JP4983276B2

JP4983276B2 - 金属の溶融蒸発装置

Info

Publication number: JP4983276B2
Application number: JP2007017970A
Authority: JP
Inventors: 伸明並木; 昌弘大槻
Original assignee: JNC Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-01-29
Also published as: TW200838803A; KR20080071077A; KR101507406B1; CN101235444A; CN101235444B; JP2008184641A; TWI402215B

Description

本発明は金属の溶融蒸発装置に関する。

例えば、マグネシウムや亜鉛などの金属を気体にするには、１つの容器内で固体から液体に溶融し、さらに同じ容器内で溶融金属からガス化させるのが一般的であった（例えば、特許文献１）。

すなわち、これら金属を溶融蒸発させるには、これまでバッチ形式で行なわれることが多く、例えば、レトルトとして称される容器内に所定量の金属粒体を投入し外部に設けた加熱ヒータにより金属粒体を溶融させるとともに、溶融した金属を蒸気として排出口から取り出している。そして、溶融後に蒸発して減少した容器内に順次追加の金属粒体を投入して、処理量を増大させていた。

ところが、このような方法を実施するための従来の金属の溶融蒸発装置では、生産効率が悪く、また、例えば、沸点以上に加熱された高温度の溶融金属内に、追加の金属粒体を投入すると、酸化し易い金属は、容器内で部分的に燃焼してしまう虞がある。一方、追加金属の投入量の加減が困難で、その量が多すぎると、容器内の溶湯温度が大幅に低下してしまい、安定した蒸発量が得られないなどの問題が生じていた。
特開昭６０−１６１３２７号公報

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、生産効率を向上させ、かつ、溶融と蒸発とを安定した速度で、かつ速やかに行なうことができ、さらにはエネルギーロスの少ない金属の溶融蒸発装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明に係る金属の溶融蒸発装置は、
貯留タンクと、
前記貯留タンクの上部に接続された主縦筒部と、
前記主縦筒部の内部に一部が挿入された金属溶融パイプと、
前記金属溶融パイプの途中に斜めに接続された金属導入用パイプと、
前記金属溶融パイプの下端開口部を囲繞するように配置され、前記金属溶融パイプの底面を構成する受け部材と、
前記主縦筒部の外周面に装着され、温度調整可能な誘導加熱装置と、
前記貯留タンクの側壁に接続されたガス抜き用パイプと、を備えたことを特徴としている。

係る構成による本発明によれば、誘導加熱装置により金属を加熱溶融するので、例えば、金属粒体を適正な温度でかつ適正な溶融速度で溶融することができる。
また、本発明は、前記貯留タンクの外側には、均熱材が装着されていることが好ましい。

このような構成であれば、貯留タンクを全体的に略均等に熱をかけることが可能になる。
ここで、前記受け部材は前記金属溶融パイプに取り付けられていることが好ましい。

このような構成であれば、金属溶融パイプから受け部材内に落下された金属粒体をこの部分で完全に溶融させ、さらに受け部材から溢れ出させることができる。これにより、少量ずつ連続運転が可能になる。

また、前記受け部材の上部開口縁には、切欠き溝が形成されていることが好ましい。
このような構成であれば、切欠き溝を介して溶融金属を下方に落下させることができる。

また、受け部材に溶融金属が常時保留される構造のため、貯留タンク内部金属蒸気の金属溶融パイプ側への漏洩を遮断している。
また、本発明では、前記金属溶融パイプおよび前記主縦筒部には、不活性ガス導入パイプが接続されていることが好ましい。

このような構成であれば、溶融金属内への空気などの酸素含有気体の混入を阻止することができる。
さらに、前記貯留タンクと、前記主縦筒部と、前記金属溶融パイプと、前記金属導入用パイプと、前記受け部材と、前記ガス抜き用パイプとの材質が、使用温度範囲で耐性を有し合金化しない材質、たとえば、石英や炭化珪素などを用いることができ、それぞれ石英により形成されていることが好ましい。

