JPH04232218A - 非鉄金属溶融液の精錬のための装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非鉄金属溶融液、殊に
アルミニウム溶融液を、溶融液中、場合によっては塩素
化物との化合物中で、不純物のフローテーション（Ｆｌ
ｏｔａｔｉｏｎ）および水素部分圧の減少による脱気に
よって精錬するために、発熱系を備え、取り外し可能な
蓋によって閉じられた容器または容器に類するもの、精
錬されるべき溶融液のための供給管および精錬された溶
融液のための導出管からなり、かつタンクの下方領域中
で洗浄ガスを溶融液に導入する洗浄ガス供給管からなる
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム溶融液、殊に再生材料から
なるものは、鋳造前に溶融液から除去しなければならな
い金属の不純物および非金属の不純物をかなりの率で含
有していることは公知である。アルミニウム溶融液、例
えばアルミニウム合金の溶融液であるにせよ、殊に窒素
および／またはアルゴンのような洗浄ガス、場合によっ
ては塩素添加剤を用いて、洗浄ガスが、この溶融液中で
微細パール状に分散し、溶融液中で上に流れるように溶
融液中に導入されることによって精錬され得ることは公
知であり、この場合この溶融液は同時に渦巻き状にされ
る。

【０００３】精錬作用は、粒子状の不純物に関してはフ
ローテーションに基づくものである。これというのも、
不純物は、溶融液の表面に込み上げてくる不活性の洗浄
ガスによって洗浄し、かつここで、熔滓として取り出す
ことができるからであり、しかし他方では、溶融液中の
水素部分圧の減少に基づくものであり、これにより水素
は、洗浄ガス中で脱着し、洗浄ガスにより排出できる。 洗浄ガスへ塩素を混入することによって、就中ナトリウ
ム、リチウム、マグネシウムおよびカルシウムのような
金属の不純物でさえ、化学的に塩素形成しながら変換し
、スラグにされ、その結果、これらの金属不純物は、溶
融液浴上に浮かび上がる熔滓と共に取り出すことができ
る。

【０００４】前記の種類の精錬過程は、「不活性ガス−
フローテーション」（Ｉｎｅｒｔｇａｓ−Ｆｌｏｔａｔ
ｉｏｎ）という名称で、アルミニウム産業界に普及した
。この精錬過程の場合では、洗浄ガスは上から溶融液中
に浸漬した管または、容器の底に取り付けられたガス洗
浄石の少くとも１つを経て供給され；この管は、その下
方端部に撹拌部材として駆動したローターを備えていて
よく、これを用いて、溶融液は容器の中で循環させられ
、この場合生じた乱流は、装入した洗浄ガスの、例えば
溶融液への微細な分散を生じさせる。前記の方法により
作動する精錬装置は、誘導加熱のために、容器に浸漬さ
れた発熱棒またはタンクに配置された有溝誘導子を用い
て、絶縁外被の中の容器の周囲に配置された加熱用外被
または内部加熱器を備える。不活性ガス−フローテーシ
ョン法による精錬炉は、イン−ライン精錬（ｉｎ−ｌｉ
ｎｅ−Ｒｅｉｎｉｇｕｎｇ）、即ち容器もしくは精錬炉
を通る溶融液の連続的貫流を用いる精錬を可能にする。

