え、反応室２内で気体の流れに反して液体が流れるため、さらに効率を高めることができる。
【００１２】
さらに、これについて、本発明は、上述の記載および図示した方法に制限されものではないことを明記しておく必要がある。すなわち、この液体を処理するための装置は、直列に並んだ三つ、四つ、もしくは五つ以上の反応室から構成してもよい。さらに、上から駆動される回転体の代わりに、図３に示すように反応室１の下側、もしくは図４に示すように、側面に配置されたモーターによって駆動される回転体を用いることもできる。この場合、回転体の軸は、反応室の基部または側面をそれぞれ通って延在している。
【００１３】
【実施例】
実施例
開放された槽に配置された回転体（標準的方法）と、図１に示した装置に配置された回転体（本発明の方法）を使って、水から酸素を取り除く比較試験を行なった。標準的方法における槽の直径は、本発明による反応室（図１の１に相当する）と同じである。回転体の直径も同じである。どちらの場合も回転体を通して、窒素ガスを供給した。
【００１４】
さらに、次の試験装置と構成要素を使用した。
動力装置
５０Ｈｚにおける回転数が１４００ＲＰＭである１．５ｋＷのモーター
周波数変換器
シーメンズ・ミクロ・マスター、３ｋＷ
変動範囲 ０〜６５０Ｈｚ
窒素
気体は２００バール５０リットルのボトルから減圧弁を介して供給した。
純度９９．７％
回転計
気体の速度はフィッシャー＆ポータータイプの回転計によって測定した。
パイプＦＰ−１／２−２７−Ｇ−１０／８０
フロート：１／２ＧＮＳＶＴ−４８
水流量計
ＳＰＸ（スパナー−ポルックスＧＭＢＨ）、Ｑ＝２．５ｍ³／ｈ
断面開口約２５ｍｍ
真空
反応室を真空にするため、工業用の真空掃除機ＫＥＷ ＷＤ ４０−１１を使用した。
電力１４００Ｗ
空気流量：最大６０リットル／秒
酸素メーター
水に含まれる酸素の量を二台のＯｘｉ３４０型酸素計を使って測定した。
タコメータ
ＳＨＩＭＰＯ ＤＴ−２０５型のタコメータでＲＰＭを測定した。
回転体
スタンダード・ハイキャスト^TMロータ。欧州特許第０１５１４３４号で示すように側面と基部に穴を有する。
【００１５】
これらの試験結果を以下の表１に示す。
【００１６】
【表１】

【００１７】
表に示すように、本発明では、ＲＰＭに依存して、標準型の反応器と比較すると酸素除去効果が１１〜１５％の程度で改善された。これは、液体処理効果に関して、かなり改善されたことを表している。
【００１８】
【発明の効果】
伝統的な溶融物処理方法と比較して、本発明は次のような利点をもたらしている。
１．反応室における真空により、液体中に溶解している溶融汚染物質にかかる分圧が低くなる。アルミニウム溶融物では、特にナトリウムと水素に対して適用される。溶融物にかかる蒸気圧が低いと、大気と液体との間の平衡状態に影響し、よって、反応器／処理装置における溶解成分の除去効果が増加する。
【００１９】
２．反応室内の液体レベルを溝系統内のレベルより高く上げることによって、処理用の気体と液体の間の接触時間がかなり長くなる。これにより、処理用の気体を最大限利用でき、所定の量の気体の処理効果が改善される。
【００２０】
３．反応室の中の大気は反応器を載置している部屋の大気によってほとんど影響を受けない。反応室における水素と水蒸気の含有量が低いため、反応器内において水素が吸収されにくくなる。また、酸素と水蒸気の含有量が低いため、アルミニウム処理用反応器においてスラグが形成されにくくなる。
【００２１】
４．運転中に反応室で生成される埃や気体は、排気系統によって効率よく取り除くことができ、そのような気体が、反応器が置かれている部屋の中に排気されることがない。
【００２２】
５．処理が完了すると（例えば、アルミニウムの鋳込みが完了すると）、液体は自動的に反応器の外に、そして例えば鋳込み機および／または炉から排出される。したがって、液体の組成を変える（例えば新しい合金）際に、液体／金属の排出を行なわなくても済み、生産ラインにおける炉の容量を最大限利用して商業的に成り立つ製品の生産を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による装置の略図であり、ａ）は側面から、ｂ）は上から見た図である。
【図２】図２は、本発明の変形例の略図であり、ａ）は正面から、ｂ）は上から見た図である。
【図３】図３は、下側にモーター駆動を設けた変形例であり、ａ）は正面から、ｂ）は上から見た図である。
【図４】図４は、側面にモーター駆動を設けた変形例であり、ａ）は正面から、ｂ）は上から見た図である。
【符号の説明】
１ 第１の反応室
２’ 出口パイプ
２ 第２の反応室
３ 入口
４ 接続ソケット
５ 回転体
６ モーター
７ 回り継手
８ ノズル
９ 溝
１０ 仕切り弁
１１ 蓋
１２ 回転軸
１３ 出口
１４ 仕切り弁
１５ フランジ接続部
１６ 開口

Claims (7)

1. 気体および／または粒状材料を反応室（１）内の液体に供給するための一つまたは二以上の回転体（５）を備えた液体を連続的に処理するための装置であって、反応室（１）は、密閉されているとともに入口（３）と出口を有し且つ反応室（１）に接続された真空ポンプにより真空状態にできるように設計されており、反応室（１）の前記出口には、出口パイプ（２’）が接続されており、且つ反応室（１）の前記出口は、反応室（１）の入口（３）および出口パイプ（２’）の出口よりも上方に配置されていることを特徴とする装置。
2. 気体および／または粒状材料を反応室（１）内の液体に供給するための一つまたは二以上の回転体（５）を備えた液体を連続的に処理するための装置であって、反応室（１）は、密閉されているとともに入口（３）と開口（１６）を有し且つ反応室（１）に接続された真空ポンプにより真空状態にできるように設計されており、反応室（１）は、開口（１６）を介して第２の反応室（２）と連通しており、反応室（１）の開口（１６）が、第２の反応室（２）の出口（１３）よりも上方に配置されていることを特徴とする装置。
3. 気体および／または粒状材料が回転体（５）によって供給されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 気体および／または粒状材料が、それぞれの反応室（１，２）の基部に配置されたノズル（８）を介して供給されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
5. それぞれの反応室の回転体が、反応室の上側、下側、または側面に配置したモータ（６）の軸（１２）を介して駆動されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 液体が金属溶融物である請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置の使用方法であって、それぞれの反応室の真空が少なくとも０．２バールであることを特徴とする装置の使用方法。

Images