このような構成であれば、耐熱性に優れ長期間の使用に耐えることができるとともに、不純物の混入を効果的に防止することができる。

本発明に係る金属の溶融蒸発装置によれば、金属の溶融蒸発による精錬を行なうにあたり、安価でかつ略連続的に行なうことができるので、生産効率が向上する。また、金属を溶融する部分の容積を小さくすることができることから、小型化が達成される。さらに、供給量に応じた加熱量の制御が容易であるため、溶融と蒸発とを安定した速度で、かつ速やかに行なうことができるとともに、エネルギーロスを少なくできる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
図１は本発明の一実施例に係る金属の溶融蒸発装置を示したものである。
この溶融蒸発装置２では、貯留タンク４は底面が閉塞された略円筒状で、外周部分に、例えば、カーボン製の均熱材６が装着されることにより、表面が均等に加熱される。また、この均熱材６を装着した貯留タンク４は、図示しない電気炉内に収容されている。

貯留タンク４には、上部に主縦筒部８が接続され、さらに、この主縦筒部８の上部開口に蓋体１０が被嵌されている。そして、この蓋体１０を介して金属溶融パイプ１２が主縦筒部８内に挿入されている。金属溶融パイプ１２の下端部は開口され、この開口部を囲繞するように受け部材１４が配置されている。そして、この受け部材１４により、金属溶融パイプ１２の底面が構成されている。

なお、図１に示した受け部材１４は、金属溶融パイプ１２の外周面と、受け部材１４の内周面との間に、スペーサなどの図示しない固定部材を介して取り付けられている。このような固定部材が金属溶融パイプ１２と受け部材１４との間に介装されることにより、受け部材１４内の溶融金属が外部に流れるための流路が確保されている。

このように受け部材１４を金属溶融パイプ１２に取り付けた場合には、受け部材１４に
溶融金属が残留しているとしても、金属溶融パイプ１２ごと主縦筒部８の上方に引き出すことができる。よって、図１の場合には、受け部材１４に溶融金属が入った状態で金属溶融パイプ１２の交換作業を行なうことができる。

また、図１の例とは異なって、受け部材１４の外周面と主縦筒部８の内周面との間に、スペーサなどの適宜な固定部材を介装し、この固定部材を介して受け部材１４を固定することもできる。

しかしながら、金属溶融パイプ１２の交換作業性を考慮すれば、図１のように受け部材１４を金属溶融パイプ１２に取り付けることが好ましい。仮に、受け部材１４を主縦筒部８に取り付けた場合には、金属溶融パイプ１２を交換することはできるが、受け部材１４内に溶融金属を残すことになる。

一方、上記金属溶融パイプ１２の途中には、斜め上方向から金属導入用パイプ１６が接続され、この金属導入用パイプ１６には、ホッパー１６ａが具備されている。なお、このホッパ−１６ａは常時開口され、常圧とされている。

また、貯留タンク４内には、温度計１８が挿入され、この温度計１８により内部温度が測定される。さらに、貯留タンク４の側壁には、ガス抜き用パイプ２０が連結管２２を介して接続され、このガス抜き用パイプ２０から金属ガスが下方に導出される。なお、ガス抜き用パイプ２０の上部開口には、安全装置が設置され、この安全装置により貯留タンク４内が所定圧以上にならないように防止されている。

さらに、本実施例では、主縦筒部８の外周面に、誘導加熱装置２４が設置されている。この誘導加熱装置２４は、交流電流により回転磁界を発生させるためのもので、磁界の強弱により加熱部の温度調整が可能にされている。

本実施例において、貯留タンク４、主縦筒部８、蓋体１０、金属溶融パイプ１２、受け部材１４、金属導入用パイプ１６などは石英より形成され、これにより、耐熱性が向上されている。

蓋体１０および金属溶融パイプ１２には、不活性ガス供給パイプ３０，３２が接続され、これらのパイプ３０，３２から金属溶融パイプ１２および主縦筒部８内に、それぞれ不活性ガスが導入されることにより、内部の空気が不活性ガスに置換されている。