【０００５】欧州特許公開第００６５８５４号明細書の
記載から、勿論装填法で作業する、アルミニウム溶融液
のための精錬方法は公知である。この方法の場合では、
精錬されるべき溶融液は、同様に閉鎖した箱の中でも撹
拌機を用いて、渦巻き状に撹拌され、この場合同時に、
溶融液の中で不純物として含有されているアルカリ金属
およびアルカリ土類金属を結合しかつ溶融液から除去す
るために、上から弗化アルミニウムが溶融液中に導入さ
れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、冒頭で記載
した装置に由来し、これは実際には不活性ガス−フロー
テーション−プロセスとして公知の方法により作業する
。本発明を基礎づける課題は、就中精錬過程が、場合に
よっては就中アルゴンおよび／または窒素のような洗浄
ガスの僅少量を用いても、場合によっては塩素添加を用
いて、効果的かつ僅かな故障発生で実施され得るように
、非鉄金属溶融液、殊にアルミニウム溶融液およびアル
ミニウム合金からなる溶融液のための本精錬装置を開発
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
って、容器内に１つの内側管によって形成された中央室
が配置され、この中央室がその末端領域で内側管の周囲
のタンク室と接続しており、洗浄ガス供給管並びに精錬
されるべき溶融液のための供給管が中央室に配置され、
他方、精錬された溶融液のための導出管が、中央室を取
り囲む容器室に配置されていることによって解決される
。この場合、この装置の有利な実施形式では、内側管が
別の管状部材によって取り囲まれ、これらが容器内で、
管状部材の頭部領域乃至足部領域でサイフォン−ラビリ
ンス状に相互に接続しているような自らを取り囲む室の
１つの系を形成し、この場合精錬された溶融液のための
導出管は、室系の環状の外室に配置されている。

【０００８】従って、本発明によれば、蓋によって閉じ
られた容器内に、内側管によって形成された中央室が配
置され、この中央室に洗浄ガス供給管および精錬される
べき溶融液のための供給管も配置され、この場合精錬さ
れるべき溶融液のための供給管は好ましくは中央室の頭
部にあり、他方では、洗浄ガスは中央室の下方領域に導
入される。内側管によって形成された中央室は、容器よ
りも相当少さな容積である。このことにより、精錬され
るべき溶融液を小さな空間上の逆流の中で洗浄ガスを用
いて噴き付け、これによって洗浄ガスの特に激しい十分
な混合および渦巻化が、溶融液中で達成され得るという
可能性を生ずる。従ってまた、容器内にある溶融液の全
容量を十分に混合し、撹乱させ、かつ経験によれば、特
に故障し易い高性能撹拌機を放棄することも可能である
。十分な混合の効果および渦巻状化の効果を高めるため
に、小さ目の撹拌機を中央室に備えることは一般に得策
ではあるが、場合によっては、中央室内の撹拌機の配置
を度外視してよい。洗浄ガス供給管は、好ましくは上か
ら中央室へ浸漬し、有利に容器の蓋と接続し、下方末端
部に洗浄ガス出口を有する浸漬管または浸漬管に類する
ものからなる。この場合、浸漬管の下方末端部に、駆動
した撹拌器も配置されてよく、好ましくは、洗浄ガス供
給管に使用される回転ノズルと接続させる。いずれにせ
よ、撹拌機は、ずっと簡単に記載することができる。 これというのも、撹拌機は本質的に中央室にある、溶融
液の容量だけを撹拌するか、もしくは渦動させるからで
ある。

【０００９】有利な実施態様に記載されているように、
記載された内側管は別の管状部材によって取り囲まれ、
これらの管状部材は、容器の中で、取り囲まれた室によ
って１つの系を形成し、これらの室は、頭部領域乃至足
部領域で、溶融液の貫流のためにサイフォンラビリンス
状に相互に接続されている場合に、溶融液は中央室から
、増減する速度で、管状部材の間に形成された個々の室
を貫流し、その結果、洗浄ガスおよび熔滓成分も、逃出
するか乃至は溶融液浴の表面に捕集するのに十分な機会
を得る。従って、フローテーションによって分離された
不純物は、中央室を取り囲む穏やかな中間室中で収容し
、中間室から除去することは可能である。このことは、
有利な方法で、中間室の上側の容器の蓋に配置され、閉
じることの可能な、熔滓除去開口部上で行なわれてよい
。この後、精錬された溶融液は、外室の頭部空間より除
去でき、好ましくは、頭部領域で外室に注ぎ、容器の外
被を取って貫通する導出管またはこれに類するものの上
で除去してよい。

【００１０】本発明による精錬装置を用いれば、同じ洗
浄作用の場合に、より少ない洗浄ガス量を用いて、角ば
った容器に存在するデッドゾーンなしに効果的に作業す
る可能性を生ずる。溶融液の供給および排出であっても
、および熔滓として浮遊する不純物の除去でも全精錬過
程は、容易に制御され得る。

【００１１】詳細には、内側管によって形成された中央
室は、その足部領域でのみ、溶融液貫流のために、取り
囲まれた室と接続されるように配置されるのが好ましい
。同心円状に取り囲まれた複数の管状部材の場合、有利
に環状外室は、その足部領域でのみ、溶融液貫流のため
、その隣接する中間室と接続される。内側管は、別の管
状部材であっても、有利には、円筒状に形成されおよび
同心円状に取り囲まれるように配置される。有利には、
内側管および管状部材も、セラミック材料から、殊に耐
温度衝撃性および耐交換性および耐塩素ガス性もあるよ
うなものからなる。　　本発明の別の実施態様では、内
側管とこれを取り囲む管とによって形成された管状部材
は、接続して１つの管束にされ、この管束は、構造単位
として容器から持ち上げて取り外されたり、容器の中へ
装入され得る。この場合、管状部材は、取り外し可能な
容器の蓋と接続して１つの構造単位にしてもよい。更に
、管状部材をその上方の末端部で、容易に交換可能に配
置された交換リングを備えることが推奨され、この結果
、万一この部分が、例えば熔滓流入によって破損した場
合に、容易に交換できる。室のサイフォンラビリンス状
の接続は、管状部材の外被の開口部によって形成されて
もよい。

【００１２】その上、精錬装置は、横軸で傾向可能であ
るように全精錬装置を形成することが推奨される。従っ
て、蓋が取り外された場合では、精錬装置の傾斜によっ
て、迅速な合金交換が可能である。１つの鋳造工場にお
いて、できるだけ少ない精錬装置で間に合せることがで
きるように、全精錬装置は、好ましくは可動に構成され
る。

【００１３】本発明は、以下に図面に略示された実施例
に関連して詳説される。

【００１４】

【実施例】図示された精錬装置は、坩堝もしくは容器１
から構成し、これは例えばクロム合金化した鋳鉄から完
成させ、かつ取り外し可能な蓋２を用いて閉鎖可能にさ
れ、この結果精錬操作のために閉じられた精錬箱型容器
を形成させた。精錬過程の間に溶融液が凝固するのを回
避するために、外被に接し、かつ容器１の底領域中で、
並びに取り外し可能な蓋のためにも、発熱系は、電気的
発熱体３を備え、これらは、容器を被覆領域および底領
域で取り囲む絶縁体４があり、炉覆３０によって取り囲
まれている。絶縁体４は、耐火性材料またはそれに類す
るものからなるのが望ましい。

【００１５】容器１の中には、管状部材によって形成さ
れ、かつ溶融液の貫流のために交互に管状部材の頭部領
域もしくは足部領域で、サイフォンラビリンス状（ｓｉ
ｐｈｏｎ−ｌａｂｙｒｉｎｔｈａｒｔｉｇ）に相互に接
続する、取り囲まれた室の１つの系を形成する組込み体
がある。この組込み体は、容器１の縦軸に配置された内
側管５によっておよび複数の、図示された実施例では４
つ、内側管５を同心円状に、ほぼ放射間隔で取り囲んだ
管状部材６〜９によって形成される。この場合内側管５
は容器１の中に中央室１０を形成し、この中央室は複数
の環状室、即ち中間室１１〜１４および外室１５によっ
て取り囲まれている。中央室１０は足部領域１６でのみ
、溶融液貫流のために、取り囲まれた中間室１１と接続
し、他方で中間室１１は、頭部領域１７でのみ隣接する
中間室１２と接続し、これは足部領域１８でのみ次の中
間室１３と接続し、かつこれは頭部領域１９でのみ溶融
液貫流のため、中間室１４と接続し、この場合、外室１
５は、足部領域２０でのみ、隣接する中間室１４と接続
する。このようにして、管状部材５〜９によって、サイ
フォンラビリンス状に関連する流路系を形成する。貫流
開口部１６〜２０は、外被開口部によって、種々の管状
部材５〜９の末端領域に形成されるのが望ましい。しか
しこれらの貫流開口部は、管状部材が容器の底もしくは
蓋の前に間隔を開けて末端がくるように相互に軸方向に
位置を変えることによって形成されてもよい。