本実施例による溶融蒸発装置は上記のように構成されているが、以下に作用について説明する。例えば、この溶融蒸発装置２は、粉末あるいは粒状の金属材料をガス化するのに使用される。棒状原料の場合は、１２の上端部より挿入する。

今、貯留タンク４は、上記したように図示しない電気炉内に収容されている。そして、この電気炉により、貯留タンク４内は所定の温度に加熱されている。
このように、貯留タンク４内を予め所定の温度に加熱してから、例えば、金属導入用パイプ１６のホッパー１６ａ内にマグネシウムなどの金属粒体が投入される。すると、その金属粒体は金属導入用パイプ１６から金属溶融パイプ１２内に収容される。金属導入用パイプ１６から金属溶融パイプ１２内に導出された金属粒体は、受け部材１４内に一時的に貯留される。

ここで、主縦筒部８の外周に設けた誘導加熱装置２４は、外部の制御盤を介して駆動されている。これにより、この受け部材１４内の金属粒体は、誘導加熱装置２４により直ちに加熱され、ここで短時間のうちに溶融される。なお、ホッパー１６ａへの金属粒体の投
入量の増加に比例して、受け部材１４内の溶融金属量が増加し、溶融金属が次第に上昇してくるが、受け部材１４の上部開口に設けた切込み溝１４ａから外部に漏れ出て、主縦筒部８の下方に滴下される。

一方、貯留タンク４内は、電気炉内において既に高温にされているので、この貯留タンク４内に滴下してきた溶融金属は、蒸気となって貯留タンク４内に充満される。そして、充満された溶融ガスは、次第に連結管２２を介してガス抜きパイプ２０の下端開口側に導出され、この下端開口から次の工程に供給される。

このように本実施例による金属の溶解蒸発装置によれば、投入されてきたマグネシウムなどの金属粒体が誘導加熱装置２４により溶融されるように構成したので、金属を溶融する部分の容積を小さくすることができる。また、金属粒体の供給量に応じて誘導加熱装置２４による加熱温度を調整することができる。したがって、エネルギーロスを少なくすることができる。

なお、溶融する金属は、マグネシウムの粒体に限定されず、亜鉛など、需要に応じて適用可能である。また、このような二次精錬を行なうことにより、より純度を高くすることができる。

図１は本発明の一実施例に係る金属の溶融蒸発装置を示した概略図である。

符号の説明

２溶融蒸発装置
４貯留タンク
６均熱材
８主縦筒部
１０蓋体
１２金属溶融パイプ
１４受け部材
１４ａ切欠き溝
１６金属導入用パイプ
１６ａホッパー
１８温度計
２０ガス抜き用パイプ
２２連結管
２４誘導加熱装置
２５安全装置
３０，３２不活性ガス導入パイプ

Claims

貯留タンクと、
前記貯留タンクの上部に接続された主縦筒部と、
前記主縦筒部の内部に一部が挿入された金属溶融パイプと、
前記金属溶融パイプの途中に斜めに接続された金属導入用パイプと、
前記金属溶融パイプの下端開口部を囲繞するように配置され、前記金属溶融パイプの底面を構成する受け部材と、
前記主縦筒部の外周面に装着され、温度調整可能な誘導加熱装置と、
前記貯留タンクの側壁に接続されたガス抜き用パイプと、を備えたことを特徴とする金属溶融蒸発装置。
前記貯留タンクの外側には、均熱材が装着されていることを特徴とする請求項１に記載の金属溶融蒸発装置。
前記受け部材は前記金属溶融パイプに取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の金属の溶融蒸発装置。
前記受け部材の上部開口縁には、切欠き溝が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の金属の溶融蒸発装置。
前記金属溶融パイプおよび前記主縦筒部には、不活性ガス導入パイプが接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の金属の溶融蒸発装置。
前記貯留タンクと、前記主縦筒部と、前記金属溶融パイプと、前記金属導入用パイプと、前記受け部材と、前記ガス抜き用パイプとが、それぞれ石英により形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の金属の溶融蒸発装置。