【００１６】管状部材５〜９は、好ましくは円筒状に形
成され、かつ同心円状に取り囲まれるように配置されて
いる。しかし、前記の代りに管状部材は円筒形と異なる
輪郭形を有してもよい。有利には、管状部材は、セラミ
ック材料、殊に温度衝撃に対しておよび塩素ガスに対し
ても耐性であるようなものからなる。管状部材５〜９は
、好ましくは相互に接続して１つの管束になり、この管
束は構造単位として、容器１から上へ持ち上げて取り出
されるかもしくは構造単位として上から容器に装入され
得る。この場合管状部材は、管状部材を有する蓋２の開
放後に容器１から持ち上げて取り出され得るように蓋２
と接続してもよい。

【００１７】精錬されるべき溶融液のための供給管２１
は中央室１０に配置され、かつ中央室の頭部にある。こ
の供給管は、蓋２に配置された１つの充填短管かまたは
これに類するものからなる。洗浄ガス供給管は、同様に
中央室１０に配置されている。この洗浄ガス供給管は、
外から供給された洗浄ガスが下方領域で中央室１０の中
へ流出し、従って、中央室１０にある溶融液に対して向
流でこの溶融液中で上昇するよう形成される。洗浄ガス
供給管は、上から中央室１０に浸漬され、蓋２と接続し
た浸漬管２２によって形成され、この浸漬管はその下方
末端部に洗浄ガス流出口を有する。この場合有利な実施
態様では、浸漬管２２は、その下方末端部に配置された
ローター２３の固定子を形成し、このローターは中央室
１０にある溶融液を撹拌し、かつ渦動させる撹拌部材で
あり、蓋２の上に配置された発動機２８によって駆動す
る。この供給された洗浄ガスは、公知のように、ロータ
ー２３を用いて回転している回転ノズルを経て溶融液中
に流出してよい。

【００１８】精錬した溶融液のための導出管は、環状外
室１５に対応配置されている。この導出管は、頭部領域
で外室１５中に開口する、容器１の外被および容器の絶
縁体４を経て横に貫通した導出管２４からなる。

【００１９】蓋２は室１１〜１５の上の蓋の大きさの範
囲内で、取り外し可能な閉鎖用板２６か、またはこれに
類するものを用いて閉鎖される熔滓除去用開口部を有す
る。洗浄ガスを用いた溶融液の精錬は、自体公知の方法
で、一方では不純物のフローテーションによって、他方
では、洗浄ガスによって水素部分圧が、溶融液の中で減
少させられ、その結果、水素が、溶融液の中で上昇する
洗浄ガスの気泡に吸着によって除去されることによって
行なわれる。非金属不純物は、溶融液中のガス気泡と共
に上昇し、室１１〜１４の範囲内で熔滓層２７として溶
融液浴表面上に堆積し、その結果、この不純物は、熔滓
除去用開口部２５を開けて除去される。洗浄ガスとして
、不活性ガス、一般に窒素および／またはアルゴンが使
用され、汚染された溶融液に含有されたカリ−またはア
ルカリ土類金属、例えば殊にナトリウム、リチウム、マ
グネシウムおよびカルシウムを、フローテーション効果
によって熔滓２７中に入りかつこの熔滓２７と共に除去
されることのできる塩素化物に変換するために、塩素ガ
スに添加してよい。浮遊する熔滓２７に溶融液剤として
、浮遊する不純物を閉鎖した熔滓層に結合する被覆塩（
Ａｂｄｅｃｋｓａｌｚ）を添加するという可能性が存在
する。

【００２０】記載された精錬装置は、連続的な作動、即
ち溶融液が精錬装置を通過することにより運動できる。 上から中央室１０に導入された溶融液が、向流で、下方
領域で中央室１０に導入された洗浄ガスによって貫流さ
れるので、溶融液の激しい噴出が、微細パール状に溶融
液を通って上昇する洗浄ガスによって生ずる。駆動させ
られた撹拌部材２３によって、溶融液は、付加的に撹拌
されるかもしくは撹乱流にされ、これによって、溶融液
との洗浄ガスの接触は、更に改善される。溶融液は、流
れる速さが、絶えず減少しながら、サイフォンラビリン
ス状室系を通過して流れ、この結果、この洗浄ガスおよ
び熔滓成分は、溶融液から逃出するかもしくは溶融液浴
表面に付着するのに十分な機会を得る。導出管２４を経
て、外室１５の頭部領域の精錬された溶融液は、閉じた
精錬室を去る。最後の管の円周を超過して溶融液の均一
な溢流を保障するために、この場合外側の管状部材に受
器用つば部を備えてよい。廃ガス、例えば殊に塩素を、
精錬装置の緊密な構成形式によって、小空間上で流し去
り、環境を損なわないで、Ａｌ２Ｏ２−堆積物中でＡｌ
Ｃｌ３に変換されることができる。

【００２１】種々の管状部材５〜９は、その上端部で、
それぞれ容易に交換可能な交換リングを備えることが推
奨される、この結果万が一にも、熔滓流入によって損傷
した管の上部が、交換リングの交換によって取り替える
ことができ、従って個々の管を完全に交換することは不
要である。

【００２２】全精錬装置は、好ましくは、鋳造工場の内
で、できるだけ少ない精錬装置で間に合わせることがで
きるように可動的に構成される。更に、精錬装置は、必
要な場合に迅速に合金交換できるように横軸で傾斜可能
であるように形成することが推奨される。

【００２３】容器１の中に配置された管状部材の数は異
なってもよい。取り囲まれた複数の管状部材の配置の方
が好ましいが、場合によっては、中央の管状部材５だけ
を備えるだけでもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による精錬装置の１実施例を示す垂直断
面図。

【符号の説明】

１　　　　容器 ２　　　　蓋 ３　　　　発熱系 ４　　　　耐火性内張り ５，６，７，８，９　　　　管状部材 １０　　　　中央室 １１，１２，１３，１４，１５　　　　サイフォンラビ
リンス状室系 ２１　　　　供給管 ２２　　　　洗浄ガス供給管 ２３　　　　撹拌機構 ２４　　　　導出管

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　非鉄金属溶融液を、溶融液中、場合に
   よっては塩素化物との化合物中で、不純物のフローテー
   ションおよび水素部分圧の減少による脱気によって精錬
   するために、発熱系を備え、取り外し可能な蓋によって
   閉じられた容器または容器に類するもの、精錬されるべ
   き溶融液のための供給管および精錬された溶融液のため
   の導出管からなり、かつ容器の下方領域中で洗浄ガスを
   溶融液に導入する洗浄ガス供給管からなる非鉄金属溶融
   液の精錬のための装置において、容器（１）中に内側管
   （５）によって形成された中央室（１０）が配置され、
   この中央室は、その末端域で内側管（５）の周囲部で容
   器室と接続しており、洗浄ガス供給管（２２）並びに精
   錬されるべき溶融液のための供給管（２１）が中央室（
   １０）に配置され、他方、精錬された溶融液のための導
   出管（２４）が、中央室（１０）を取り囲む容器室に配
   置されていることを特徴とする、非鉄金属溶融液の精錬
   のための装置。
2. 【請求項２】　　内側管（５）が別の管状部材（６〜９
   ）によって取り囲まれ、これらの管状部材は、容器（１
   ）の中で室自体と中央室（１０）とを取り囲む室（１１
   〜１５）の系を形成し、これらの室は管状部材の頭部領
   域もしくは足部領域中で、サイフォン−ラビリンス状に
   互いに接続し、この場合精錬された溶融液のための導出
   管（２４）が、環状の外側室（１５）に配置されている
   、請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】　　中央室（１０）がその足部領域におい
   てのみ、溶融液貫流のための、中央室を取り囲む容器室
   もしくは中央室を取り囲む中間室（１１）と接続してい
   る、請求項１または２記載の装置。
4. 【請求項４】　　環状の外側室（１５）が、その足部領
   域においてのみ、溶融液貫流のための、外側室と隣接す
   る中間室（１４）と接続している、請求項２または３記
   載の装置。
5. 【請求項５】　　管状部材（５〜９）が、筒形に形成さ
   れ、かつ同心円状に取り囲む、請求項２から４までのい
   ずれか１項記載の装置。
6. 【請求項６】　　精錬されるべき溶融液のための供給管
   （２１）が、中央室（１０）の頭部に配置されている、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 【請求項７】　　精錬されるべき溶融液のための供給管
   （２１）が、蓋（２）に配置された入口管からなる、請
   求項６記載の装置。
8. 【請求項８】　　洗浄ガス供給管が、上から中央室（１
   ０）の中に浸漬し、有利に蓋（２）と接続され、下方の
   末端に洗浄ガスの出口を有する浸漬管（２２）からなる
   、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 【請求項９】　　浸漬管（２２）が、下方の末端に駆動
   撹拌機構（２３）を有する、請求項８記載の装置。
10. 【請求項１０】　　管状部材（５〜９）が、セラミック
    材料からなる、請求項１から９までのいずれか１項記載
    の装置。
11. 【請求項１１】　　管状部材（５〜９）が、容器（１）
    から、持ち上げて外すことの可能な管の束へと接続して
    いる、請求項２から１０までのいずれか１項記載の装置
    。
12. 【請求項１２】　　管状部材（５〜９）が、取り外し可
    能な蓋（２）と接続して１つの構造単位となっている、
    請求項１１記載の装置。
13. 【請求項１３】　　閉鎖可能な熔滓−除去開口部（２５
    ）が、蓋（２）の大きさの範囲内で蓋に配置されている
    、請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置。
14. 【請求項１４】　　精錬された溶融液のための導出管（
    ２４）が、内室（１０）を取り囲む外室の頭部域に配置
    されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載
    の装置。
15. 【請求項１５】　　導出管（２４）が、頭部領域で外室
    へと注ぎ、容器（１）の外被を横に貫通した導出管また
    は導出管に類するものからなる、請求項１４記載の装置
    。
16. 【請求項１６】　　外部加熱器としての発熱系（３）が
    、容器（１）の外被および好ましくは底にも接して、炉
    の覆いの耐火性内張り（４）の中に配置されている、請
    求項１から１５までのいずれか１項記載の装置。
17. 【請求項１７】　　管状部材（５〜９）が、上方末端部
    で、容易に交換可能な交換リングを備えている、請求項
    １から１６までのいずれか１項記載の装置。
18. 【請求項１８】　　室（１０〜１５）のサイフォン−ラ
    ビリンス状の接続が、管状部材（５〜９）の外被の開口
    部を通して形成されている、請求項２から１７までのい
    ずれか１項記載の装置。
19. 【請求項１９】　　該装置が、横軸を中心に傾斜可能で
    あるよう設置されている、請求項１から１８までのいず
    れか１項記載の装置。
20. 【請求項２０】　　該装置が可動構造単位として形成さ
    れている、請求項１から１９までのいずれか１項に記載
    の装置。
21. 【請求項２１】　　取り外し可能な蓋（２）が、加熱器
    を有する、請求項１から２０までのいずれか１項記載の
    装置。